TEMA_04 Programacion C

8/17/2019 TEMA_04 Programacion C

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Tema 4INTRODUCCION AL LENGUAJE C


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Microcontroladores: Tema 4

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Programación


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¿Qué es el lenguaje C?

• Es un lenguaje de propósito general inventado en

Bell-labs por Dennis itc!ie entre "#$# % "#&'

• Es actualmente el lenguaje m(s usado

• De este lenguaje se derivan)

* C++,C, D, .o, /ava, /ava0cript, 1imbo, 1PC,

Perl, P2P, P%t!on,

• En3ocado para plata3ormas cru4adas % portabilidad• E5iste un est(ndar 607 cu%a 8ltima revisión es

60796EC #:##);


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1a re3erencia obligada de C

!ttp)99===>ama4on>com9C-Programming-1anguage-;nd-Edition9dp9


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¿entajas del C sobre @ssembler ? • Permite trabajar en un ma%or nivel de abstracción Aue

assembler

• Programas m(s legibles

• acilidad para el mantenimiento

• Programas con ma%or portabilidad a otrosmicrocontroladores arAuitecturas

• a%or productividad de los programadores

• enor curva de aprendi4aje al cambiar de micro

• 0e !ace cada ve4 m(s popular para aplicaciones embebidasa medida Aue los microcontroladores tienen cada ve4 mas@ % 7

• .ran cantidad de código libre disponible>


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¿Fiene desventajas? • Esconde complejidad % puede ser peligroso en ciertas

aplicaciones

• Es m(s di3icil controlar rutinas crGticas en tiempo>

• Ho se puede utili4ar en microcontroladores con poca

capacidad de @ % 7

• En aplicaciones embebidas es importante revisar lae3iciencia del compilador

• E5iste siempre un trade-o33 entre velocidad % tamaIo del

programa lo Aue se le conoce como optimi4ación

• 0u uso reAuiere Aue los programadores tengan !abilidadesmu% di3erentes Aue los programadores de desJ-top>


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Programa en C• Esta 3ormado de 3unciones % variables

• unciones

* Contienen los estatutos de las acciones a reali4ar

• Declaraciones• @signaciones

• 1lamados a 3unciones

• Control

• Hulo• ariables

* @lmacenan los valores Aue ser(n utili4ados en losc(lculos


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2eader iles

• El directivo includeKarc!ivo>!L es usado para indicaral compilador los arc!ivos de encabe4ado utili4ados

• 1os arc!ivos de encabe4ados o M!eader 3ilesN como

stdio>! contienen los prototipos de 3unciones %de3inición de variables Aue ser(n utili4adas en el

programa cuando estos reAuieren utili4ar una biblioteca libreria e5terna u otros arc!ivos de código

• En el lenguaje C las 3unciones reAuiren ser declaradasantes de ser llamadas


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ariables

• 1as variables en lenguaje C deben de ser

declaradas antes de ser utili4adas, est(n

3ormadas por) * Hombre

* Fipo

* 7pcionalmente su valor inicial


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Hombres de variables

• Deben empe4ar con letras o MON guión bajo

• Pueden contener n8meros pero H7

* 0ignos aritméticos, puntos, apóstro3es, palabrasreservadas de C, sGmbolos especiales

,?>>>etc

• @gregar el MON entre palabras le da ma%or

legibilidad a las variables * iariableEntera miOvariableOentera

El guión bajo al inicio se utili4a en la codi3icación de librerias

!a% Aue evita usarlo en programas


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Fipos de ariable

• De3ine el tamaIo % tipo de almacenamiento de lavariable, los principales)

* void Ho de3ine nada

* c!ar Caracter un caracter o b%te

* int Entero dos b%tes

* long Entero cuatro b%tes * 3loat Punto 3lotante precisión simple cuatro b%tes

* double Punto 3lotante pres> doble oc!o b%tes


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Declaración de ariables

• 1as variables deben de ser declaradas antes de

usarlas, una declaración especi3ica el tipo % una lista

de una o m(s variables de este tipo)

int i,j,k;char mi_char1,mi_char2;

• 1as variables pueden ser iniciali4adas en la

declaración)int i = 0;

char mi_char = 'a';


