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物光创新赛

单片机开发教程4——多文件编程

转载自CSDN

前言

什么是多文件编程？这里要讲到工程项目的概念，项目往往可以分成硬件层和应用层，硬件层包含项目各个硬件的基础接口，而应用层则是在这众多硬件之间牵线搭桥，完成用户与硬件之间的交互。如果你只是写个点灯的程序，那大可不必谈及什么工程项目，但是如果你想要DIY一个小项目，那么就很有必要了解一下，因为这是一个很好的练手机会。

文件结构

下面的图片是一个MPU6050的项目，项目被细分成多个部分，各个部分又单独有.c文件和.h文件，从而大大提高了程序代码移植率，避免程序看起来臃肿复杂

在这里插入图片描述

对于硬件不多的情况，所有文件散乱在一起也无伤大雅，但如果项目有几十甚至上百个文件时，这样就不适合使用和管理了，尤其在多人维护代码时，这样会严重拉低效率，我们还需要一个框架，可以把文件分门别类地存放到各个文件夹，方便区别和查找。下面以一个常用的文件框架为例：

首先，我们创建一个工程文件夹，在该文件夹内建立3个文件夹，分别是HARDWARE、SYSTEM和USER

HARDWARE ：用于存放各种外设模块
SYSTEM：用于定义引脚以及一些系统程序
USER：用于存放工程文件和main.c文件

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

创建工程

  1. 点Project，再点New uVision Project，新建一个工程

    在这里插入图片描述

  2. 给创建的工程命名，并存到USER文件夹中

    在这里插入图片描述

  3. 选择单片机型号，这里随便选择AT89C52，不重要

    在这里插入图片描述

  4. 直接点否，这个文件没啥用

    在这里插入图片描述

  5. 点Manage Project Items，有两个打开的方式

    在这里插入图片描述

  6. 创建Groups，以文件夹命名，确定

    在这里插入图片描述

  7. Ctrl+N添加新文件，Ctrl+S命名并保存到各自的路径

    在这里插入图片描述

  8. 上一步保存的文件只是创建在文件夹里了，还没有添加到项目里，下面需要把文件添加到相应Groups

    在这里插入图片描述

  9. c文件只能include同一文件夹下的h文件，因此必须把各个h文件的路径添加到 Include Paths，若文件如第一张图，则无需此步骤

    在这里插入图片描述

  10. 右击h文件名，可以看到 open document "" ，表示include的h文件路径没问题可以打开

    在这里插入图片描述

  11. 最后点击魔法棒，勾选生成HEX文件

    在这里插入图片描述

多文件编程

头文件

头文件的写法非常讲究，它是变量和函数声明的地方，每个声明相当于一条“链接”，其他文件想要使用到某个变量或函数时，只需包含对应头文件，就能通过对应“链接”实现访问了

感兴趣的可以学习模仿官方的一些头文件，只需右击include所在的行，就可以打开它的头文件

在这里插入图片描述

源文件

对于源文件(.c)，主要用来定义变量和函数，值得注意的是，main函数只能写在一个文件，一般选择main.c

这里和头文件的关系在于，源文件主要负责定义，而头文件只能作声明(不包括宏定义)。那么，定义和声明有什么区别呢？

  • 定义
    这是一个定义：int i = 0;
    当然，如果定义的是全局变量/静态变量，默认赋值0也算是定义了

  • 声明
    这是一个声明：extern int i;
    是不是区别不大？但是如果声明写成定义，往往会出现重定义的错误
    对于函数的声明：void delay(unsigned i);
    同样的，函数定义的内容也被省去了

全局变量

说到全局变量，有必要再复习一下变量的分类，变量可以分为全局变量、局部变量、静态全局变量和静态局部变量

  • 全局变量
    也叫外部变量，定义在函数外，可以被定义位置之后的函数访问，可以跨文件访问，外部文件只需使用extern声明变量即可

  • 局部变量
    定义在函数内，只能在函数内被使用，跳出函数后，变量内存被释放(一次性变量)

  • 静态全局变量
    在全局变量前加上关键字static，变量只能作用于定义的文件，不能被跨文件访问(限制作用域)

  • 静态局部变量
    在局部变量前加上关键字static，变量还是只能在函数内使用，但是存储空间不同，变量不会在跳出函数后被释放了(延长保质期)

