2011
INTRODUCCION A LA PROGRAMACION DE MICROCONTROLADORES PIC EN CCS C Por John Caipa Roldan Este material es una traducción y actualización del libro srcinal de Nigel Gardner titulado "An introduction to programming the Microchip PIC in CCS C", copyright © Bluebird Electronics 2002.
Ing. John F. Caipa Roldan Institución Educativa Politécnico "AGS" 18/02/2011
Tabla de contenido INTRODUCCION .................................................................................................................................. 4 PORQUE USAR C? ........................................................................................................................... 4 TERMINOLOGIA .............................................................................................................................. 5 RECOMENDACIONES EN LA ESCRITURA DE CODIGO C ................................................................... 7
1.
FUNDAMENTOS DE C .................................................................................................................. 8 ESTRUCTURA DEL CODIGO C ........................................................................................................... 8 COMPONENTES DEL CODIGO C ....................................................................................................... 9 #PRAGMA ...................................................................................................................................... 10 MAIN() ........................................................................................................................................... 10 #INCLUDE ...................................................................................................................................... 10 FUNCION PRINTF ........................................................................................................................... 11 VARIABLES ..................................................................................................................................... 12 CONSTANTES ................................................................................................................................. 13 COMENTARIOS .............................................................................................................................. 14 FUNCIONES .................................................................................................................................... 14 COMPATIBILIDAD CON HARDWARE .............................................................................................. 15 PALABRAS CLAVES DE C................................................................................................................. 15
2.
VARIABLES ................................................................................................................................ 17 TIPOS DE DATOS ............................................................................................................................ 17 DECLARACION DE VARIABLES........................................................................................................ 18 ASIGNACION DE VALORES A VARIABLES ....................................................................................... 20 ENUMERACION ............................................................................................................................. 21 TYPEDEF ......................................................................................................................................... 22 CONVERSION DE TIPO ................................................................................................................... 23 CLASES DE ALMACENAMIENTO PARA VARIABLES ........................................................................ 23
3.
FUNCIONES ............................................................................................................................... 25 FUNCIONES .................................................................................................................................... 25 FUNCION PROTOTIPO ................................................................................................................... 25 VOID .............................................................................................................................................. 27 USANDO LOS ARGUMENTOS DE UNA FUNCION ........................................................................... 27 USANDO FUNCIONES QUE RETORNAN VALORES ......................................................................... 28 1
DECLARACION CLASICA Y MODERNA DE FUNCIONES .................................................................. 30 PASANDO CADENAS CONSTANTES A FUNCIONES ........................................................................ 31
4.
OPERADORES ............................................................................................................................ 32 OPERADORES ARITMETICOS ......................................................................................................... 32 OPERADORES RELACIONALES ....................................................................................................... 33 OPERADORES LOGICOS ................................................................................................................. 34 OPERADORES DE BIT A BIT ............................................................................................................ 34 OPERADORES INCREMENTALES Y DECREMENTALES .................................................................... 36 PRECEDENCIA DE OPERADORES .................................................................................................... 37
5.
DECLARACIONES DE CONTROL DEL PROGRAMA ..................................................................... 39 DECLARACION if .......................................................................................................................... 39 DECLARACION if-else .............................................................................................................. 40 OPERADOR ? ................................................................................................................................. 42 DECLARACION for ....................................................................................................................... 42 DECLARACION while................................................................................................................... 43 DECLARACION do-while ........................................................................................................... 44 DECLARACIONES DE CONTROL ANIDADAS.................................................................................... 45 DECLARACION break................................................................................................................... 46 DECLARACION continue ........................................................................................................... 46 DECLARACION switch ................................................................................................................ 47 DECLARACION null(;) .............................................................................................................. 49 DECLARACION return ................................................................................................................ 50
6.
ARREGLOS Y CADENAS ............................................................................................................. 51 ARREGLOS UNIDIMENSIONAL ...................................................................................................... 51 CADENA DE CARACTERES .............................................................................................................. 53 ARREGLOS MULTIDIMENSIONALES ............................................................................................... 54 INICIALIZANDO ARREGLOS ............................................................................................................ 55 ARREGLOS DE CADENAS ................................................................................................................ 56 FUNCIONES PARA MANIPULAR CADENAS .................................................................................... 56
7.
PUNTEROS ................................................................................................................................. 58 INTRODUCCION A LOS PUNTEROS ................................................................................................ 58
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RESTRICCIONES PARA PUNTEROS ................................................................................................. 59 PUNTEROS Y ARREGLOS ................................................................................................................ 61 PASANDO PUNTEROS A FUNCIONES ............................................................................................. 62
8.