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Constantes

• E5isten cinco tipo de constantes

strings: “Hola mundo”

char: 'a'

integer: 123

!loat: 123"3#

long: $%&$%&(


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Base numérica

• Como en ensamblador, en C se pueden especi3icar

di3erentes bases numéricas para 3acilitar legibilitad

* )*+ -./ -( * 4ecimal ninguno 123 * ctal 0 0&23

* He5 05 052*


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7peradores aritméticos

• E5isten & operadores aritméticos

• 6 +uma• 7 .esta• 8 ulti9licacin• dimdulo?• 66 incrementar• 77 decrementar


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7peraciones a bit bit=ise

• C provee operadores para manipulación a nivel bit

% son v(lidos para operandos c!ar, s!ort, int, longsignados o no

• @ *A4• B . >Carra?• D E. >gorrito?

• F AG >tilde?• rotacin derecha• II rotacin iJKuierda


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Ejemplo de operaciones a bit

unsigned char a = 05##;

a = a @ 050/0;

a = a B 050%2;

<


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Ejemplo de operaciones a bit

unsigned char a = 05##;

a = a @ 050/0;

a = a B 050%2;

<


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Ejemplos operadores bit=ise

nciende Cit 0 de 9uerto )

-.G) = -.G) B 0501

*9aga el Cit 1 del 9uerto )-.G) = -.G) @ 05/4 05/ = 11111101

.ecorre Cits hacia la iJKuierda


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epresentación alternativa

cuando operador es el mismo despues de Rnciende Cit 0 de 9uerto )

-.G) = -.G) B 0501

GamCien se 9ude escriCir asM

-.G) B= 0501

*9aga el Cit 1 del 9uerto )

-.G) = -.G) @ 05/4 05/ = 11111101

GamCien se 9ude escriCir asM-.G) @= 05/4

1as e5presions en lenguaje C pueden ser escritas de varias 3ormas

!a% Aue privilegiar la claridad sobre la e3iciencia en codi3icar ergo es m(s

legible P7FB R P7FB S org9


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7peradores relacionales % lógicos• 1os relacionaes son empleados en e5presiones para

comparar dos operandos, si la comparación esverdadera el resultado < si 3alsa % di3erente de < si

verdadera• == igual a >dos iguales?• N= no igual a

• maLor Kue

• = maLor o igual Kue

• I menor Kue

• I= menor igual Kue

• @@ L >lgico?

• BB o >lgico?

• N no >lgico?


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Ejemplos de operadores relacionales % lógicos

!> N>*4OG( @ 05%0??PestatutosQ

+i Cit & no es uno ejecuta estatutos

!> i 0 @@ j I 10??PestatutosQ

+i maLor Kue 0 L menor Kue 10 ejecuta

estatutos

!>a1 == a2 ?PestatutosQ+i a1 igual a a2 ejecuta estatutos


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Precedence o3 operators in C


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Control de 3lujo i3 • El estatuto i3 es condicional, si la condición es

evaluada como MunoN o verdadera, los estatutos se

ejecutan,

• i!>e59resion?PestatutosQ

• Ejemplo• i!>a C?P

sum = sum 6 2; otra !orma sum 6=2Q


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Control de 3lujo i3-else

• El estatuto i3-else permite Aue se ejecuten estatutosen caso de evaluacion uno % cero

• i!>e59resion?PestatutosQelsePestatutosQ

• Ejemplo• i!>aN=0?P

r = C;

Q else P r = c;

Q

El estatuto i3-else puede ser reempla4ado por el estatuto ? Como sigue

rRaTR


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Control de 3lujo s=itc!

• El estatuto s=itc! es multi opciones basado en el

valor de las e5presiones de control• sRitch>e59resion?P

case const1: Pe59resions1

Q Creak;

case const2: Pe59resions2

Q Creak;

case constn: Pe59resionsn Q Creak;

de!ault: Pe59resionsdQ

Q


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Control de 3lujo s=itc!

