单片机程序结束后去哪儿了？

发布时间: 2024-10-30 16:05:15

来源: 单片机与嵌入式

对于嵌入式系统，如果没有运行RTOS，那么程序开发中的主函数（main()）需要通过某种机制使其永远运行下去，它没有终点。如果想从main函数中退出，具体干什么是由所使用的C语言编译器决定的。【付费】STM32嵌入式资料包

问题提出

在进行基本的C51编程实验，编写了一个简单的C51程序如下：

#include <REGX51.H>
void test(num) {    switch(num) {        case 1: P2_0=0; P2_1=0;             break;    }}
void main(void) {    test(1);}

程序执行完之后，可以看到实验板上的有两个LED被点亮，另外六个居然微微发亮。

如果在主程序中，增加一个无限循环：while(1); ，则电路板上的就不再会出现“微微点亮”的现象了。

上面两种情况的区别，在于第二个程序中主循环main()函数始终没有退出，而第一个程序，main() 函数退出了。

似乎前面LED微微点亮应该与主函数退出之后，单片机都干了些啥有关系。

那么就剩下一个问题：对于普通的嵌入式系统，C语言编程中main()函数退出之后，去哪儿了？

程序去哪儿了？

上面使用的是C51的编译器，在一款C51开发板上进行的实验。他一开始没有按照嵌入式程序开发的惯例:在主程序void main(void) 中利用死循环将程序控制在主程序函数中，就出现了前面实验结果中令人迷惑的情况。

1 开天辟地

对于C语言编程来说，所有的用户程序世界是从主程序 main() 开始的。给用户程序开天辟地的任务是由一小段盘古代码STARTUP.A51。

关于C51是如何启动的，在如下面博文中也被测试说明：

51单片机程序执行流程（STARTUP.A51管理Main函数的执行）[2]

下面截取了 STARTUP.A51 代码的一段，可以看到盘古在单片机 RESET 之后做了点准备工作（初始化全局变量、堆栈指针）之后，就直接跳转至：?C_START

$NOMOD51;------------------------------------------------------------------------------;  This file is part of the C51 Compiler package;  Copyright (c) 1988-2005 Keil Elektronik GmbH and Keil Software, Inc.;  Version 8.01;;  *** <<< Use Configuration Wizard in Context Menu >>> ***;------------------------------------------------------------------------------;  STARTUP.A51:  This code is executed after processor reset.;;  To translate this file use A51 with the following invocation:;;     A51 STARTUP.A51;;  To link the modified STARTUP.OBJ file to your application use the following;  Lx51 invocation:;;     Lx51 your object file list, STARTUP.OBJ  controls;;------------------------------------------------------------------------------; Standard SFR Symbols ACC     DATA    0E0HB       DATA    0F0HSP      DATA    81HDPL     DATA    82HDPH     DATA    83H

                NAME    ?C_STARTUP

?C_C51STARTUP   SEGMENT   CODE?STACK          SEGMENT   IDATA

                RSEG    ?STACK                DS      1

                EXTRN CODE (?C_START)                PUBLIC  ?C_STARTUP

                CSEG    AT      0?C_STARTUP:     LJMP    STARTUP1

                RSEG    ?C_C51STARTUP

STARTUP1:

IF IDATALEN <> 0                MOV     R0,#IDATALEN - 1                CLR     AIDATALOOP:      MOV     @R0,A                DJNZ    R0,IDATALOOPENDIF

IF XDATALEN <> 0                MOV     DPTR,#XDATASTART                MOV     R7,#LOW (XDATALEN)  IF (LOW (XDATALEN)) <> 0                MOV     R6,#(HIGH (XDATALEN)) +1  ELSE                MOV     R6,#HIGH (XDATALEN)  ENDIF                CLR     AXDATALOOP:      MOVX    @DPTR,A                INC     DPTR                DJNZ    R7,XDATALOOP                DJNZ    R6,XDATALOOPENDIF

IF PPAGEENABLE <> 0                MOV     PPAGE_SFR,#PPAGEENDIF

IF PDATALEN <> 0                MOV     R0,#LOW (PDATASTART)                MOV     R7,#LOW (PDATALEN)                CLR     APDATALOOP:      MOVX    @R0,A                INC     R0                DJNZ    R7,PDATALOOPENDIF

IF IBPSTACK <> 0EXTRN DATA (?C_IBP)

                MOV     ?C_IBP,#LOW IBPSTACKTOPENDIF

IF XBPSTACK <> 0EXTRN DATA (?C_XBP)

                MOV     ?C_XBP,#HIGH XBPSTACKTOP                MOV     ?C_XBP+1,#LOW XBPSTACKTOPENDIF

IF PBPSTACK <> 0EXTRN DATA (?C_PBP)                MOV     ?C_PBP,#LOW PBPSTACKTOPENDIF

                MOV     SP,#?STACK-1

; This code is required if you use L51_BANK.A51 with Banking Mode 4;<h> Code Banking; <q> Select Bank 0 for L51_BANK.A51 Mode 4#if 0   ;     <i> Initialize bank mechanism to code bank 0 when using L51_BANK.A51 with Banking Mode 4.EXTRN CODE (?B_SWITCH0)                CALL    ?B_SWITCH0      ; init bank mechanism to code bank 0#endif;</h>                LJMP    ?C_START

                END

上面的代码也被博文 51单片机程序执行流程（STARTUP.A51）[3] 中进行逐步调试跟踪验证过：

2 世界尽头

由于进入main() 函数是长跳转。

所以main函数是不会正常返回到启动程序 STARTUP.A51的。

那么程序去哪了？

在博文 单片机C语言while(1)的问题 中作者对于 KEIL编译器和PIC的 MAPLAB编译器对于main函数的最后时光进行了反汇编查看。

3 Keil编译器

在main函数的最后，程序增加了一下几行代码：

MOV R0, #0x7FCLR AMOV @R0, ADJNZ R0, (3)MOV SP, #0x0CLJMP main

这几条语句，前4条，是将我们单片机的内存的前128个地址清零，第5条，是定义堆栈，第6条，是将程序重新跳转到main函数的首行进行执行。

4 MAPLAB编译器

PIC 单片机语言程序进行跟踪，发现main() 函数最后一条语句为 reset，也就是单片机直接复位，这是 MAPLAB编译器根据 PIC 单片机特点增加的复位语句。

总结

如果单片机程序从main函数中退出，具体干什么是由所使用的C语言编译器决定的。

对于嵌入式系统，如果没有运行RTOS，那么程序开发中的主函数（main()）需要通过某种机制使其永远运行下去，它没有终点。

参考资料

[1]

单片机led模块定义函数的问题 : https://ask.csdn.net/questions/7640604?utm_medium=distribute.pc_feed_v2.none-task-ask-ask_personrec_tag-3.pc_personrecdepth_1-utm_source=distribute.pc_feed_v2.none-task-ask-ask_personrec_tag-3.pc_personrec

[2]

51单片机程序执行流程（STARTUP.A51管理Main函数的执行） : https://blog.csdn.net/ChenGuiGan/article/details/88769619

[3]

51单片机程序执行流程（STARTUP.A51） : https://blog.csdn.net/tangsun999/article/details/45604507