ESTRUCTURAS Y UNIONES ........................................................................................................ 64 INTRODUCCION A LAS ESTRUCTURAS ........................................................................................... 64 PUNTEROS A ESTRUCTURAS.......................................................................................................... 67 INTRODUCCION A LAS UNIONES ................................................................................................... 69
9.
LENGUAJE C ESPECIFICO PARA PIC ........................................................................................... 71 ENTRADAS Y SALIDAS .................................................................................................................... 71 MEZCLANDO C Y ASSEMBLER ........................................................................................................ 73 MANIPULACION AVANZADA DE BIT .............................................................................................. 75 TEMPORIZADORES ........................................................................................................................ 76
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INTRODUCCION Un gran avance en la programación de microcontroladores son las herramientas que utilizan el lenguaje de alto nivel C como es el caso del compilador C de CCS®. Con dicha herramienta teniendo algo de conocimiento del lenguaje C facilita mucho el desarrollo de programas y aplicaciones con microcontroladores, en este caso el PIC de Microchip®. El lector de este material aunque debe tener las bases de la programación en el lenguaje Assembler y conocer las características principales de los microcontroladores PIC no debe preocuparse, ya que el objetivo de este material es presentar los fundamentos del lenguaje C apoyado en algunos ejemplos y ejercicios, con la finalidad de que el lector tenga las bases necesarias para empezar su camino en el desarrollo de aplicaciones con PIC utilizando el compilador C de CCS® y el Simulador PROTEUS® de Labcenter Electrónics.
Para el desarrollo de los ejemplos y ejercicios que se muestran en el transcurso del libro se recomienda sean compilados en Microsoft Visual C++ Express® , el cual puede descargarse gratuitamente de la página de Microsoft®. El Microcontrolador empleado en este material es el PIC16F84A de Microchip®, además los programas ejemplo que utilizan este Microcontrolador se escribieron y compilaron en PIC C Compiler de CCS®.
PORQUE USAR C? El lenguaje C fue desarrollado en los laboratorios Bell a finales de los 60s por Dennis Ritchie y Brian Kernighan. Una de las primeras plataformas para su implementación fue PDP-11 que corría bajo el ambiente UNIX. Desde su introducción, este ha evolucionado, estandarizado y se ha establecido en toda la industria de software como el lenguaje de programación más empleado. C es un lenguaje portable desarrollado para tener mínimas modificaciones cuando se transfieran programas de un computador a otro. Esto está bien cuando se trabaja con PCs y capas principales. Pero los Microcontroladores y Microprocesadores son un caso diferente. El flujo del programa principal básicamente permanece sin cambios, pero las diferentes configuraciones de puertos y control de periféricos son específicos para cada Microcontrolador. Un ejemplo de esto es que los registros de puertos sobre un PIC son configurados 1=Input (entrada) 0=Output (salida), mientras que en H8 son 0=Input (entrada) 1=Output (salida). El uso del lenguaje C en las aplicaciones con Microcontroladores es debido a que provee programas más complejos con un desarrollo más fácil y tiempo de diseño más corto comparado con el lenguaje Assembler, pero con el inconveniente que no es tan eficiente en lo relacionado con memoria de programa.
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TERMINOLOGIA Comencemos con la terminología básica empleada en este contexto.
Microcontrolador – Es un circuito integrado programable que contiene todos los componentes necesarios para controlar el funcionamiento de una tarea determinada. El Microcontrolador empleado en este libro es el PIC16F84A de Microchip® (Fig. 1). I/O – Pin de conexión con el mundo exterior que puede ser configurado como entrada o salida. I/O es necesario en la mayoría de los casos para permitirle al Microcontrolador comunicarse, controlar y leer información. Software – La información que el Microcontrolador necesita para operar o correr. Este tiene que estar libre errores para una aplicación exitosa. Puede ser escrito en una variedad de lenguajes como C, Pascal o Assembler. Hardware – El Microcontrolador, memorias, periféricos, fuentes de voltaje, y todos los demás componentes conectados a este para hacer que trabaje y se comunique con el mundo exterior. Simulador – Aplicación en la que puede probar y depurar sus diseños de manera interactiva y rápida evitando la programación del dispositivo real, ejemplo: ISIS PROTEUS ®. Programador – Unidad que permite al programa ser cargado dentro de la memoria del Microcontrolador. Estos vienen en diferentes formas, protocolos de comunicación y precios, ejemplos: PICSTART PLUS®, PICKIT® de Microchip. Archivo Fuente – Programa escrito en un lenguaje como Assembler o C que usted puede entender. Este archivo tiene que procesarse antes de que el Microcontrolador lo reciba. Compilador – Paquete software que convierte al archivo fuente en un archivo objeto. El compilador C que se utiliza en este material es PIC C Compiler de CCS® . Archivo Objeto – Archivo que se produce después de compilar el archivo fuente. La extensión es .OBJ o .HEX, y es el archivo que necesita el Simulador y el Microcontrolador para funcionar.