• Ejemplo de s=itc!• sRitch>i2?P

case 0: 9rint!>“ceroSn”?;

Creak;

case 1: 9rint!>“unoSn”?;

Creak;

case 2: 9rint!>“dosSn”?;

Creak;de!ault: 9rint!>“no


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Control de 3lujo 3or-loop

• Ejecuta un ciclo donde e5p" % e5p' sonasignaciones % e5p; es una e5presion relacional

* !or>e591;e592;e593?PestatutosQ;


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Control de 3lujo 3or-loop

• Ejemplo, calcula la suma de loscuadrados de enteros del " al #

sum = 0;

!or>i=1;iI10;i66?Psum = sum 6 i8i;Q


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Control de 3lujo =!ile

• ientras una e5presión sea di3erente de cero, el

=!ile repite un bloAue de código> Cada ciclo se

evalua % no termina !asta Aue la evaluación en la

e5presión sea cero

Rhile>e59resin?PestatutosQ;


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Control de 3lujo =!ile

• Ejemplo) espera !asta Aue la condición secumpla)

i=1;

Rhile>iI#?P a66;

i66;

Q;

• epite el proceso para siempre Rhile>1?P a66;

Q;


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Control de 3lujo do-=!ile

• El =!ile veri3ica la e5presión al incio, el

do-=!ile veri3ica la e5presión al 3inal por lo

Aue el cuerpo de estatutos se reali4a almenos una ve4

doP

estatutosQ Rhile>e59resin?;


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Control de 3lujo do-=!ile

• Ejemplo, desplegar en pantalla los digitos

del # al "

int digito = $;• doP

9rit!>“d”,digito?;

digito = digito 71; Rhile>digito =1?;


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Control de 3lujo goto

• El goto causa Aue el control sea trans3erido

directamente al estatuto con la etiAueta Aue

se debe de encontrar dentro de la misma3unción>

goto etiKueta;

• 0e recomienda evitar su uso porAue rompecon el concepto de programaciónestructurada


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Control de 3lujo goto

• Ejemplo)

i! >i 100? goto error_!atal;

88888888

error_!atal: 9rint!>“TG/Sn”?;

return>1?;


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Entrada % 0alida

• 1as prestacions de entrada % salida no

3orman parte del lenguaje C

• 0e !a de3inido por est(ndar incluir unalibrerGa de entrada % salida asociadas aldispositivo est(ndar tipicamente pantalla %

teclado llamada 0FD67


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Entrada % 0alida

• int getc!ar

* egresa el caracter disponible en el dispositivo

estandar char 5chr;

5chr = getchar>?;

• int putc!arint

* 0aca un caracter por el dispositivo estandar

9utchar>'a'?;


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Entrada % 0alida

• int putsconst c!ar Ws

* 0aca el string cadena apuntada por s

9uts>“Ourso de microcontroladoresSn”?;

• int print33ormato, arg",arg;>>>>argn

* Convierte % 3ormatea e imprime los argumentos>

9rint!>“Ualor = d ”,


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Especi3icadores de 3ormato

• c character• d decimal >integer? numCer >Case 10?• e e59onential !loating79oint numCer

• ! !loating79oint numCer• i integer >Case 10?• o octal numCer >Case %?• s a string o! characters

• u unsigned decimal >integer? numCer• 5 numCer in he5adecimal >Case 1?• 9rint a 9ercent sign• S 9rint a 9ercent sign


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unciones• 1os programas en C se constru%en con

3unciones

• Una 3unción no puede ser declarada dentro

de otra 3unción

• 1a misma 3unción puede ser llamada en

varios lugares dentro del programa

• .eneralmente procesan la in3ormaciónalimentada por el MllamanteN % le regresa unsolo valor


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unciones• 1a in3ormación se pasa por medio de

argumentos o par(metros

• El resultado de la 3unción se trans3iere al

llamante mediante el estatuto MreturnN

• 1as 3unciones pueden aceptar % regresarvalores vacios o nulos void

• 1as 3unciones pueden llamarse a si mismasecursividad


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unciones

• Declaración de una 3unción

tL9e !unction_name> 9aram1,"""?P

estatutos

Q


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unciones

• El tipo de retorno * Puede ser cualAuier tipo v(lido c!ar,int,long,3loat etc>>

int !unction1>,,,? .eturns tL9e int

!loat !unction2>,,,? .eturns tL9e !loat

,,,? .eturns nothing

• El nombre de la 3unción * CualAuier nombre mientras cumpla con las reglas de C


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unciones

• 1a lista de par(metros * 0on los valores pasados a la 3unción cuando es llamada

long cuCe>long 5?

int 5, !loat L, char J?


