第58节：指针的第五大好处，指针在众多数组中的中转站作用

从业近十年!手把手教你单片机程序框架 第58讲

开场白：

单个变量数据之间可以通过一条指令任意自由赋值转移，但是数组之间不能通过一条指令直接赋值转移，必须用for等循环指令挨个把数组的数据一个一个来赋值转移，如果一个 函数中，有很多数组需要赋值转移，那就非常麻烦了，要用很多for语句，耗时。还好C语言里有个指针，它可以非常高效地来切换我们所需要的数组，起到很好的中转站作用。这一节要教大家一个知识点：指针在众多数组中的中转站作用。

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：

在第57节的串口收发程序基础上修改。在串口接收函数中，以下代码有略微修改：

while(uiRcregTotal>=4&&uiRcMoveIndex<=(uiRcregTotal-4))//注意，这里是4，不是上一节的5，因为只有eb 00 55 xx这4个数据

通过上位机来调用下位机对应的数组数据。

通过电脑串口调试助手，往单片机发送EB 00 55 XX 指令，其中EB 00 55是数据头，XX的取值范围是0x01 至 0x05，每个不同的值代表调用下位机不同的数组数据。0x01调用第1组数据，0x02调用第2组数据，0x05调用第5组数据。

第1组：11 12 13 14 15

第2组：21 22 23 24 25

第3组：31 32 33 34 35

第4组：41 42 43 44 45

第5组：51 52 53 54 55

下位机返回21个数据，前面5个是第1种不带指针函数返回的数据。中间5个是第2种不带指针函数返回的数据。最后5个是第3种带指针函数返回的数据。期间2组EE EE EE是各函数返回的数据分割线，为了方便观察，没实际意义。

比如电脑发送：EB 0055 02

单片机就返回：21 2223 24 25 EE EE EE 21 22 23 24 25 EE EE EE 21 22 23 24 25

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 send_array_1(unsigned char ucArraySec); //第1种函数，不带指针

void send_array_2(unsigned char ucArraySec); //第2种函数，不带指针

void send_array_3(unsigned char ucArraySec); //第3种函数，带指针

void eusart_send(unsigned char ucSendData);

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

const unsigned char array_0x01[]={0x11,0x12,0x13,0x14,0x15}; //第1个常量数组

const unsigned char array_0x02[]={0x21,0x22,0x23,0x24,0x25}; //第2个常量数组

const unsigned char array_0x03[]={0x31,0x32,0x33,0x34,0x35}; //第3个常量数组

const unsigned char array_0x04[]={0x41,0x42,0x43,0x44,0x45}; //第4个常量数组

const unsigned char array_0x05[]={0x51,0x52,0x53,0x54,0x55}; //第5个常量数组

void main()

{

initial_myself();

delay_long(100);

initial_peripheral();

while(1)

{

usart_service(); //串口服务程序

}

}

/* 注释一：

* 第1种函数，内部不带指针，根据上位机相关的指令，

* 直接返回对应的数组。由于不带指针，因此多用了5个for循环来搬运数组。

* 比较耗程序ROM容量，也不够简洁清晰。

*/

void send_array_1(unsigned char ucArraySec)

{

unsigned int i;

switch(ucArraySec)

{

case 1: //直接返回第1个常量数组

for(i=0;i<5;i++)

{

eusart_send(array_0x01[i]);

}

break;

case 2: //直接返回第2个常量数组

for(i=0;i<5;i++)

{

eusart_send(array_0x02[i]);

}

break;

case 3: //直接返回第3个常量数组

for(i=0;i<5;i++)

{

eusart_send(array_0x03[i]);

}

break;

case 4: //直接返回第4个常量数组

for(i=0;i<5;i++)

{

eusart_send(array_0x04[i]);

}

break;

case 5: //直接返回第5个常量数组

for(i=0;i<5;i++)

{

eusart_send(array_0x05[i]);

}

break;

}

}

/* 注释二：

* 第2种函数，内部不带指针，根据上位机相关的指令，

* 先转移对应的数组放到一个中间变量数组，然后发送数组。

* 由于不带指针，因此多用了6个for循环来搬运数组。

* 跟第1种函数一样，比较耗程序ROM容量，也不够简洁清晰。

*/

void send_array_2(unsigned char ucArraySec) //第2种函数，不带指针

{

unsigned int i;

unsigned char array_temp[5]; //临时中间数组

switch(ucArraySec)

{

case 1: //直接返回第1个常量数组

for(i=0;i<5;i++)

