编写一个简单的C51程序

简 介： 对于嵌入式系统，如果没有运行RTOS，那么程序开发中的 主函数(main())需要通过某种机制使其永远愉快的运行下去，它没有终点。如果想从main函数中退出，具体干什么是由所使用的C语言编译器决定的。

01 问题提出

今天在CSDN的 单片机led模块定义函数的问题[1] 中看到一个有趣的问题。提问者在进行基本的C51编程实验，编写了一个简单的C51程序如下：

#includevoidtest(num){switch(num){case1:P2_0=0;P2_1=0;break;
}
}voidmain(void){
test(1);
}

程序执行完之后，可以看到实验板上的有两个LED被点亮，另外六个居然微微发亮。

如果在主程序中，增加一个无限循环：while(1);，则电路板上的就不再会出现“微微点亮”的现象了。

#includevoidtest(num){switch(num){case1:P2_0=0;P2_1=0;break;
}
}voidmain(void){
test(1);while(1);
}

上面两种情况的区别，在于第二个程序中 主循环main()函数始终没有退出，而第一个程序，main()函数退出了。似乎前面LED 微微点亮 应该与 主函数 退出之后，单片机都干了些啥有关系。

那么就剩下一个问题：对于普通的嵌入式系统，C语言编程中 main()函数退出之后，程序去哪儿了?

02 程序去哪儿了?

从上面提问者书写的代码来看，应该是一位C51的爱好者，使用的是C51的编译器，在一款C51开发板上愉快的进行实验。他一开始没有安装嵌入式程序开发的惯例在主程序void main(void)中利用无限循环将程序控制在主程序函数中，就出现了前面实验结果中令人迷惑的情况。
注：他是一个胆大心细的人，观察还挺仔细的。

2.1 盘古开天辟地

  对于C语言编程来说，所有的用户程序世界是从主程序main()开始的。给用户程序开天辟地的任务是由 一小段 盘古代码STARTUP.A51。

  关于C51是如何启动的， 在如下面博文中也被测试说明：

• 51单片机程序执行流程（STARTUP.A51管理Main函数的执行）

  下面截取了 STARTUP.A51 代码的一段，可以看到盘古在单片机 RESET 之后做了点准备工作（初始化全局变量、堆栈指针）之后，就直接跳转至：?C_START

NAME?C_STARTUP

?C_C51STARTUPSEGMENTCODE

?STACKSEGMENTIDATA

RSEG?STACK

DS1

EXTRNCODE(?C_START)

PUBLIC?C_STARTUP

CSEGAT0

?C_STARTUP:LJMPSTARTUP1

RSEG?C_C51STARTUP

STARTUP1:

IFIDATALEN<>0

MOVR0,#IDATALEN-1

CLRA

IDATALOOP:MOV@R0,A

DJNZR0,IDATALOOP

ENDIF

IFXDATALEN<>0

MOVDPTR,#XDATASTART

MOVR7,#LOW(XDATALEN)

IF(LOW(XDATALEN))<>0

MOVR6,#(HIGH(XDATALEN))+1

ELSE

MOVR6,#HIGH(XDATALEN)

ENDIF

CLRA

XDATALOOP:MOVX@DPTR,A

INCDPTR

DJNZR7,XDATALOOP

DJNZR6,XDATALOOP

ENDIF

IFPPAGEENABLE<>0

MOVPPAGE_SFR,#PPAGE

ENDIF

IFPDATALEN<>0

MOVR0,#LOW(PDATASTART)

MOVR7,#LOW(PDATALEN)

CLRA

PDATALOOP:MOVX@R0,A

INCR0

DJNZR7,PDATALOOP

ENDIF

IFIBPSTACK<>0

EXTRNDATA(?C_IBP)

MOV?C_IBP,#LOWIBPSTACKTOP

ENDIF

IFXBPSTACK<>0

EXTRNDATA(?C_XBP)

MOV?C_XBP,#HIGHXBPSTACKTOP

MOV?C_XBP+1,#LOWXBPSTACKTOP

ENDIF

IFPBPSTACK<>0

EXTRNDATA(?C_PBP)

MOV?C_PBP,#LOWPBPSTACKTOP

ENDIF

MOVSP,#?STACK-1

LJMP?C_START

END

上面的代码也被博文 51单片机程序执行流程（STARTUP.A51）中进行逐步调试跟踪验证过：

▲ 图2.1.1 显示LJMP C_START 就是进入 main() 程序

2.2 世界尽头

  由于进入main() 函数是长跳转，所以main函数是不会正常返回到启动程序 STARTUP.A51，那么程序去哪了？

  在博文 单片机C语言while(1)的问题 中作者对于 KEIL编译器和PIC的 MAPLAB编译器对于main函数的最后时光进行了反汇编查看。

2.2.1 Keil编译器

  在main函数的最后，程序增加了一下几行代码：

MOVR0,#0x7FCLRA
MOV@R0,A
DJNZR0,(3)
MOVSP,#0x0CLJMPmain

这几条语句，前4条，是将我们单片机的内存的前128个地址清零，第5条，是定义堆栈，第6条，是将程序重新跳转到main函数的首行进行执行。

2.2.2 MAPLAB编译器

PIC 单片机语言程序进行跟踪，发现main() 函数最后一条语句为reset，也就是单片机直接复位，这是 MAPLAB编译器根据 PIC 单片机特点增加的复位语句。

总结