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unciones

• ariables locales * 0e declaran dentro de la 3unción % son privadas por lo Aue el

nombre puede repetirse en otras 3unciones

int !unction1>int L?

Pint a, C=10;

char mL_char;V"

Q


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unciones

• El valor de retorno * 0e emplea el estatuto MreturnN el cual regresa el valor

especi3icado % el control del programa al código llamante>

* 0e pueden tener varios MreturnsN dentro de la misma 3unción

int great_than>int a, int C?P

i! >a C?

return a;else

return C;

Q


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unciones

• El prototipo de la 3unción * Fodo programa debe de incluir un prototipo de toda

3unción utili4ada

* El prototipo es la de3ición 3ormal Aue le indica alcompilador el tipo de returno % de sus argumentos>

* Puede estar de3inida en el programa o en losarc!ivos de encabe4ado W>!


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unciones

• 1lamados * 1a 3unción puede ser llamada al colocar su nombre

% argumentos, si regresa valor % no se iguala a nada

el valor se pierde> maLor_Kue>100,200?;

* 1as 3unciones Aue regresan valor pueden serllamadas desde e5presiones u otras 3unciones)

9rint!>“Snl maLor !ue: d“, maLor_Kue>5,L??;

i!> 5 maLor_Kue>5,L?? 9rint!>“Sn 5 es maLor”?;


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@puntadores

• 1as variables almacenan datos, los

apuntadores almacenan direcciones dememoria

tL9e_name 89ointer_name

int 8a9tr; 4eclara un a9untador a entero llamado a9tr

int *,); 4eclara un 9ar de


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@rreglo

• Es un conjunto de localidades de

almacenamiento Aue tienen un mismo

nombre % tipo>

ariables @rreglo


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@rreglos Unidimensionales

• Fienen solamente un Gndice

int mi_arregloW12X;

mi_arregloW0X mi_arregloW1X mi_arregloW3X mi_arregloW11X

Elemento del

arreglo

6ndice, su rango para un arreglo de n elementos

es de < a n-"

Fipo Hombre Cantidad de elementos


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@rreglos

• El elemento de un arreglo puede ser empleadocomo cualAuier otra variable>

mi_arregloWX = 13;

mi_arregloW3X = mi_arregloW0X;

mi_arregloW#X = otro_arregloW122X;

• 0e pueden usar e5presiones como Gndice del arreglo

variables en Gndice siempre enteras>

mi_arregloWi61X = 13;

mi_arregloWi82X = 2;

mi_arregloW mis_indicesW2XX= 5;


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@rreglos ultidimensionales

• Fienen m(s de dos indices no !a% lGmite

!loat taClaWXW%X;

taClaW0XW0X taClaW0XW1X taClaW0XW2X taClaW0XW&X>>>



taClaW#XW0X taClaW#XW1X taClaW#XW2X taClaW#XW&X>>>

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>


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cuCoW0XW0XW1X cuCoW0XW1XW1X cuCoW0XW2XW1XcuCoW0XW3XW1X

cuCoW0XW3XW1X


cuCoW1XW3XW1X


cuCoW2XW3XW1X


cuCoW3XW3XW1X

cuCoWXW0XW0X cuCoWXW1XW0X cuCoWXW2XW0XcuCoWXW3XW1X

cuCoWXW3XW1X

@rreglos ultidimensionales

char cuCoW#XWXW2X;

cuCoW0XW0XW0X cuCoW0XW1XW0X cuCoW0XW2XW0X cuCoW0XW3XW0X




cuCoWXW0XW0X cuCoWXW1XW0X cuCoWXW2XW0X cuCoWXW3XW0X

Mi t l d T 4


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6niciali4ación de arreglos

int mi_arregloWX = P1,23,,1000Q;

int mi_arregloWX = P1,23,,1000Q;

int mi_taClaW2XW3X = P1,2,3,,#,Q;

int mi_taClaW2XW3X = PP1,2,3Q,P,#,QQ;

