第56节：指针的第四大好处，指针作为数组在函数中的输入输出接口

从业近十年!手把手教你单片机程序框架 第56讲

开场白：

通过前面几个章节的学习，我们知道指针在函数的接口中，天生就是既可以做输入，也可以是做输出，它是双向性的，类似全局变量的特点。我们根据实际项目的情况，在必要的时候可以直接把输入接口和输出接口合并在一起，这种方法的缺点是没有把输入和输出分开，没有那么直观。但是优点也是很明显的，就是比较省程序ROM容量和数据RAM容量，而且运行效率也比较快。这一节要教大家一个知识点：指针作为数组在函数中输入输出接口的特点。

具体内容，请看源代码讲解。

(1)硬件平台：

基于朱兆祺51单片机学习板。

(2)实现功能：

把5个随机数据按从大到小排序，用冒泡法来排序。

通过电脑串口调试助手，往单片机发送EB 00 55 08 06 09 05 07 指令，其中EB 00 55是数据头，08 06 09 05 07 是参与排序的5个随机原始数据。单片机收到指令后就会返回13个数据，最前面5个数据是第3种方法的排序结果，中间3个数据EE EE EE是第3种和第4种的分割线，为了方便观察，没实际意义。最后5个数据是第4种方法的排序结果.

比如电脑发送：EB 00 55 08 06 09 05 07

单片机就返回：09 08 07 06 05 EE EE EE 09 08 07 06 05

串口程序的接收部分请参考第39节。串口程序的发送部分请参考第42节。

波特率是：9600 。

(3)源代码讲解如下：

#include "REG52.H"

#define const_array_size 5 //参与排序的数组大小

#define const_voice_short 40 //蜂鸣器短叫的持续时间

#define const_rc_size 10 //接收串口中断数据的缓冲区数组大小

#define const_receive_time 5 //如果超过这个时间没有串口数据过来，就认为一串数据已经全部接收完，这个时间根据实际情况来调整大小

void initial_myself(void);

void initial_peripheral(void);

void delay_long(unsigned int uiDelaylong);

void delay_short(unsigned int uiDelayShort);

void T0_time(void); //定时中断函数

void usart_receive(void); //串口接收中断函数

void usart_service(void); //串口服务程序,在main函数里

void eusart_send(unsigned char ucSendData);

void big_to_small_sort_3(unsigned char *p_ucInputBuffer,unsigned char *p_ucOutputBuffer);//第3种方法 把一个数组从大到小排序

void big_to_small_sort_4(unsigned char *p_ucInputAndOutputBuffer);//第4种方法 把一个数组从大到小排序

sbit beep_dr=P2^7; //蜂鸣器的驱动IO口

unsigned int uiSendCnt=0; //用来识别串口是否接收完一串数据的计时器

unsigned char ucSendLock=1; //串口服务程序的自锁变量，每次接收完一串数据只处理一次

unsigned int uiRcregTotal=0; //代表当前缓冲区已经接收了多少个数据

unsigned char ucRcregBuf[const_rc_size]; //接收串口中断数据的缓冲区数组

unsigned int uiRcMoveIndex=0; //用来解析数据协议的中间变量

unsigned char ucUsartBuffer[const_array_size]; //从串口接收到的需要排序的原始数据

unsigned char ucGlobalBuffer_3[const_array_size]; //第3种方法，用来接收输出接口数据的全局变量数组

unsigned char ucGlobalBuffer_4[const_array_size]; //第4种方法，用来输入和输出接口数据的全局变量数组

void main()

{

initial_myself();

delay_long(100);

initial_peripheral();

while(1)

{

usart_service(); //串口服务程序

}

}

/* 注释一：

* 第3种方法，为了改进第2种方法的用户体验，用指针为函数多增加一个数组输出接口。

* 这样，函数的数组既有输入接口，又有输出接口，已经堪称完美了。

* 本程序中*p_ucInputBuffer输入接口，*p_ucOutputBuffer是输出接口。

*/

void big_to_small_sort_3(unsigned char *p_ucInputBuffer,unsigned char *p_ucOutputBuffer)//第3种方法 把一个数组从大到小排序