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(a)
(b) Fig. 1.(a) Diagrama de pines PIC16F84A, (b) Diagrama de bloques PIC16F84A Fuente:http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/35007b.pdf
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RECOMENDACIONES EN LA ESCRITURA DE CODIGO C La escritura de un programa es como construir una casa, si la base es firme, el resto del código permanecerá solido. Pero si la base es débil, el código perderá su firmeza en algún punto. Las siguientes recomendaciones tomadas del estándar C++ han sido adaptadas para el PIC.
Etiquetas – Defínalas para que identifiquen su función Los nombres de las etiquetas son el corazón de la programación, así que defínalas apropiadamente a su función y su uso en el programa. Ejemplo: use ErrorCheck en vez de ERRORCHECK.
Corchetes o llaves – úselas de manera ordenada, ejemplo: if (condición) { ……
}
Tabulación e Indentación Use espaciado en lugar de tabulación (8 espacios), recuerde que la configuración de tabulación de un editor no es la misma en otro, haga el código portable, utilice Indentación para que su código luzca organizado.
Longitud de línea Mantenga una longitud de línea de máximo 78 caracteres para mantener compatibilidad entre monitor e impresora. Formato de instrucción else if Se puede incluir una instrucción else extra para decidir cualquier condición no cubierta por las instrucciones precedentes if, ejemplo: if (condicion1) { } else if (condición2) { } else { ……
//decide cualquier condición no cubierta anteriormente
}
Inicialice todas las variables Coloque todas las variables en un valor conocido para prevenir condiciones aleatorias o flotantes. Comentarios Los comentarios permiten descifrar la historia que usted está escribiendo. ¿Usted sabe como su programa está funcionando hoy pero en dos semanas o dos años podrá recordar, o puede alguien diferente entender su programa como lo tiene ahora? Use comentarios para marcar áreas donde hay que hacer alguna modificación, errores a depurar o complementos futuros de su código. 7
1. FUNDAMENTOS DE C Este capítulo presenta algunos de los aspecto clave del lenguaje de programación C. Se entregará una vista rápida de cada aspecto. El objetivo es proporcionar al lector un conocimiento básico de C tal que puede comprender los ejemplos de los siguientes capítulos.
ESTRUCTURA DEL CODIGO C Todos los programas escritos en C contienen: directivas del preprocesador, declaraciones, definiciones, expresiones, instrucciones y funciones.
Directivas del preprocesador Una directiva es un comando del preprocesador de C (el cual es invocado automáticamente como el primer paso en la compilación de un programa). Las directivas más comunes son la directiva #define, la cual substituye una etiqueta por un identificador especifico, y la directiva #include, la cual incluye funciones de un archivo externo al programa actual. Declaraciones Una declaración establece el nombre y atributos de las variables, funciones y tipos usados en el programa. Las variables globales son declaradas fuera de las funciones y son visibles desde el final de la declaración hasta el final del archivo. Una variable local es declarada dentro de una función y es visible desde el final de la declaración hasta el final de la función.
