一般情况下,程序不会跳出 main
函数。然而,如果确实发生了跳出,那程序会去往哪里呢?你是否遇到过这个问题呢?
一、问题提出
最近我在单片机 LED 模块定义函数中发现了一个有趣的问题。一个人在进行基本的 C51 编程实验,编写了如下简单的 C51 程序:
#include
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。
#include
void test(num) {
switch(num) {
case 1: P2_0=0; P2_1=0;
break;
}
}
void main(void) {
test(1);
while(1);
}
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,程序去哪儿了?
二、程序去哪儿了?
从上面提问者书写的代码来看,应该是一位C51的爱好者,使用的是C51的编译器,在一款C51开发板上愉快的进行实验。他一开始没有安装嵌入式程序开发的惯例 在主程序void main(void)中利用无限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。
“
注:他是一个胆大心细的人,观察还挺仔细的。
”
2.1 盘古开天辟地
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。
51单片机程序执行流程(STARTUP.A51管理Main函数的执行)
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
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 A
IDATALOOP: MOV @R0,A
DJNZ R0,IDATALOOP
ENDIF
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 A
XDATALOOP: MOVX @DPTR,A
INC DPTR
DJNZ R7,XDATALOOP
DJNZ R6,XDATALOOP
ENDIF
IF PPAGEENABLE 0
MOV PPAGE_SFR,#PPAGE
ENDIF
IF PDATALEN 0
MOV R0,#LOW (PDATASTART)
MOV R7,#LOW (PDATALEN)
CLR A
PDATALOOP: MOVX @R0,A
INC R0
DJNZ R7,PDATALOOP
ENDIF
IF IBPSTACK 0
EXTRN DATA (?C_IBP)
MOV ?C_IBP,#LOW IBPSTACKTOP
ENDIF
IF XBPSTACK 0
EXTRN DATA (?C_XBP)
MOV ?C_XBP,#HIGH XBPSTACKTOP
MOV ?C_XBP+1,#LOW XBPSTACKTOP
ENDIF
IF PBPSTACK 0
EXTRN DATA (?C_PBP)
MOV ?C_PBP,#LOW PBPSTACKTOP
ENDIF
MOV SP,#?STACK-1
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)中进行逐步调试跟踪验证过:
2.2 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,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。
Keil编译器
在main函数的最后,程序增加了一下几行代码:
MOV R0, #0x7F
CLR A
MOV @R0, A
DJNZ R0, (3)
MOV SP, #0x0C
LJMP 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。
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
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愉快的运行下去,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。
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