{

array_temp[i]=array_0x01[i]; //先挨个把对应的数组数据转移到中间数组里

}

break;

case 2: //直接返回第2个常量数组

for(i=0;i<5;i++)

{

array_temp[i]=array_0x02[i]; //先挨个把对应的数组数据转移到中间数组里

}

break;

case 3: //直接返回第3个常量数组

for(i=0;i<5;i++)

{

array_temp[i]=array_0x03[i]; //先挨个把对应的数组数据转移到中间数组里

}

break;

case 4: //直接返回第4个常量数组

for(i=0;i<5;i++)

{

array_temp[i]=array_0x04[i]; //先挨个把对应的数组数据转移到中间数组里

}

break;

case 5: //直接返回第5个常量数组

for(i=0;i<5;i++)

{

array_temp[i]=array_0x05[i]; //先挨个把对应的数组数据转移到中间数组里

}

break;

}

for(i=0;i<5;i++)

{

eusart_send(array_temp[i]); //把临时存放在中间数组的数据全部发送出去

}

}

/* 注释三：

* 第3种函数，内部带指针，根据上位机相关的指令，

* 先把对应的数组首地址传递给一个中间指针，然后再通过

* 指针把整个数组的数据发送出去，由于带指针，切换转移数组的数据非常快，

* 只需传递一下首地址给指针就可以，非常高效，整个函数只用了1个for循环。

* 跟前面第1,2种函数相比，更加节省程序容量，处理速度更加快，更加简洁。

*/

void send_array_3(unsigned char ucArraySec) //第3种函数，带指针

{

unsigned int i;

unsigned char *p_array; //临时中间指针，作为数组的中转站，非常高效

switch(ucArraySec)

{

case 1: //直接返回第1个常量数组

p_array=array_0x01; //把数组的首地址传递给指针，一个指令就可以，不用for来挨个搬移数据，高效!

break;

case 2: //直接返回第2个常量数组

p_array=array_0x02; //把数组的首地址传递给指针，一个指令就可以，不用for来挨个搬移数据，高效!

break;

case 3: //直接返回第3个常量数组

p_array=array_0x03; //把数组的首地址传递给指针，一个指令就可以，不用for来挨个搬移数据，高效!

break;

case 4: //直接返回第4个常量数组

p_array=array_0x04; //把数组的首地址传递给指针，一个指令就可以，不用for来挨个搬移数据，高效!

break;

case 5: //直接返回第5个常量数组

p_array=array_0x05; //把数组的首地址传递给指针，一个指令就可以，不用for来挨个搬移数据，高效!

break;

}

for(i=0;i<5;i++)

{

eusart_send(p_array[i]); //通过指针把数组的数据全部发送出去

}

}

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

{

unsigned char i=0;

unsigned char ucWhichArray;

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>=4&&uiRcMoveIndex<=(uiRcregTotal-4)) //注意，这里是4，不是上一节的5，因为只有eb 00 55 xx这4个数据

{

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

{

ucWhichArray=ucRcregBuf[uiRcMoveIndex+3]; //上位机需要返回的某个数组

send_array_1(ucWhichArray); //第1种函数返回数组的5个数据，不带指针

eusart_send(0xee); //为了方便上位机观察，多发送3个字节ee ee ee作为分割线

eusart_send(0xee);

eusart_send(0xee);

send_array_2(ucWhichArray); //第2种函数返回数组的5个数据，不带指针

eusart_send(0xee); //为了方便上位机观察，多发送3个字节ee ee ee作为分割线

eusart_send(0xee);

eusart_send(0xee);

send_array_3(ucWhichArray); //第3种函数返回数组的5个数据，带指针

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：

通过前面几节的学习，基本上讲完了我平时用指针的所有心得体会。

下一节开始讲新内容。在前面一些章节中，我提到为了防止中断函数把某些共享数据破坏，在主函数中更改某个数据变量时，应该先关闭中断，修改完后再打开中断;我也提到了网友“红金龙吸味”关于原子锁的建议。经过这段时间的思考和总结，我发现不管是关中断开中断，还是原子锁，其实本质上都是程序在多进程中临界点的数据处理，原子锁在程序员中有个专用名词叫互斥量，而我引以为豪的状态机程序框架，主函数的switch语句，外加一个定时中断，本质上就是2个独立进程在不断切换并行运行。我觉得这个临界点处理的知识很重要，也很容易忽略，所以我决定专门用两节内容来讲讲这方面的知识应用。欲知详情，请听下回分解-----关中断和开中断在多进程临界点的应用。