Definiciones Una definición establece el contenido de una variable o función. Una definición también asigna el espacio de almacenaje necesario para las variables y funciones. Expresiones Una expresión es una combinación de operadores y operandos que producen un único valor Instrucciones Controlan el flujo y orden en la ejecución del programa en un código C. Funciones Una función es una colección de declaraciones, definiciones, expresiones e instrucciones que desempeñan una tarea específica. Los corchetes encierran el cuerpo de una función. Las funciones no se pueden anidar en C. Función main Todos los programas hechos en C deben incluir una función llamada main donde la ejecución del programa comienza. Los corchetes que encierran la función main definen el comienzo y punto de finalización del programa. El siguiente ejemplo muestra la estructura general de un programa C escrito en Microsoft Visual C++ Express®, el cual puede descargarlo desde la web de Microsoft®. #include
/* directiva del preprocesador */ /* Incluye el encabezado estándar de C*/
#define PI 3.142
/* define una constante simbólica */
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float area; int cuadrado (int r);
/* declaración variable global */
void main() { /* Comienza la función main */ int radio_alCuadrado; /* declaración variable local */ int radio = 3; /*declaración e inicialización*/ radio_alCuadrado = cuadrado(radio); /*función de usuario*/ area = PI * radio_alCuadrado; printf("El area es %6.4f unidades cuadradas\n",area); getchar(); } int cuadrado(int r) { int r_alCuadrado; r_alCuadrado = r * r; return(r_alCuadrado); }
/* función de terminación*/ /*fin de la función main */ /* encabezado de la función*/
COMPONENTES DEL CODIGO C Todos los programas escritos en C contienen ciertos componentes esenciales tales como instrucción y funciones. Las instrucciones son la parte del programa que realiza las operaciones. Todos los programas en C contienen una o más funciones. Las funciones son subrutinas, cada una de las cuales contienen una o más instrucciones y pueden ser llamada por otras partes del programa. Cuando escribe programas con líneas en blanco, usar indentación y comentarios mejora la visualización, no solo para usted en el futuro, sino también para aquellas personas interesadas en su trabajo. El siguiente ejemplo muestra algunas de las partes requeridas de un programa en C. #include /* mi 1er codigo en C */ void main() { printf("Hola Mundo!"); getchar(); /* termina el programa oprimiendo ENTER */ }
La sentencia #include le dice al compilador que incluya el archivo fuente llamado stdio.h al programa. La extensión .h pertenece a archivos de encabezado. Un archivo de encabezado contiene información acerca de funciones estándar que está usando el programa como printf() y getchar(). El archivo stdio.h (Standard Input and Output), contiene muchas de las funciones de entrada y salida.
/* mi 1er código en C */ es un comentario en C. Todos los comentarios están precedidos por un /* y terminan con un */. Los comentarios son ignorados por el compilador y por consiguiente no afectan la velocidad ni el tamaño del código compilado. Todos los programas escritos en C deben tener la función main(). Esta función es el punto de entrada del programa. Todas las funciones tienen el mismo formato, el cual es el siguiente:
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TipoFuncion NombreFuncion() { Código; }
Las instrucciones dentro de una función son ejecutadas secuencialmente, comenzando con el corchete abierto y terminando con el corchete cerrado. Los corchetes {} muestran el comienzo y el fin de bloques de código en C. Finalmente, printf("Hola Mundo"); representa una instrucción típica en C. Casi todas las instrucción en C terminan con punto y coma ( ;). El carácter final de línea no es reconocido por C como un terminador de línea. En consecuencia, no hay restricciones sobre la posición de las instrucciones en una línea ni del número de estas. Todas las líneas tienen un punto y coma (;) al final para informar al compilador que ha alcanzado el final de la instrucción. El error común de no incluirlo es señalado como error en la línea siguiente. La excepción a esta regla es con el comando if donde el punto y coma necesita estar al final de la siguiente línea, ejemplo: if (EstoEsVerdad) HagaEstaFuncion();
#PRAGMA El comando pragma le informa al compilador que desempeñe una acción particular al momento de realizar la compilación como el PIC especifico usado en la aplicación. Ejemplo: #pragma device PIC16F84A
En CCS C el comando pragma es opcional, el siguiente comando es el que más se utiliza: #device PIC16F84A
MAIN() Como ya se ha dicho anteriormente todo programa debe incluir una función main la cual puede aparecer solo una vez en el programa. Ningún parámetro es necesario dentro de los paréntesis (). Como main está clasificada como función, todo el código siguiente a esta función debe estar dentro de un par de corchetes {}. void main() { Cuerpo del programa }
#INCLUDE El archivo de encabezado, (denotado por la extensión .h) contiene información acerca librerías de funciones tales como registros especiales de un PIC específico, etc. Ejemplo: #include <16F84A.h>
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Esta información la utiliza el compilador para conectar detalles específicos de hardware y el programa fuente. El siguiente ejemplo es hecho en el compilador C de CCS®. #include <16F84A.h> //definicion del PIC especifico #include #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT //palabra de configuración #use delay(clock=4000000) //frecuencia del oscilador #use rs232(baud=9600,xmit=PIN_B0,rcv=PIN_B1) void main() { Printf("Escriba caracteres:"); while(TRUE) putc(toupper(getc())); //toupper convierte a mayúsculas }
Las definiciones de PIN_B0 y PIN_B1 se encuentran en el archivo de encabezado 16F84A.h. La función toupper() se encuentra en el archivo de encabezado ctype.h. Ambos archivos deben estar en el programa para que el compilador tenga la información acerca de las funciones que usted está usando. Habrá notado probablemente que la directiva #include no termina con punto y coma. La razón para esto es que esta directiva no es una palabra clave de C, pero en cambio es una instrucción del compilador. Todo el contenido de la librería incluida es insertado en el archivo fuente en la etapa de compilación.