示例代码

以开发资料的MPU6050例程为例，还添加了上一节教程的内容

main.c

#include "sys.h"

void main()
{
    while(1)
    {
        unsigned int time;  // 保存定时器计数值
        float halfT;    // 每次采样的时间
        int Ax,Ay,Az,Gx,Gy,Gz;  // 加速度计和陀螺仪的原始数据 
        unsigned long Gravity;
        float AngleX1,AngleY1,AngleZ1,AngleX2,AngleY2,AngleZ2=0,dx,dy,dz;
        float Filter;
        Filter=0.8; //互补滤波系数

        delay(500);     //上电延时
        init_uart();
        InitMPU6050();  ////初始化MPU6050
        delay(150);

        while(1)
        {

            Ax=GetData(ACCEL_XOUT_H);
            Ay=GetData(ACCEL_YOUT_H);
            Az=GetData(ACCEL_ZOUT_H);
            Gx=GetData(GYRO_XOUT_H);
            Gy=GetData(GYRO_YOUT_H);
            Gz=GetData(GYRO_ZOUT_H);

            TR0 = 0;
            time = (TH0<<8)|TL0;
            halfT = (time/1000000.)*(12/11.0592);
            // Display10BitData((int)(halfT*1000000));  //显示采样时间
            TH0 = 0;
            TL0 = 0;
            TR0 = 1;

            Gravity=sqrt((float)Ax*Ax+(float)Ay*Ay+(float)Az*Az);  //Ax*Ax+Ay*Ay+Az*Az
            AngleX1=acos((float)Ax/Gravity)*180.0/3.14-90;;
            AngleY1=acos((float)Ay/Gravity)*180.0/3.14-90;
            AngleZ1=acos((float)Az/Gravity)*180.0/3.14;
            dy=halfT*Gx/-16.4; //陀螺仪测的转角y
            dx=halfT*Gy/16.4; //陀螺仪测的转角x
            dz=halfT*Gz/16.4; //陀螺仪测的转角z

            //x和y轴数据是融合加速度计和陀螺仪数据, z轴只采用陀螺仪数据
            AngleX2=Filter*(AngleX2+dx)+(1-Filter)*AngleX1;        
            AngleY2=Filter*(AngleY2+dy)+(1-Filter)*AngleY1;    
            // z轴数据有两种方式，一种是只使用陀螺仪的数据，舍弃z轴加速度（z轴零飘严重）：
            AngleZ2=AngleZ2+dz;        // 注意MPU6050必须芯片正面朝上


            SeriPushSend(0x20);SeriPushSend('X'); SeriPushSend(':');
            Display10BitData((int)AngleX2);     //显示X轴角度
            SeriPushSend(0x20);SeriPushSend('Y'); SeriPushSend(':');
            Display10BitData((int)AngleY2);     //显示Y轴角度
            SeriPushSend(0x20);SeriPushSend('Z'); SeriPushSend(':');
            Display10BitData((int)AngleZ2);     //显示Z轴角度

            SeriPushSend(0x0d); 
            SeriPushSend(0x0a);//换行，回车

            delay(500); // 控制采样频率
        }
    }
}

sys.c

#include "sys.h"

//*************************************************************************************************
//************************************延时*********************************************************
//*************************************************************************************************
void delay(unsigned int k)  
{                       
    unsigned int i,j;               
    for(i=0;i<k;i++)
    {           
        for(j=0;j<121;j++);
    }                       
}
//************************************************************************************************
//延时5微秒(STC90C52RC@12M)
//不同的工作环境,需要调整此函数
//注意当改用1T的MCU时,请调整此延时函数
//************************************************************************************************
void Delay5us()
{
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
}

sys.h

#ifndef __SYS_H_
#define __SYS_H_

typedef unsigned char  uchar;
typedef unsigned short ushort;
typedef unsigned int   uint;

//****************************************
#include <REG52.H> 
#include <math.h>    //Keil library  
#include <stdio.h>   //Keil library    
#include <INTRINS.H>

#include "iic.h"
#include "mpu6050.h"
#include "uart.h"


//**************************************************************************************************
//函数声明
//**************************************************************************************************
void  Delay5us();
void  delay(unsigned int k);                                        //延时

#endif

iic.c

#include "iic.h"

//****************************************
// 定义51单片机端口
//****************************************
sbit    SCL=P1^5;           //IIC时钟引脚定义
sbit    SDA=P1^4;           //IIC数据引脚定义
//****************************************