Mi t l d T 4


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Microcontroladores Tema 4


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@puntadores % @rreglos

• CualAuier operación Aue se pueda reali4ar con indicesen los arreglos se puede reali4ar usando apuntadores>

int a5W20X;Y 4eclara *rreglo de 20 enteros

int 8i9; 4eclara a9untador a enteros

i9 = @a5W0X -asa a i9 direccion elemento 0 arreglo

(os siguientes estatutos:

a5W0X = 0501; Zuardamos 0501 a elemento 0

a5W1X = 0502; Zuardamos 0502 a elemento 1

9ueden hacer con a9untadores asi:

8i9 = 0501 Zuardamos 0501 a9untador elemento 0

i9 = i9 61; ncrementanmos a siguiente elemento

8i9 = 0502 Zuardamos 0502 a9untador elemento 1



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Paso de arreglos a 3unciones• 0e puede usar un arreglo como argumento de 3unciónint 9romedio>int,int arrWX?;Y -rototi9o !uncion

?P

int arregloW2#X; *lmacenar[ 2# enteros 9ara 9romedio

as estatutos Kue introducen los elementos al arreglo

9rint!>“-romedio= dSn”, 9romedio>2#,arreglo??;

Q

int 9romedio>int n,int arrWX?P /uncion de 9romedio

int i;

total = 0;

!or>i=0;iIn;i66? P

total = total 6 arrWiX; +uma elemento i

Q

return>totaln?;

Q



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Estructuras• Una estructura es un conjunto de variables agrupada

bajo un mismo nombre para 3acilitar su manipulación

struct coord P +e declara la estructura int 5; int L;

Q?Pstruct coord 9os1,9os2; +e declaran dos instancias de coord(os elementos de la estructura se usan como cualcuier


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Estructuras

• 1as estructuras pueden contener arreglos %apuntadores dentro de sus elementos

• 0e pueden también !acer arreglos deestructuras



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Uniones

• uera del alcance del curso



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@lcance de variables 0cope

• El alcance se re3iere a Aue partes del programa pueden accesar una variable dic!o de otro

modo, donde es visible>

• El alcance de3ine también el tiempo Aue

perdurar( la variable en memoria



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@lcance de variables 0cope

3unción

3unción

vars

3unción

Variables

3unción

3unción

3unción

vars

3unción

3unción

vars

3unción

3unción

3unción

3unción

Variables

Variables



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ariables E5ternas

• Usadas cuando un programa es dividido en varios

arc!ivos para 3acilitar su mantenimiento % con ello sele indica al compilador Aue la variable con ese nombre

es la misma para todo el programa como Auiera setiene Aue declarar donde sea usada

e5tern int 5; Ualida o gloCal 9ara todo el 9rograma


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ariables autom(ticas % est(ticas• 1as variables son por de3ault autom(ticas se

destru%en al salir de la 3unción salvo Aue se

especi3iAue lo contrario est(ticas

int !uncin1 P


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ariables egistro

• 1e indica al compilador Aue la variable ser(

almacenada en un registro del procesador en lugar dela memoria convencional>



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Compilador CC":

• Fipos de datos % lGmites



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Compilador CC":

• Fipos de datos % lGmites



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Compilador CC":

• Clases de almacenamiento

* @uto,0tatic, E5tern, egister, 7verla%

• Clase 7verla%

* Permite Aue Aue varias variables compartan las

mismas localidades de memoria con el 3in de

optimi4ar el uso de la memoria @>

* 0olo puede aplicarse en variables locales porAuese destru%en



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Compilador CC":

• Constantes numéricas

* 0e soporta el pre3ijo


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Compilador CC":

• Constantes tipo string

* El compilador almacena automaticamente todos los

strings cadenas de caracteres en la memoria de programa 7 dentro de un (rea especial llamada

MstringtableN

* Debido a lo anterior e5isen X variantes para las

3unciones est(ndares Aue accesan strings cadenas



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Compilador CC":

• Ensamblador dentro de C

* El CC": permite escribir bloAues de código usando

lenguaje ensamblador

* El bloAue debe de empe4ar con Oasm % 3inali4ar con Oendasm>



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Compilador CC":




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Compilador CC":




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Compilador CC":

• anipulación de bits * 0e puede utili4ar las operaciones lógicas a nivel b%te

para manipular bits, por ejemplo)

-.G4 = -.G4 B 05%1; -uerto 4 = -uerto 4 . 05%1 -.G4 B= 0E%1

< " " < < < "


