撰寫MCU時常見的語言包括C、C++和組合語言。本文將介紹這三種語言,並以控制LED閃爍的範例簡單做介紹。
C語言是嵌入式系統開發中最廣泛使用的語言之一。它具有以下特點:
以下是一個使用C語言的LED閃爍示例程式碼,假設LED位於MCU PD2腳位:
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
// 定義LED接在PD2
#define LED_PIN PD2
int main(void) {
// 設定PD2腳位為輸出端
DDRD |= (1 << LED_PIN);
while (1) {
// 開啟LED
PORTD |= (1 << LED_PIN);
// 延遲
_delay_ms(1000);
// 關閉LED
PORTD &= ~(1 << LED_PIN);
// 延遲
_delay_ms(1000);
}
return 0;
}
C++是一種基於C語言的擴展,它具有物件導向編程的特點。在MCU開發中,C++的使用不如C普遍,但仍然有其優勢:
物件導向的設計,使程式碼更模組化和可維護。
支援類、繼承和多態等面向對象的概念。
有些MCU開發工具支援C++。
以下是一個使用C++語言的LED閃爍示例程式碼:
#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
// 定義MCU腳位控制LED的類別
class LED {
public:
void control(bool state) {
// 在這裡寫LED控制的程式碼
}
};
int main() {
LED led;
while (true) {
// 開啟LED
led.control(true);
// 延遲500毫秒
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
// 關閉LED
led.control(false);
// 延遲500毫秒
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
}
return 0;
}
組合語言是一種低階語言,直接操作MCU的指令和寄存器。它具有以下特點:
極高的控制和效能,適用於對資源要求嚴格的應用。
學習曲線較陡峭,需要深入了解MCU的體系結構。
以下是一個簡單的AVR組合語言示例,用於控制LED的閃爍。請注意,實際的組合語言程式碼將根據具體的AVR型號和硬體設置而有所不同,以下僅為示例:
.include "m328pdef.inc" ; 包含AVR ATmega328P的設定
; 定義LED腳位
.equ LED_PORT = PORTB ; LED連接到PORTB
.equ LED_DDR = DDRB ; LED的DDR設定
; 定義延遲計數
.equ DELAY_COUNT = 10000
.global main
main:
; 初始化設定
ldi r16, 0xFF ; 將R16設為0xFF,用於設定所有PORTB腳位為輸出
out DDRB, r16 ; 設定PORTB為輸出
loop:
; 開啟LED
sbi LED_PORT, 0 ; 將PORTB的第0個引腳設為高電位
; 延遲
ldi r17, DELAY_COUNT
delay_on:
dec r17
brne delay_on
; 關閉LED
cbi LED_PORT, 0 ; 將PORTB的第0個引腳設為低電位
; 延遲
ldi r17, DELAY_COUNT
delay_off:
dec r17
brne delay_off
; 無窮迴圈
rjmp loop
.end
C語言在MCU開發中是最常見和廣泛使用的,它提供了良好的可移植性和效能。C++則在需要物件導向設計的應用中有一定的優勢。組合語言通常在對效能要求極高的應用中使用。以下為三者間的比較:
特徵 | C 語言 | C++ 語言 | 組合語言 |
---|---|---|---|
適用領域 | 通用性強,廣泛應用於軟體開發 | 物件導向語言,適用於複雜系統 | 低階硬體控制,最接近機器 |
語法複雜性 | 相對較簡單 | 相對複雜 | 高度特定 |
性能 | 中等 | 中等到高 | 高 |
記憶體使用 | 中等 | 中等到高 | 低 |
物件導向程式設計 | 不支援 | 支援 | 不支援 |
資源管理 | 手動 | 自動 | 手動 |
跨平台性 | 通用,跨平台性良好 | 通用,跨平台性良好 | 依賴於目標平台 |
程式庫框架的支援 | 許多C的函式庫和框架可用 | 許多C++函式庫和框架可用 | 有限 |
開發速度 | 相對快速 | 相對快速 | 相對較慢 |
錯誤處理和debug | 較簡單,相對容易debug | 複雜,debug較具挑戰性 | 複雜,需要細致的debug技巧 |