//*************************************************************************************************
//I2C起始信号
//*************************************************************************************************
void I2C_Start()
{
    SDA = 1;                    //拉高数据线
    SCL = 1;                    //拉高时钟线
    Delay5us();                 //延时
    SDA = 0;                    //产生下降沿
    Delay5us();                 //延时
    SCL = 0;                    //拉低时钟线
}
//*************************************************************************************************
//I2C停止信号
//*************************************************************************************************
void I2C_Stop()
{
    SDA = 0;                    //拉低数据线
    SCL = 1;                    //拉高时钟线
    Delay5us();                 //延时
    SDA = 1;                    //产生上升沿
    Delay5us();                 //延时
}
//**************************************************************************************************
//I2C发送应答信号
//入口参数:ack (0:ACK 1:NAK)
//**************************************************************************************************
void I2C_SendACK(bit ack)
{
    SDA = ack;                  //写应答信号
    SCL = 1;                    //拉高时钟线
    Delay5us();                 //延时
    SCL = 0;                    //拉低时钟线
    Delay5us();                 //延时
}
//****************************************************************************************************
//I2C接收应答信号
//****************************************************************************************************
bit I2C_RecvACK()
{
    SCL = 1;                    //拉高时钟线
    Delay5us();                 //延时
    CY = SDA;                   //读应答信号
    SCL = 0;                    //拉低时钟线
    Delay5us();                 //延时
    return CY;
}
//*****************************************************************************************************
//向I2C总线发送一个字节数据
//*****************************************************************************************************
void I2C_SendByte(uchar dat)
{
    uchar i;
    for (i=0; i<8; i++)         //8位计数器
    {
        dat <<= 1;              //移出数据的最高位
        SDA = CY;               //送数据口
        SCL = 1;                //拉高时钟线
        Delay5us();             //延时
        SCL = 0;                //拉低时钟线
        Delay5us();             //延时
    }
    I2C_RecvACK();
}
//*****************************************************************************************************
//从I2C总线接收一个字节数据
//******************************************************************************************************
uchar I2C_RecvByte()
{
    uchar i;
    uchar dat = 0;
    SDA = 1;                    //使能内部上拉,准备读取数据,
    for (i=0; i<8; i++)         //8位计数器
    {
        dat <<= 1;
        SCL = 1;                //拉高时钟线
        Delay5us();             //延时
        dat |= SDA;             //读数据               
        SCL = 0;                //拉低时钟线
        Delay5us();             //延时
    }
    return dat;
}
//*****************************************************************************************************
//向I2C设备写入一个字节数据
//*****************************************************************************************************
void Single_WriteI2C(uchar REG_Address,uchar REG_data)
{
    I2C_Start();                  //起始信号
    I2C_SendByte(SlaveAddress);   //发送设备地址+写信号
    I2C_SendByte(REG_Address);    //内部寄存器地址，
    I2C_SendByte(REG_data);       //内部寄存器数据，
    I2C_Stop();                   //发送停止信号
}
//*******************************************************************************************************
//从I2C设备读取一个字节数据
//*******************************************************************************************************
uchar Single_ReadI2C(uchar REG_Address)
{
    uchar REG_data;
    I2C_Start();                   //起始信号
    I2C_SendByte(SlaveAddress);    //发送设备地址+写信号
    I2C_SendByte(REG_Address);     //发送存储单元地址，从0开始  
    I2C_Start();                   //起始信号
    I2C_SendByte(SlaveAddress+1);  //发送设备地址+读信号
    REG_data=I2C_RecvByte();       //读出寄存器数据
    I2C_SendACK(1);                //接收应答信号
    I2C_Stop();                    //停止信号
    return REG_data;
}

iic.h

#ifndef __IIC_H_
#define __IIC_H_

#include "sys.h"

void I2C_Start();
void I2C_Stop();
void I2C_SendACK(bit ack);
bit I2C_RecvACK();
void I2C_SendByte(uchar dat);
uchar I2C_RecvByte();
void Single_WriteI2C(uchar REG_Address,uchar REG_data);
uchar Single_ReadI2C(uchar REG_Address);


#endif

mpu6050.c

#include "mpu6050.h"