{

unsigned char i;

unsigned char k;

unsigned char ucTemp; //在两两交换数据的过程中，用于临时存放交换的某个变量

unsigned char ucBuffer_3[const_array_size]; //第3种方法，参与具体排序算法的局部变量数组

for(i=0;i

{

ucBuffer_3[i]=p_ucInputBuffer[i]; //参与排序算法之前，先把输入接口的数据全部搬移到局部变量数组中。

}

//以下就是著名的 冒泡法排序。详细讲解请找百度。

for(i=0;i<(const_array_size-1);i++) //冒泡的次数是(const_array_size-1)次

{

for(k=0;k<(const_array_size-1-i);k++) //每次冒泡的过程中，需要两两比较的次数是(const_array_size-1-i)

{

if(ucBuffer_3[const_array_size-1-k]>ucBuffer_3[const_array_size-1-1-k]) //后一个与前一个数据两两比较

{

ucTemp=ucBuffer_3[const_array_size-1-1-k]; //通过一个中间变量实现两个数据交换

ucBuffer_3[const_array_size-1-1-k]=ucBuffer_3[const_array_size-1-k];

ucBuffer_3[const_array_size-1-k]=ucTemp;

}

}

}

for(i=0;i

{

p_ucOutputBuffer[i]=ucBuffer_3[i]; //参与排序算法之后，把运算结果的数据全部搬移到输出接口中，方便外面程序调用

}

}

/* 注释二：

* 第4种方法.指针在函数的接口中，天生就是既可以做输入，也可以是做输出，它是双向性的，类似全局变量的特点。

* 我们可以根据实际项目的情况，在必要的时候可以直接把输入接口和输出接口合并在一起，

* 这种方法的缺点是没有把输入和输出分开，没有那么直观。但是优点也是很明显的，就是比较

* 省程序ROM容量和数据RAM容量，而且运行效率也比较快。现在介绍给大家。

* 本程序的*p_ucInputAndOutputBuffer是输入输出接口。

*/

void big_to_small_sort_4(unsigned char *p_ucInputAndOutputBuffer)//第4种方法 把一个数组从大到小排序

{

unsigned char i;

unsigned char k;

unsigned char ucTemp; //在两两交换数据的过程中，用于临时存放交换的某个变量

//以下就是著名的 冒泡法排序。详细讲解请找百度。

for(i=0;i<(const_array_size-1);i++) //冒泡的次数是(const_array_size-1)次

{

for(k=0;k<(const_array_size-1-i);k++) //每次冒泡的过程中，需要两两比较的次数是(const_array_size-1-i)

{

if(p_ucInputAndOutputBuffer[const_array_size-1-k]>p_ucInputAndOutputBuffer[const_array_size-1-1-k]) //后一个与前一个数据两两比较

{

ucTemp=p_ucInputAndOutputBuffer[const_array_size-1-1-k]; //通过一个中间变量实现两个数据交换

p_ucInputAndOutputBuffer[const_array_size-1-1-k]=p_ucInputAndOutputBuffer[const_array_size-1-k];

p_ucInputAndOutputBuffer[const_array_size-1-k]=ucTemp;

}

}

}

}

void usart_service(void) //串口服务程序,在main函数里

{

unsigned char i=0;

if(uiSendCnt>=const_receive_time&&ucSendLock==1) //说明超过了一定的时间内，再也没有新数据从串口来

{

ucSendLock=0; //处理一次就锁起来，不用每次都进来,除非有新接收的数据

//下面的代码进入数据协议解析和数据处理的阶段

uiRcMoveIndex=0; //由于是判断数据头，所以下标移动变量从数组的0开始向最尾端移动

while(uiRcregTotal>=5&&uiRcMoveIndex<=(uiRcregTotal-5))

{

if(ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+0]==0xeb&&ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+1]==0x00&&ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+2]==0x55) //数据头eb 00 55的判断

{

for(i=0;i

{

ucUsartBuffer[i]=ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+3+i]; //从串口接收到的需要被排序的原始数据

}

//第3种运算方法，依靠指针为函数增加一个数组的输出接口

//通过指针输出接口，排序运算后的结果直接从这个输出口中导出到ucGlobalBuffer_3数组中

big_to_small_sort_3(ucUsartBuffer,ucGlobalBuffer_3); //ucUsartBuffer是输入的数组，ucGlobalBuffer_3是接收排序结果的数组

for(i=0;i

{

eusart_send(ucGlobalBuffer_3[i]); //把用第3种方法排序后的结果返回给上位机观察

}

eusart_send(0xee); //为了方便上位机观察，多发送3个字节ee ee ee作为第2种方法与第3种方法的分割线

eusart_send(0xee);

eusart_send(0xee);

