嵌入式C语言位操作的移植与优化

单片机的应用越来越广泛，种类也越来越多。由于嵌入式C语言可读性强、移植性好，与汇编语言相比大大减轻了软件工程师的劳动强度，因而越来越多的单片机工程师开始使用C语言编程。但C语言的可移植性仅限于与硬件无关的子程序，而与具体硬件有关的子程序则无法移植。在单片机应用中，位操作(特别是对引脚的位操作)非常普遍，如EEPROM数据和IC卡数据的读写、字段式LCD显示等，很多带串目的集成电路都需要单片机用软件来做I/O口读写程序。如何让这些子程序既有很好的通用性，生成代码的效率又高，是很多软件工程师都在考虑的问题。这里介绍两种C语言位操作的移植方法。

1 用逻辑运算实现位操作

请看下面这个子程序：

这是通过单片机引脚从88SC102卡中读一个字节的子程序。程序采用μC/OS-II中的书写风格，即变量和函数采用“驼峰”写法，由define定义的常量和内联函数采用全部大写加下划线的写法。

此程序驱动一个引脚输出CARD_CLK高低信号，从另一个引脚一位一位读取CARD_SDA数据。

1.1 用于MSP430系列单片机

此程序应用到MSP430单片机上(本文用的是MSP430F413单片机)，头文件中要有如下定义：

汇编结果如下：

这与手工汇编编程的结果几乎一样。代码效率很高。

1.2 用于51系列单片机

在51系列单片机中应用此程序，头文件要加入以下定义：

由汇编结果可知，对位的直接清零和置位已达到最简，只是读位值不够理想。

1.3 用于196/296系列单片机

在 80C196MC、 80C296SA等单片机中，片上I/O口是可以窗口映射到低端地址的。采用这种方式，I/O口可以直接寻址，因而程序代码最短，执行速度也最快，但这样做C程序就无法移植了。若不用窗口技术，则片上I/O口是内存地址映射的，与普通内存地址一样操作。头文件中加入如下定义，即可利用原来的程序：

汇编后的代码是56字节，代码效率也很高。

采用逻辑运算实现位操作，C程序简单明了，移植性好，可读性更好。但96系列单片机无法利用JBC和JBS位操作指令，51系列单片机也无法利用JB和JNB等其特有的位操作指令来提高代码效率。用位段结构实现位操作可以弥补这个不足。