FUNCION PRINTF Es una función estándar contenida en el archivo de encabezado stdio.h. printf() le permite al programa imprimir información en pantalla. El formato general para printf() es: printf("Texto de control", Argumentos);
Texto de control es una cadena de caracteres entre comillas dobles. La cadena de caracteres puede ser una combinación de letras, números y símbolos. Algunos símbolos especiales de formato están denotados con el símbolo %. Argumentos es una entrada opcional y puede estar compuesto por constantes y variables que utilice el programa y que se quieren imprimir. Los siguientes dos ejemplos muestran a printf() imprimiendo un mensaje e imprimiendo una constante del programa. printf("Hola Mundo!"); printf("Microchip es el #%d!",1);
%d da el formato para la constante que se está imprimiendo. La Tabla 1 muestra todos los especificadores de formato de C y el tipo de datos que afectan.
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Tabla 1. Especificadores de formato en C. Especificador de formato
%c %uc %s %d %f %e %g %u %x, %X %p %o l
Tipo de dato que afecta
Carácter sencillo Carácter sin signo Cadena de caracteres Enteros decimales con signo Punto flotante (notación decimal) Punto flotante (notación exponencial o científica) Punto flotante (%f o %e, cualquiera en su formato corto) Enteros decimales sin signo Enteros hexadecimales sin signo Apuntador Enteros octales sin signo Prefijo usado con %d, %u, %x, %o para especificar entero largo
NOTA: Un 0 (cero) seguido del símbolo % dentro de un formato de cadena obliga a imprimir los ceros que están al comienzo. El siguiente número especifica el tamaño del campo a imprimir. Ejemplo: printf("El Hex del decimal 12 es %03x\n",12);
Imprime en pantalla lo siguiente: El Hex del decimal 12 es 00c Tabla 2. Caracteres especiales. Símbolos Especiales
\n
Línea nueva
\t \r \f \ \
Tab horizontal Retorno de carro Formfeed Comilla sencilla Comilla doble
\\
Backslash
’ ”
\? \a \b \0 \v \xhhh %%
Símbolo de interrogación Beep Backspace Carácter nulo(null) Tab vertical Inserta código hex hhh Signo de porcentaje
El formato de especificación puede ser también así: %[flags][ancho][.presicion], entonces retomando un ejemplo anterior: printf("El area es %6.4f unidades cuadradas\n",area);
Esta instrucción imprime en pantalla el valor de area en un espacio con ancho de 6 y precisión decimal de 4 posiciones.
VARIABLES Una variable es un nombre que se le da a una localización específica de memoria. Esta localización de memoria puede guardar varios valores dependiendo de cómo haya sido declarada la variable. En C, todas las variables deben declararse antes de ser usadas. Una declaración de variables le
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informa al compilador que tipo de variable está siendo usada. Todas las declaraciones de variables son instrucciones en C y por consiguiente deben finalizar con un punto y coma. Los cinco tipos básicos de datos que soporta C son: char, int, float, double, void . El formato general para declarar una variable es el siguiente: TipoVariable NombreVariable;
Un ejemplo de declaración de un variables es: char ch;. El compilador interpreta esta instrucción como la definición de la variable ch como tipo char (caracter o entero sin signo de 8 bits).
CONSTANTES Una constante es un valor fijo que no puede ser alterado por el programa. Por ejemplo, 25 es una constante. Las constantes enteras son especificadas sin ninguna componente fraccional como -100 o 40. Constantes en punto flotante requieren punto decimal seguido por su componente fraccional. El número 456.75 es una constante en punto flotante. Los caracteres también son constantes y deben estar encerradas por comillas sencillas como 'A' o '&'. Cuando el compilador encuentra una constante en el programa, este decide qué tipo de constante es. El compilador C podrá, por defecto, acomodar la constante dentro del tipo de dato más pequeño que lo pueda contener. Así que 15 es un tipo int, 64000 es un tipo long y 105020 es un tipo int32. Una constante es declarada usando la sentencia #define. #define valor
define el nombre que usará a través del programa, valor es el valor que se le asignara a . Ejemplos: #define VERDADERO 1 #define pi 3.14159265359
Usted puede especificar el tipo de constante usando los siguientes sufijos: F U
punto flotante unsigned
FL L
long double long
C le permite especificar constantes en los formatos hexadecimal y octal. Las constantes hexadecimales deben tener el prefijo '0x'. Por ejemplo 0xA4 es una constante hexadecimal valida. En adición a las constantes numéricas, C soporta constantes tipo string (cadena de caracteres). Las cuales son una serie de caracteres encerrados entre comillas dobles. Las constantes no son almacenadas en memoria, son resueltas en tiempo de compilación. Para guardar constantes en la memoria ROM del chip, use la palabra clave const en la declaración de una variable. Por ejemplo: char const id[5]={"1234"};
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Se están usando cinco localizaciones de memoria para guardar la cadena porque esta debe terminar con el carácter null (\0) como se explicará más adelante.