//第4种运算方法，依靠一个指针作为函数的输入输出接口。

//通过这个指针输入输出接口，ucGlobalBuffer_4数组既是输入数组，也是输出数组，排序运算后的结果直接存放在它本身，类似于全局变量的特点。

for(i=0;i

{

ucGlobalBuffer_4[i]=ucUsartBuffer[i]; //把需要被排序的原始数据传递给接收输入输出数组ucGlobalBuffer_4，

}

big_to_small_sort_4(ucGlobalBuffer_4);

for(i=0;i

{

eusart_send(ucGlobalBuffer_4[i]); //把用第4种方法排序后的结果返回给上位机观察

}

break; //退出循环

}

uiRcMoveIndex++; //因为是判断数据头，游标向着数组最尾端的方向移动

}

uiRcregTotal=0; //清空缓冲的下标，方便下次重新从0下标开始接受新数据

}

}

void eusart_send(unsigned char ucSendData) //往上位机发送一个字节的函数

{

ES = 0; //关串口中断

TI = 0; //清零串口发送完成中断请求标志

SBUF =ucSendData; //发送一个字节

delay_short(400); //每个字节之间的延时，这里非常关键，也是最容易出错的地方。延时的大小请根据实际项目来调整

TI = 0; //清零串口发送完成中断请求标志

ES = 1; //允许串口中断

}

void T0_time(void) interrupt 1 //定时中断

{

TF0=0; //清除中断标志

TR0=0; //关中断

if(uiSendCnt

{

uiSendCnt++; //表面上这个数据不断累加，但是在串口中断里，每接收一个字节它都会被清零，除非这个中间没有串口数据过来

ucSendLock=1; //开自锁标志

}

TH0=0xfe; //重装初始值(65535-500)=65035=0xfe0b

TL0=0x0b;

TR0=1; //开中断

}

void usart_receive(void) interrupt 4 //串口接收数据中断

{

if(RI==1)

{

RI = 0;

++uiRcregTotal;

if(uiRcregTotal>const_rc_size) //超过缓冲区

{

uiRcregTotal=const_rc_size;

}

ucRcregBuf[uiRcregTotal-1]=SBUF; //将串口接收到的数据缓存到接收缓冲区里

uiSendCnt=0; //及时喂狗，虽然main函数那边不断在累加，但是只要串口的数据还没发送完毕，那么它永远也长不大,因为每个中断都被清零。

}

else //发送中断，及时把发送中断标志位清零

{

TI = 0;

}

}

void delay_long(unsigned int uiDelayLong)

{

unsigned int i;

unsigned int j;

for(i=0;i

{

for(j=0;j<500;j++) //内嵌循环的空指令数量

{

; //一个分号相当于执行一条空语句

}

}

}

void delay_short(unsigned int uiDelayShort)

{

unsigned int i;

for(i=0;i

{

; //一个分号相当于执行一条空语句

}

}

void initial_myself(void) //第一区 初始化单片机

{

beep_dr=1; //用PNP三极管控制蜂鸣器，输出高电平时不叫。

//配置定时器

TMOD=0x01; //设置定时器0为工作方式1

TH0=0xfe; //重装初始值(65535-500)=65035=0xfe0b

TL0=0x0b;

//配置串口

SCON=0x50;

TMOD=0X21;

TH1=TL1=-(11059200L/12/32/9600); //这段配置代码具体是什么意思，我也不太清楚，反正是跟串口波特率有关。

TR1=1;

}

void initial_peripheral(void) //第二区 初始化外围

{

EA=1; //开总中断

ES=1; //允许串口中断

ET0=1; //允许定时中断

TR0=1; //启动定时中断

}

总结陈词：

通过本章的学习，我们知道指针在函数接口中的双向性，这个双向性是一把双刃剑，既给我们带来便捷，也给我们在以下两个场合中带来隐患。

第一个场合：当需要把输入接口和输出接口分开时，我们希望输入接口的参数不要被意外改变，改变的仅仅只能是输出接口的数据。但是指针的双向性，就有可能导致我们在写函数内部代码的时候一不小心改变而没有发觉。

第二个场合：如果是一个现成封装好的函数直接给我们调用，当我们发现是指针作为接口的时候，我们就不敢确定这个接口是输入接口，还是输出接口，或者是输入输出接口，我们传递进去的参数可能会更改，除非用之前进行数据备份，否则是没有安全感可言的。

有没有办法巧妙的解决以上两个问题?当然有。欲知详情，请听下回分解-----为指针加上紧箍咒const，避免意外修改了只做输入接口的数据。