//******************************************************************************************************
//初始化MPU6050
//******************************************************************************************************
void InitMPU6050()
{
    Single_WriteI2C(PWR_MGMT_1, 0x00);  //解除休眠状态
    Single_WriteI2C(SMPLRT_DIV, 0x07);
    Single_WriteI2C(CONFIG, 0x06);
    Single_WriteI2C(GYRO_CONFIG, 0x18);
    Single_WriteI2C(ACCEL_CONFIG, 0x01);
}
//******************************************************************************************************
//合成数据
//******************************************************************************************************
int GetData(uchar REG_Address)
{
    uchar H,L;
    H=Single_ReadI2C(REG_Address);
    L=Single_ReadI2C(REG_Address+1);
    return ((H<<8)+L);   //合成数据
}

mpu6050.h

#ifndef __MPU6050_H_
#define __MPU6050_H_

#include "sys.h"

//****************************************
// 定义MPU6050内部地址
//****************************************
#define    SMPLRT_DIV      0x19    //陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz)
#define    CONFIG          0x1A    //低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)
#define    GYRO_CONFIG     0x1B    //陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)
#define    ACCEL_CONFIG    0x1C    //加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x01(不自检，2G，5Hz)
#define    ACCEL_XOUT_H    0x3B
#define    ACCEL_XOUT_L    0x3C
#define    ACCEL_YOUT_H    0x3D
#define    ACCEL_YOUT_L    0x3E
#define    ACCEL_ZOUT_H    0x3F
#define    ACCEL_ZOUT_L    0x40
#define    TEMP_OUT_H      0x41
#define    TEMP_OUT_L      0x42
#define    GYRO_XOUT_H     0x43
#define    GYRO_XOUT_L     0x44    
#define    GYRO_YOUT_H     0x45
#define    GYRO_YOUT_L     0x46
#define    GYRO_ZOUT_H     0x47
#define    GYRO_ZOUT_L     0x48
#define    PWR_MGMT_1      0x6B    //电源管理，典型值：0x00(正常启用)
#define    WHO_AM_I        0x75    //IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读)
#define    SlaveAddress    0xD0    //IIC写入时的地址字节数据，+1为读取
//**************************************************************************************************

void  InitMPU6050();
int GetData(uchar REG_Address);

#endif

uart.c

#include "uart.h"


//**************************************************************************************************
//定义类型及变量
//**************************************************************************************************
uchar dis[6];                   //显示数字(-511至512)的字符数组
int dis_data;                   //变量
//**************************************************************************************************


//********************************************************************************
//整数转字符串
//********************************************************************************
void lcd_printf(uchar *s,int temp_data)
{
    if(temp_data<0)
    {
        temp_data=-temp_data;
        *s='-';
    }
    else *s=' ';

    *++s =temp_data/10000+0x30;
    temp_data=temp_data%10000;     //取余运算

    *++s =temp_data/1000+0x30;
    temp_data=temp_data%1000;     //取余运算

    *++s =temp_data/100+0x30;
    temp_data=temp_data%100;     //取余运算
    *++s =temp_data/10+0x30;
    temp_data=temp_data%10;      //取余运算
    *++s =temp_data+0x30;   
}
//******************************************************************************************************
//串口初始化
//*******************************************************************************************************
void init_uart()
{
    TMOD=0x21;              
    TH1=0xfd;       //实现波特率9600（系统时钟11.0592MHZ）     
    TL1=0xfd;       

    SCON=0x50;
    PS=1;      //串口中断设为高优先级别
    //TR0=1;       //启动定时器          
     TR1=1;
    //ET0=1;     //打开定时器0中断         
    ES=1;   
    EA=1;
}
//*************************************************************************************************
//串口发送函数
//*************************************************************************************************
void  SeriPushSend(uchar send_data)
{
    SBUF=send_data;  
    while(!TI);TI=0;      
}
//******************************************************************************************************
//超级终端（串口调试助手）上显示10位数据
//******************************************************************************************************
void Display10BitData(int value)
{  uchar i;
//  value/=64;                          //转换为10位数据
    lcd_printf(dis, value);         //转换数据显示
    for(i=0;i<6;i++)
    {
    SeriPushSend(dis[i]);
    }

  //    DisplayListChar(x,y,dis,4); //启始列，行，显示数组，显示长度
}

uart.h

#ifndef __UART_H_
#define __UART_H_

#include "sys.h"


void lcd_printf(uchar *s,int temp_data);
void init_uart();
void  SeriPushSend(uchar send_data);
void Display10BitData(int value);

#endif

编译设置

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