COMENTARIOS Los comentarios son empleados para documentar el significado y operación del código fuente. Todos los comentarios son ignorados por el compilador. Un comentario puede ser puesto en cualquier parte del programa excepto en la mitad de alguna instrucción, nombre de función o nombre de variable. Los comentarios pueden abarcar muchas líneas y pueden ser usados para remover temporalmente una línea de código. Finalmente, los comentarios no se pueden anidar. Los comentarios tienen dos formatos. El primer formato es usado por todos los compiladores de C y es el siguiente: /* Este es un comentario */
El segundo formato es soportado por la mayoría de compiladores y es el siguiente: // Este es un comentario
FUNCIONES Las funciones son los bloques de construcción básicos de un programa en C. todos los programas en C contienen al menos una función, main(). La mayoría de los programas que usted escribe contendrá muchas funciones. El formato para un programa en C con muchas funciones es el siguiente: void main() { } funcion1() { } funcion2() { }
main() es la primera función llamada cuando el programa se está ejecutando. Las otras funciones, funcion1() y funcion2(), pueden ser llamadas por cualquier otra función en el programa. Tradicionalmente main() no es llamada por ninguna otra función, sin embargo, no hay restricciones en C con respecto a esto. El siguiente es un ejemplo de dos funciones en C. #include void main() { printf("Me ");
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funcion1(); printf("C."); } funcion1() { printf("gusta programar en"); }
Una cuestión que hay que tener en cuenta al escribe sus propias funciones es que cuando el corchete de cierre es alcanzado, el programa continuará ejecutándose una línea después del punto en el cual la función ha sido srcinalmente llamada.
COMPATIBILIDAD C ON HARDWARE El compilador necesita saber acerca del hardware para que el código pueda ser compilado correctamente. Un programa típico en el compilador C de CCS® puede comenzar así: #include <16F84A.h> #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT #use delay(clock=4000000)
La primera línea incluye las definiciones específicas del dispositivo tales como nombre de pines, registros especiales, etc. La segunda línea establece la palabra de configuración del PIC, para este caso se deja al oscilador de cristal como oscilador del dispositivo, se desactiva el Watch Dog Timer, se habilita el Power-up Timer y se desactiva la protección de código. La última línea le informa al compilador la velocidad del oscilador. Las siguientes líneas son otro ejemplo: #use rs232(baud=9600,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7) #use i2c(master,scl=PIN_B6,sda=PIN_B7)
//config. RS232 //config. I2C
En adición, las variables de C pueden ser creadas y mapeadas a registros del hardware. Estas variables pueden ser bits o bytes. Después que son definidas, pueden ser utilizadas en un programa como cualquier otra variable. Ejemplo: #bit carry=3.0 #byte portb=6 #byte intcon=11
PALABRAS CLAVES DE C El estándar C ANSI define 32 palabras clave para usar en el lenguaje C. En C, ciertas palabras son reservadas del compilador para definir tipos de datos y para su uso en loops (bucles o lazos). Todas las palabras claves de C deben escribirse en minúscula para que el compilador las reconozca. Típicamente, la mayoría de los compiladores de C agregan varias palabras adicionales que toman ventaja de la arquitectura del procesador. La siguiente es una lista de las palabras claves de C:
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auto break case char const continue default do
double else enum extern float for goto if
int long register return short signed sizeof static
struct switch typedef union unsigned void volatile while
Ejercicios 1. Escriba un programa en Microsoft Visual C++ Express® que imprima en pantalla su nombre, su documento de identidad y su email e líneas diferentes. 2. Escriba un programa en Microsoft Visual C++ Express® que declare una variable tipo entera llamada year. Esta variable debe entregar el valor del año actual y luego, usando la función printf(), mostrar el valor del año en pantalla. El resultado de su programa debe parecerse a lo siguiente:
El año es 2011.
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2. VARIABLES Un aspecto importante del lenguaje C es como este almacena datos. Este capítulo examinará más en detalle cómo se usan las variables en C para almacenar datos.
