51单片机程序执行流程（STARTUP.A51管理Main函数的执行）

Posted 2022-02-20 肥嘟嘟的左卫门

 单片机是没有上操作系统的东西，在keil中编写的代码都是裸机代码，深入编写裸机代码有助于了解硬件的特性。

      若不是硬件特性已定的情况之下的其它流程都是代码作祟。忽然想到来探探51单片机的执行流程。这个念头起源于最初见到每个51程序里面的主函数里面最终都挂一个while(1);语句。为何要加一句while死循环让程序停留在main函数中呢。将while(1);语句去掉有什么影响么？

 

写一个很简单的程序试一下。

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1. #include <reg52.h>  
2.   
3.   
4. void delay_ms( int ms );  
5.   
6. int main()  
7.   
8.       
9.     P1  = ~P1;  
10.     delay_ms( 500 );   
11.       
12.     while(1);  
13.     return 0;             
14.   
15.   
16.   
17. //-----------------------  
18. //约延迟ms毫秒  
19. //-----------------------  
20. void delay_ms( int ms )  
21.   
22.     int i, j;  
23.     for( i = ms; i > 0; i-- )  
24.         for( j = 110; j > 0; j-- )  
25.             ;  
26.           
27.       
28.   

#include <reg52.h>


void delay_ms( int ms );

int main()

	
	P1	= ~P1;
	delay_ms( 500 ); 
	
	while(1);
	return 0;			



//-----------------------
//约延迟ms毫秒
//-----------------------
void delay_ms( int ms )

	int i, j;
	for( i = ms; i > 0; i-- )
		for( j = 110; j > 0; j-- )
			;
		
	

 

执行以上程序，由P1端口控制的流水灯闪了一下。程序最终进入while(1);里纠缠去了，这个到好解释。

现将while(1);语句屏蔽掉。我还以为程序不能被正确执行了呢，因为退出了main主函数，就像Render需要循环来实现一样（尽管刚刚闪灯的程序不在循环之内，但我还是不由产生了这一错觉）。程序执行的结果是：流水灯不停的闪烁！

 

看到这个现象后的猜想及动作^-^：

(1)    这块板坏了吧！（在带操作系统如linux字符界面下运行一个不带死循环的C语言文件完毕后就会返回到linux shell程序中）。赶紧换个板再测试一下，显然还是一样的结果。

(2)    单片机中将一直执行main函数中的最后一个（些）语句？（基于带OS平台下运行标准C语言文件的经验，可从来没有想过是main函数被多次调用或多次进入）

(3)    单片机内将C语言指令取出来加载到单片机内，单片机内自动生成一个主程序循环执行C语言中main函数的内容？（虽然很荒唐，还是想了）

(4)    赶快谷歌百度一下单片机的执行流程（虽然在谷歌百度时以“51单片机程序执行流程”搜索，没有搜到相关内容）。换朴实的搜索词：“51单片机 main”。然后就出现跟我一样带有疑问的问题：为什么main函数中不加while(1);语句之后程序会反复执行呢？回答的关键词包括“程序跑飞、看门狗、复位”。

(5)    趁上嵌入式的机会将“51单片机程序执行流程”搬出来并向老师讲述了我所写程序的得到的现象，包括我怎么验证呀等等。

 

老师的回答：Keil C51程序自动加载了一个名为”STARTUP.A51”的文件，在这个文件里面进行了一系列的初始化操作后进入用户编写的C语言程序入口main函数中，main函数执行完毕后，STARTUP.A51文件后有一句跳转到程序入口main函数的语句，所以会再次进入C语言主程序main函数中执行相关内容。

 

 

然后我用keil软件模拟了运行一下以上那一段代码：

 

 

程序开始运行就在程序入口main函数的第一条语句之处，Disassembly窗口是c语言代码与汇编代码相对应的窗口，前面是地址，后面的是C语言对应的汇编语句。下面的窗口是相应文件的运行代码的位置，由黄色箭头指向当前正要执行的代码。然后点击单步运行工具条，指导跳出main函数为止，程序跳转到STARTUP.A51中的以下代码位置：

 

 

继续点击单步调试直到进入一个循环中：

 

 

这里是一个循环，根据DJNZ指令的功能：每执行一次DJNZ RO, IDATALOOP就将R0的值减1，若R0的值不为0则就跳到IDATALOOP地址去。很显然这是一个循环，那么RO的值是多少呢，在以下窗口显示：

 

 

可见r0的初值为0x7f，这里将要循环0x7f（128）次，具体在这里r0值的含义可查看一下子的。那么在这个循环之后程序又将去哪里呢？跳过这个循环后程序运行的地方如下：

 

 

再单步运行一次：

 

 

根据Disassembly的内容，此条语句执行了就又要回到main函数中去了，执行一下试试：

 

 

是的！

 

所以，在51单片机中，程序的执行流程就是会不断（ 以r0的值作为延迟条件， 具体含义可继续探索 ）的进入main函数中执行main函数中的代码。

 

为什么我们在linux等上面运行不带死循环的C语言代码后程序就会自行终止呢？这是不同的操作流程：

(1)    C51单片机不带OS（操作系统），代码的执行形势在此看来就由STARTUP.A51来安排了，没有一个更大的程序来管理怎么调用main函数。

(2)    像Linux这类的平台是带了OS的，运行一个C语言程序对linux来说就是一个任务，除了运行C语言程序这个任务外还有其它的任务。当运行一个C语言程序完毕时，此次的任务也算是完成了。如在linux shell界面运行一个文件名为“hello.c”功能为输出“hello world！”的C语言程序,过程如下：

编译：gcc hello.c  –o  hello

运行：./hello

在运行hello可执行文件时，可以当做是shell调用了hello这个可执行程序。在hello运行完毕后，将返回值等返回给shell界面。整个C语言文件的生死全有linux  shell程序管理。

 

归其原因，还是代码规定的机制不一样吧。