Programowanie mikrokontrolerów 8051 w języku C - część 4

Tablice danych.
Tablica jest miejscem przechowywania danych o tym samym typie. Tablicę deklarujemy podając typ elementów w niej przechowywanych, jej nazwę oraz rozmiar. Rozmiar podaje się w nawiasach kwadratowych []. Elementy tablicy są przechowywane w kolejno następujących po sobie komórkach pamięci. Przykładowa deklaracja tablicy może wyglądać następująco :

int tablica[5];

Powyższy zapis deklaruje pięcioelementową tablicę danych typu int. Dostęp do poszczególnych elementów tablicy uzyskujemy przez podanie nazwy tablicy, oraz numeru elementu tablicy, do którego dostęp chcemy uzyskać. Przykładowo, zapisanie do drugiego elementu tablicy jakiejś wartości może wyglądac nastepująco :

tablica[1] = 0;

W tym miejscu ważna uwaga : elementy tablicy sa numerowane od 0 a nie od 1. Tak więc pierwszy element ma numer 0, drugi 1 itd. Aby w miejscu deklaracji tablicy od razu umieścić w niej jakies dane należy zastosować poniższy zapis :

int tablica[5] = {5, 2, 31, 55, 40};

Gdy już mamy jako takie pojęcie na temat tablic przyjrzyjmy się pierwszemu przykładowemu programowi w tej części kursu:

#include <8051.h> char code tablica[4] = {0x55,0xAA,0x0F,0xF0}; // definicja funkcji opóźniającej void czekaj(unsigned char x) { // deklaracja dwóch zmiennych pomocniczych unsigned char a, b; // potrójnie zagnieżdzona pętla for // ta pętla zostanie wykonana x-razy for( ; x > 0; x--) // ta 10 razy for(a = 0; a < 10; ++a) // a ta 100 razy for(b = 0; b < 25; ++b); } void main(void) { while(1) { P0 = tablica[0]; czekaj(250); P0 = tablica[1]; czekaj(250); P0 = tablica[2]; czekaj(250); P0 = tablica[3]; czekaj(250); } }

Program ten ma za zadanie genereować prostą sekwencję (przechowywaną właśnie w tablicy) odpowiednio zapalanych diod LED, podłączonychdo portu P0. Ponieważ poszczególne elementy tej tablicy nie będą się nigdy zmieniać (są to dane stałe), możemy ją umieścić w pamięci programu. Określa to słowo code przed nazwą tablicy. Po deklaracji tablicy pojawia się znajoma już nam funkcja opóźniająca czekaj, służąca do generowania opóźnień w wykonaniu programu. Program główny opiera się na wysyłaniu na port, do którego podłączone sa diody LED, kolejnych elementów tablicy zawierającej dane sterujace diodami. Gdy tablica składa się z niewielu elementów, to powyższy program jeszcze może zostać uznany za poprawny, ale w sytuacji gdy tablica będzie się składać z kilkunastu, lub nawet kilkudziesięciu elementów, to przepisywanie elementów z tablicy do portu należy już zrealizować w pętli. Przykładowa realizacja z użyciem pętli for przedstawiona jest poniżej :

#include <8051.h> char code tablica[4] = {0x55,0xAA,0x0F,0xF0}; // definicja funkcji opóźniającej void czekaj(unsigned char x) { // deklaracja dwóch zmiennych pomocniczych unsigned char a, b; // potrójnie zagnieżdzona pętla for // ta pętla zostanie wykonana x-razy for( ; x > 0; x--) // ta 10 razy for(a = 0; a < 10; ++a) // a ta 100 razy for(b = 0; b < 25; ++b); } void main(void) { char i; while(1) { for(i = 0; i < 4; i++) { P0 = tablica[i]; czekaj(250); } } }

Licznik pętli for jest jednocześnie indeksem elementu w tablicy.

Wskaźniki
Wskaźniki są bardzo ważnym elementem języka C. Ogólnie mówiąc wskaźnik jest zmienną przechowująca adres innej zmiennej. Wskaźniki deklarujemy w następujacy sposób :

typ * nazwa;

Aby uzyskac dostęp do zmiennej wskazywanej przez wskaźnik nalezy użyć operatora wyłuskania *, na przykład poniższa instrikcja :

*wskaznik = 0;

spowoduje zapisanie do zmiennej (a racezj do komórki pamieci) wskazywanej przez wskaznik liczby 0. Można sobie zadać pytanie jaki jest cel stosowania wskaźników, skoro wskazują ona na inną zmienną, jakby nie można było się posługiwać tylko tą zmienną. Wskaźniki odgrywają dużą rolę w przekazywaniu do funkcji parametrów, a ściślej mówiąc pozwalają na modyfikowanie parametru przekazanego do funkcji. Jednak na razie użyjemy wskaźików do innego celu, a mianowicie do dostępu do poznanej wcześniej tablicy z danymi. Przyjrzyjmy się poniższemu programowi :

#include <8051.h> char code tablica[] = {0x55,0xAA,0x0F,0xF0}; char code * wskaznik; // definicja funkcji opóźniającej void czekaj(unsigned char x) { // deklaracja dwóch zmiennych pomocniczych unsigned char a, b; // potrójnie zagnieżdzona pętla for // ta pętla zostanie wykonana x-razy for( ; x > 0; x--) // ta 10 razy for(a = 0; a < 10; ++a) // a ta 100 razy for(b = 0; b < 25; ++b); } void main(void) { while(1) { wskaznik = tablica; P0 = *wskaznik++; czekaj(250); P0 = *wskaznik++; czekaj(250); P0 = *wskaznik++; czekaj(250); P0 = *wskaznik++; czekaj(250); } }

Realizuje on dokładnie taką samą funkcję jak pierwszy program z tej części kursu. Pierwszą zmianą w stosunku do poprzedniego programu jest deklaracja wskaźnika :

char code * wskaznik;

Zgodnie z tym, co pisałem o deklarowaniu wskaźnika wskazuje on na typ char umieszczony w pamięci programu code. Jednak samo zadeklarowanie wskaźnika nie pozwola nam na jego używanie. Wtym momecie nasz wskaźnik nie przechowuje żadnego adresu, a zwłaszcza adresu naszej tablicy. Przed jego użyciem, nalezy zapisać do niego adres tablicy. Dokonujemy tego w poniższy sposób :

wskaznik = tablica;

I tu powstanie małe zamieszanie, ponieważ tablica również jest wskaźnikiem! Tak więc powyższy zapis przepisuje do jednego wskaźnika zawartość innego wskaźnika. Aby w jawny sposób do wskaźnika przypisac adres jakiejś zmiennej należy użyć operator adresu &, tak jak pokazano poniżej :

wskaznik = &tablica[0];

I tu znów małe zamieszanie, ponieważ chcemy do wskaźnika zapisać adres pierwszego elementu tablicy, do którego dostęp uzyskamy przez podanie w nawiasach kwadratowych jedo numeru. Gdybyśmy użyli takiego zapisu :

wskaznik = &tablica;

to kompilator zgłosi błąd, gdyż zapis ten ozancza przypisanie do wskaźnika adresu innego wskaźnika, a nie adresu danej typu char. Wiem, że to na początku jest bardzo skomplikowane, bowiem wskaźniki należą do najtrudniejszych zagadnień w języku C i bardzo często sprawiają problemy początkujacym programistom.