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Compilador CC":

• anipulación de bits

-.G4 = -.G4 @ 05O3; -uerto 4 = -uerto 4 *A4 05O3 -.G4 @= 0EO3

" " < " < " " "P7FD

" " < < < < " "


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Compilador CC":

• anipulación de bits

-.G4 = -.G4 D 05%; -uerto 4 = -uerto 4 E. 05% -.G4 D= 0E%

" " < " < " " "P7FD

" < < < < " < "


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Compilador CC":

• esumen de manipulación de bits * Para !acer < algunos bits de un registro o variable se

reali4a un AND con una m(scara Aue tiene < en las

posiciones de bit Aue reAuieren ser borradas

* Para !acer " algunos bits, se reali4a un OR con unam(scara Aue tiene " en las posiciones Aue se desean!acer "

* Para cambiar de estado algunos bits, se reAuiere un

XOR con una m(scara Aue tiene " en las posiciones

Aue se desea cambiar de estado < a " % visceversa,



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Compilador CC":

• anejo de bits por medio de arc!ivos deencabe4ado especG3icos>

* icroc!ip provee arc!ivos encabe4ado Aue permiten la manipulación de bits de los

registros 0 de una manera m(s directa>



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Compilador CC":

• anejo de bits por medio de arc!ivos de encabe4adoespecG3icos>



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Compilador CC":

• anejo de bits por medio de arc!ivos de encabe4adoespecG3icos>

WWWWWWWWWWWWWW

99Contiene la de3inición de bits



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Compilador CC":

• 1os arc!ivos de encabe4ado también proveen acros de procesos escritos en ensamblador para reali4ar operacionesno disponibles en C>



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Compilador CC":

• El directivo pragma

* Es utili4ado para controlar el comportamiento

del compilador> Pueden ser utili4adas para

de3inir espacios en memoria, interrupcionesetc> Es una manera de especi3icar cosas Auesalen del est(ndard de C % es especG3ico de la

implementación>



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e4clando C % Ensamblador

• Es posible llamar 3unciones escritas enensamblador desde un programa en C o bien,3unciones escritas en C desde un programa de

ensamblador>

• Este tipo llamados Aueda 3uera del alcance del

curso



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88

0tartup Code

• Cuando el microcontrolador es reiniciado, ladireccion de inicio es la


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Bibliotecas de 3unciones

• Biblioteca libreria dependientes del procesador

* Provee 3unciones Aue son dependientes del procesador utili4ado, como 0 % 3uciones

para iniciali4ar peri3éricos> processor>lib

• unciones generales % matem(ticas

* 0on soportadas en toda la 3amilia del

procesador clib>lib• Caracteres, datos, dela%s, manipulación de memoria %

strings> er sección Z>":>' de libro



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90

Ejemplo !a"#o $%LA&



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91

Programas

• Entender el problema

• De3inir la estrategia de solución

• De3inir el algoritmo• Codi3icación

• Pruebas % depuracion debug

• 1iberación

• antenimiento



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Banda Fransportadora

CONTROLADOR

&A'ADO EN %IC18

$OTOR

'EN'OR

&OTON DE

ARRAN(UE

TORRETA

CONTENEDOR



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93


• El programa de control deber( de reali4ar losiguiente)

* Esperar el botón de arranAue * Contar el n8mero de cajas

* 0i el n8mero llega a un @Y67 parar la

banda transportadora

• Encender una torreta

• Esperar de nuevo el botón de arranAue>



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• 0eIales en sensores % actuadores)

R&4 &OTON

%RE'IONADO

)1*

)0*

RD0

)1*

)0*

$OTOR

ENCENDIDO

R&5

)1* 'EN'ORCAJA %RE'ENTE

RD1

TORRETAENCENDIDA

)1*

)0* )0*



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Ejemplo

• El programa de control deber( de reali4ar losiguiente)

* Esperar el botón de arranAue

* Contar el n8mero de cajas

* 0i el n8mero llega a un @Y67 parar la banda

transportadora

• Encender una torreta• Detener la banda

• Esperar de nuevo el botón de arranAue>



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C ió d j t bl


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Comparación de ejecutables

1eng aje C

Ensamblador

FE@O

TEMA_04 Programacion C

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