TIPOS DE DATOS El lenguaje de programación C soporta cinco tipos de datos básicos (como se había comentado en el capitulo anterior) y cuatro tipos de modificadores. La Tabla 3 muestra la definición de los tipos de datos básicos y el tipo de modificador. Tabla 3. Tipos de datos y modificadores en C. Tipo
Carácter Entero Flotante Doble precisión Vacio (void) Con signo Sin signo Largo corto
Significado
Palabra clave
Dato carácter Números enteros con signo Números con punto flotante Números con punto flotante de doble precisión Sin valor Números positivos o negativos Solo números positivos Duplica el tamaño de un número Mitad del tamaño de un número
char int float double void signed unsigned long short
Cada tipo de dato representa un rango particular de números, que pueden cambiar dependiendo del modificador usado. La Tabla 4 muestra los posibles rangos de valores para algunos tipos de datos básicos y los modificadores en CCS C. Tabla 4. Rangos de valores de los tipos de datos en CCS C. Tipo Tamaño bit
short (int1) int (int8) long (int16) long long (int32) float (float32) char (unsigned int8) void signed int8 signed int16 signed int32
1 8 16 32 32 8 8 16 32
Rango
0 a 1 0 a 255 0 a 65535 0 a 4294967295 -1.5E45 a 3.4E38 0 a 255 Sin valor -128 a 127 -32768 a 32767 -2147483648 a 2147483647
NOTA: revisar la documentación del compilador C para tipos de datos y rangos numéricos actualizados. Todos los tipos, excepto float, por defecto son unsigned. C permite una notación más corta para los tipos unsigned int, short int, y long int. Simplemente use las palabras unsigned, short o long sin la palabra int. Para realizar las operaciones aritméticas de una forma sencillas para la CPU, C representa todos los números negativos en el formato complemento a 2. Para encontrar el complemento a 2 de un número simplemente invierta todos los bits y sume 1 al resultado. Por ejemplo, para convertir el número con signo +29 en complemento a 2 se procede así:
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00011101= 11100010 + 1 ________ 11100011=
29 se invierten todos los bits se suma 1 -29
Ejercicios 1. Escriba la siguiente declaración de otra manera.
long int i; 2. Para entender la diferencia entre un número con signo y uno sin signo, escriba el siguiente programa en Microsoft Visual C++ Express® . El entero sin signo 35000 es representado por -30536 en el formato entero con signo. #include void main() { short int i; // entero con signo equiv. a signed int16 en CCS unsigned short int u; // entero sin signo equiv. a int16 en CCS u = 35000; i = u; printf("%d %u\n",i,u); getchar();//detiene la ejecución hasta oprimir ENTER }
DECLARACION DE VARIABLES Las variables pueden ser declaradas en dos lugares básicos: dentro de una función o por fuera de todas las funciones. Las variables son llamadas locales o globales respectivamente. Las variables son declaradas de la siguiente forma: TipoVariable NombreVariable;
Donde TipoVariable es uno de los tipos de datos validos en C y NombreVariable es el nombre asignado a la variable. Las variables locales (declaradas dentro de una función) solo pueden ser usadas por las instrucciones dentro de la función donde ha sido declarada. El valor de una variable local no puede ser accesado por otras funciones por fuera de la función de srcen. La cosa más importante a recordar acerca de las variables locales es que son creadas al momento de entrar a la función y destruidas cuando la función ha finalizado. Las variables locales deben declararse al comienzo de la función antes de las instrucciones. Es aceptable para variables locales que estas tengan nombres iguales en diferentes funciones. Considere el siguiente ejemplo. #include void f2() { int cont; for (cont=0; cont<10; cont++)
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printf("%d \n",cont); } void f1() { int cont; for (cont=0; cont<10; cont++) f2(); } int main() { f1(); getchar(); return 0; }
Este programa imprime los números del 0 al 9 en pantalla 10 veces. La operación del programa no es afectada por la variable cont que está definida en ambas funciones. Las variables globales, por otra parte, pueden ser usadas por todas las funciones definidas en el programa. Las variables globales deben ser declaradas antes que cualquier función que las vaya a usar. Lo más importante, las variables locales no son destruidas hasta que la ejecución del programa haya sido completada. El siguiente ejemplo muestra como se emplean las variables globales. #include int max; void f1() { int i; for (i=0; i
En este ejemplo, ambas funciones main() y f1() hacen referencia a la variable max. La función main() asigna un valor a max y la función f1() usa el valor de max para controlar el bucle del for.
Ejercicios 1. ¿Cuáles son las diferencias principales entre variables locales y variables globales? 2. ¿Ambos tipos de variables podrían compartir el mismo nombre en C?. Escriba el siguiente programa. #include int cont; void f1()
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{ int cont; cont = 100; printf("contador en f1(): %d\n ",cont); } int main() { cont = 10; f1(); printf("contador en main(): %d\n ",cont); return 0; }
En la función main() la referencia a cont es una variable global. En la función f1() la variable local cont domina sobre el uso de la variable global.
