C51单片机开发--库函数

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前言

在嵌入式系统开发中，使用库函数是提高开发效率、简化编程的重要手段之一。通过调用库函数，开发者可以避免重复编写一些常用功能的代码，如IO操作、定时器配置等，从而节省时间、降低出错概率，使得程序更加易读易维护。本文将以点灯为例，介绍了使用库函数和直接操作寄存器两种开发方法的对比，以及使用库函数进行IO操作和延时的具体步骤，希望能够帮助读者更好地理解和应用库函数在嵌入式系统开发中的重要性和作用。

目标

理解为什么需要学习库函数
掌握基于库函数开发的流程
掌握常用的库函数进行IO操作

内容

开发过程回顾

以点灯为例，我们的开发步骤可以简略的分为以下步骤：

查看原理图，找到控制灯的引脚。
查看芯片手册，对灯的引脚进行工作模式配置，并且控制引脚的高低电平。

其中，第一点是开发板设计范畴，第二点是代码编写范畴，我们此时讨论第二点。

我们可以详细的认为，我们的开发是面向芯片手册进行的，如果换了一个芯片，需要查看新的芯片手册进行开发。

这里有什么含义呢？

代码中的 #include <STC8H.H>需要切换成对应的芯片头
我们要查阅新的芯片手册进行工作模式配置，可能配置的参数和现在有很大的区别。

其实我们面向芯片手册开发也可以称之为面向寄存器开发，通过配置寄存器来完成功能。一个芯片中的寄存器众多，都写在了手册中，我们需要通过手册一一的查看，并且进行功能开发。

我们不妨回过头来看看，即使是STC8H.H这个文件中，也都是配置的寄存器地址，是芯片厂商提供出来的，如果芯片厂商偷懒，不提供这个头文件，那么我就要通过芯片手册，自己来去定义端口功能等等寄存器对应的功能了。

不妨我们还是来点个灯，在没有头文件的情况下：

sfr		P5M1 	= 0xC9;
sfr		P5M0 	= 0xCA;
sfr		P5 		= 0xC8;
sbit	P53		= P5^3;

void Delay1000ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 57;
	j = 27;
	k = 112;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

int main() {
	//P5M1 &= ~0x08,	P5M0 &= ~0x08; //准双向口
	P5M1 &= ~0x08,	P5M0 |=  0x08; //推挽输出
	//P5M1 |=  0x08,	P5M0 &= ~0x08; //高阻输入
	//P5M1 |=  0x08,	P5M0 |=  0x08; //开漏输出
	
	while(1) {
		P53 = 1;//开
		Delay1000ms();
		P53 = 0;//关
		Delay1000ms();
	}
}

sfr和sbit和关键字：

在 C51 中，sfr 和 sbit 是两个关键字，它们可以用来定义特殊功能寄存器 (SFR) 和位 (Bit)。
SFR (Special Function Register) 即特殊功能寄存器，是单片机内部特定功能模块所对应的寄存器。例如，端口寄存器、定时器/计数器寄存器、串行口寄存器等。这些寄存器通过 sfr 关键字来定义。
Bit 是指特定寄存器中的某一位。在 C51 中，可以用 sbit 关键字来定义一个 Bit。
sfr 和 sbit 可以在程序中用来对单片机的特定功能寄存器和位进行访问和控制，使用起来比直接操作寄存器更加方便和直观。

使用库函数点灯

导入库函数。

下载STC8H的库函数：📎STC8G-STC8H-LIB-DEMO-CODE_2023.07.17_优化版.zip

来到库函数的目录下，拷贝以下文件：

Config.h
Type_def.h
GPIO.h
GPIO.c

新建项目，将拷贝的4个文件放到项目目录中。

新建main.c
将库函数加入到项目中

添加完成后，我们可以看到，GPIO.c在目录中

在main.c进行LED的开关控制

#include "Config.h"
#include "GPIO.h"

void Delay500ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char data i, j, k;
```
 i = 29;
 j = 14;
 k = 54;
 do
 {
 	do
 	{
 		while (--k);
 	} while (--j);
 } while (--i);
```
}

void GPIO_config(){
GPIO_InitTypeDef gpioInit;
gpioInit.Mode = GPIO_OUT_PP;// 推挽
gpioInit.Pin = GPIO_Pin_3; // P53
GPIO_Inilize(GPIO_P5, &gpioInit);
}

void main(){
// 配置IO模式
```
 // P53 配置准双向 (使用宏函数)
```
// P5_MODE_IO_PU(GPIO_Pin_3);
```
 // P53 配置推挽输出模式（使用初始化函数）
 GPIO_config();
 

 while(1){
 	P53 = 1;
 	Delay500ms();
 	
 	P53 = 0;
 	Delay500ms();
 }
```
}

什么是库函数?

库函数是一组已经封装好的程序，提供给开发者调用使用。这些函数通常是由语言的开发者或第三方库编写的，实现了一些通用的功能，如IO、PWM、串口、Timer等，可以让开发者无需重复编写这些功能，而是直接调用库函数即可。这样可以提高开发效率、减少重复代码的编写、降低程序出错的可能性，并且可以让代码更加易于维护和扩展。许多编程语言都有自带的库函数，同时也可以通过引入第三方库来扩展其功能。

面向库函数和面向寄存器开发

简化编程难度：使用库函数可以使编程更加简单，减少编程错误的可能性。
提高可读性：库函数名字通常比寄存器名称更加直观，更容易理解。
节省时间：使用库函数可以节省编程时间，因为库函数已经被编写和测试过，可以直接调用使用，而无需重新编写和测试代码。
更加可移植：使用库函数可以增加代码的可移植性，因为库函数已经被开发和测试过，可以在不同的硬件平台上使用，而无需进行大量的修改。
更加安全：使用库函数可以减少编程错误，例如溢出、死循环等问题，从而使程序更加安全可靠。

当然，在某些情况下，使用寄存器操作可能更加高效，例如在对时间要求比较高的嵌入式系统中，需要最大程度地减少代码运行时间。因此，要根据实际情况来选择使用库函数还是直接寄存器操作。

使用delay模块延时

拷贝库函数中Delay.c和Delay.h到工程
引用头文件Delay.h

#include "Delay.h"
进行延时操作

delay_ms(250); // 延时250毫秒, 这里只支持1~255ms

总结

本文首先介绍了嵌入式系统开发中使用库函数的重要性，通过对比库函数和直接操作寄存器两种开发方法的优缺点，阐明了使用库函数可以简化编程、提高可读性、节省时间、增加可移植性和提高安全性等优势。然后，通过具体的点灯示例，演示了如何使用库函数进行IO操作和延时操作，包括导入库函数、配置GPIO模式、控制IO口输出等步骤。最后，简要总结了本文的内容，强调了库函数在嵌入式系统开发中的重要性和实用性。

C51单片机开发--库函数

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前言

目标

内容

开发过程回顾

使用库函数点灯

什么是库函数?

面向库函数和面向寄存器开发

使用delay模块延时

总结

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