51單片機(jī)程序執(zhí)行流程詳細(xì)分析
單片機(jī)是沒有上操作系統(tǒng)的東西，在keil中編寫的代碼都是裸機(jī)代碼，深入編寫裸機(jī)代碼有助于了解硬件的特性。
若不是硬件特性已定的情況之下的其它流程都是代碼作祟。忽然想到來探探51單片機(jī)的執(zhí)行流程。這個(gè)念頭起源于最初見到每個(gè)51程序里面的主函數(shù)里面最終都掛一個(gè)while(1);語句。為何要加一句while死循環(huán)讓程序停留在main函數(shù)中呢。將while(1);語句去掉有什么影響么?
寫一個(gè)很簡單的程序試一下。
執(zhí)行以上程序，由P1端口控制的流水燈閃了一下。程序最終進(jìn)入while(1);里糾纏去了，這個(gè)到好解釋。
現(xiàn)將while(1);語句屏蔽掉。我還以為程序不能被正確執(zhí)行了呢，因?yàn)橥顺隽薽ain主函數(shù)，就像Render需要循環(huán)來實(shí)現(xiàn)一樣(盡管剛剛閃燈的程序不在循環(huán)之內(nèi)，但我還是不由產(chǎn)生了這一錯(cuò)覺)。程序執(zhí)行的結(jié)果是：流水燈不停的閃爍!
看到這個(gè)現(xiàn)象后的猜想及動作^-^：
(1) 這塊板壞了吧!(在帶操作系統(tǒng)如linux字符界面下運(yùn)行一個(gè)不帶死循環(huán)的C語言文件完畢后就會返回到linux shell程序中)。趕緊換個(gè)板再測試一下，顯然還是一樣的結(jié)果。
(2) 單片機(jī)中將一直執(zhí)行main函數(shù)中的最后一個(gè)(些)語句?(基于帶OS平臺下運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)C語言文件的經(jīng)驗(yàn)，可從來沒有想過是main函數(shù)被多次調(diào)用或多次進(jìn)入)
(3) 單片機(jī)內(nèi)將C語言指令取出來加載到單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)內(nèi)自動生成一個(gè)主程序循環(huán)執(zhí)行C語言中main函數(shù)的內(nèi)容?(雖然很荒唐，還是想了)
(4) 趕快谷歌百度一下單片機(jī)的執(zhí)行流程(雖然在谷歌百度時(shí)以“51單片機(jī)程序執(zhí)行流程”搜索，沒有搜到相關(guān)內(nèi)容)。換樸實(shí)的搜索詞：“51單片機(jī) main”。然后就出現(xiàn)跟我一樣帶有疑問的問題：為什么main函數(shù)中不加while(1);語句之后程序會反復(fù)執(zhí)行呢?回答的關(guān)鍵詞包括“程序跑飛、看門狗、復(fù)位”。
(5) 趁上嵌入式的機(jī)會將“51單片機(jī)程序執(zhí)行流程”搬出來并向老師講述了我所寫程序的得到的現(xiàn)象，包括我怎么驗(yàn)證呀等等。
老師的回答：Keil C51程序自動加載了一個(gè)名為”STARTUP.A51”的文件，在這個(gè)文件里面進(jìn)行了一系列的初始化操作后進(jìn)入用戶編寫的C語言程序入口main函數(shù)中，main函數(shù)執(zhí)行完畢后，STARTUP.A51文件后有一句跳轉(zhuǎn)到程序入口main函數(shù)的語句，所以會再次進(jìn)入C語言主程序main函數(shù)中執(zhí)行相關(guān)內(nèi)容。
然后我用keil軟件模擬了運(yùn)行一下以上那一段代碼：
程序開始運(yùn)行就在程序入口main函數(shù)的第一條語句之處，Disassembly窗口是c語言代碼與匯編代碼相對應(yīng)的窗口，前面是地址，后面的是C語言對應(yīng)的匯編語句。下面的窗口是相應(yīng)文件的運(yùn)行代碼的位置，由黃色箭頭指向當(dāng)前正要執(zhí)行的代碼。然后點(diǎn)擊單步運(yùn)行工具條，指導(dǎo)跳出main函數(shù)為止，程序跳轉(zhuǎn)到STARTUP.A51中的以下代碼位置：
繼續(xù)點(diǎn)擊單步調(diào)試直到進(jìn)入一個(gè)循環(huán)中：
這里是一個(gè)循環(huán)，根據(jù)DJNZ指令的功能：每執(zhí)行一次DJNZ RO, IDATALOOP就將R0的值減1，若R0的值不為0則就跳到IDATALOOP地址去。很顯然這是一個(gè)循環(huán)，那么RO的值是多少呢，在以下窗口顯示：
可見r0的初值為0x7f，這里將要循環(huán)0x7f(128)次，具體在這里r0值的含義可查看一下子的。那么在這個(gè)循環(huán)之后程序又將去哪里呢?跳過這個(gè)循環(huán)后程序運(yùn)行的地方如下：
再單步運(yùn)行一次：
根據(jù)Disassembly的內(nèi)容，此條語句執(zhí)行了就又要回到main函數(shù)中去了，執(zhí)行一下試試：
是的!
所以，在51單片機(jī)中，程序的執(zhí)行流程就是會不斷( 以r0的值作為延遲條件， 具體含義可繼續(xù)探索 )的進(jìn)入main函數(shù)中執(zhí)行main函數(shù)中的代碼。
為什么我們在linux等上面運(yùn)行不帶死循環(huán)的C語言代碼后程序就會自行終止呢?這是不同的操作流程：
(1) C51單片機(jī)不帶OS(操作系統(tǒng))，代碼的執(zhí)行形勢在此看來就由STARTUP.A51來安排了，沒有一個(gè)更大的程序來管理怎么調(diào)用main函數(shù)。
(2) 像Linux這類的平臺是帶了OS的，運(yùn)行一個(gè)C語言程序?qū)inux來說就是一個(gè)任務(wù)，除了運(yùn)行C語言程序這個(gè)任務(wù)外還有其它的任務(wù)。當(dāng)運(yùn)行一個(gè)C語言程序完畢時(shí)，此次的任務(wù)也算是完成了。如在linux shell界面運(yùn)行一個(gè)文件名為“hello.c”功能為輸出“hello world!”的C語言程序,過程如下：
編譯：gcc hello.c –o hello
運(yùn)行：./hello
在運(yùn)行hello可執(zhí)行文件時(shí)，可以當(dāng)做是shell調(diào)用了hello這個(gè)可執(zhí)行程序。在hello運(yùn)行完畢后，將返回值等返回給shell界面。整個(gè)C語言文件的生死全有l(wèi)inux shell程序管理。
歸其原因，還是代碼規(guī)定的機(jī)制不一樣吧。看完全文了嗎？喜歡就一起來點(diǎn)個(gè) 贊 吧！
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-05-19