ASIGNACION DE VALORES A VARIABLES Hasta el momento se ha discutido solo como declarar una variable en el programa y no realmente como se asignan valores a esta. La asignación de valores a variables es sencilla, así: NombreVariable = valor;
Debido a que la asignación de valores a variables se hace con una instrucción, se debe incluir el punto y coma al final. Un ejemplo de cómo asignar el valor 100 a la variable tipo entera cont es: cont = 100;
El valor 100 es una constante. Diferentes tipos de constantes existen en C. una constante tipo carácter esta especificado porque debe estar encerrada en comillas sencillas, como 'M'. Todos los números enteros se emplean cuan se asignan valores a enteros. Números en punto flotante deben usar valores con punto decimal. Por ejemplo, para decirle a C que el valor 100 está en punto flotante, use 100.0. A una variable también se le puede asignar el valor que tiene otra variable diferente. El siguiente programa ilustra esta asignación. void main() { int i; int j; i=0; j=i; }
Ejercicios 1. Escriba un programa en Microsoft Visual C++ Express® que declare una variable tipo entero llamada cont. De un valor de 100 a cont y use la función printf() para imprimir el valor en pantalla. La salida debe lucir así: 100 es el valor de cont
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2. Escriba un programa en Microsoft Visual C++ Express® que declare tres variables, char, float, y double con los nombres ch, f, y d. Asignar el valor 'R' a ch, 50.5 a f, y 156.007 a d. Imprima el valor de todas las variables en pantalla. La salida debe lucir como la siguiente:
ch esta asignada con r f esta asignada con 50.5 d esta asignada con 156.007 ENUMERACION En C, es posible crear una lista de constantes enteras. Este tipo de declaración es llamada enumeración. La lista de constantes creadas con enumeración puede ser usada en cualquier lugar. La forma general para crear una enumeración es la siguiente: enum nombre {lista de enumeracion} variable(s);
La lista de variables es opcional en la enumeración. Las variables de enumeración pueden contener solo los valores que están definidos en la lista de enumeración. Por ejemplo, en la instrucción: enum TipoColor {rojo,verde,amarillo} color;
A la variable color solo se le pueden asignar los valores rojo, verde o amarillo (esto es, color = rojo;). El compilador asignara valores enteros a la lista de enumeración comenzando con 0 en la primera entrada. Cada entrada es una unidad más grande que la anterior. Por consiguiente, en el ejemplo anterior rojo es 0, verde es 1 y amarillo es 2. Estos valores por defecto pueden cambiarse especificando un valor para la constante. El siguiente ejemplo ilustra la técnica. enum TipoColor {rojo,verde=9,amarillo} color;
Esta instrucción asigna 0 a rojo, 9 a verde y 10 a amarillo. Una vez la enumeración es definida, el nombre puede usarse para crear variables adicionales en otros puntos del programa. Por ejemplo, la variable MiColor puede crearse con la enumeración TipoColor asi: enum TipoColor MiColor;
La variable también puede probarse contra otro variable diferente: if (color==fruta) //haga esto
Esencialmente, enumeración ayuda a documentar el código. En lugar de asignar un valor a una variable, una enumeración puede usarse para distinguir el significado del valor. 21
Ejercicios 1. Crear una enumeración con la familia de microcontroladores PIC16F8X. 2. Crear una enumeración con la denominación de la más baja a la más alta de la moneda colombiana. 3. ¿El siguiente fragmento de código es correcto? ¿Por qué? enum {PIC16C51,PIC16C52,PIC16C53} dispositivo; dispositivo = PIC16C52; printf("el primer PIC es %s\n", dispositivo);
TYPEDEF La declaración typedef es usada para definir nuevos tipos de datos por medio de tipos existentes. Su formato es el siguiente: typedef NombreAnterior NombreNuevo
El nuevo nombre puede usarse para declarar variables. Por ejemplo, el siguiente programa usa el nombre smallint para el tipo signed char. #include typedef signed char smallint; void main() { smallint i; for(i=0;i<10;i++) printf("%d ",i); }
Cuando se usa typedef, usted debe recordar dos puntos clave: La declaración typedef no desactiva el nombre srcinal o el tipo, en el ejemplo anterior signed char todavía es un tipo valido; varias declaraciones typedef pueden usarse para crear nuevos nombres para el mismo tipo srcinal.
Typedef es típicamente usado por dos razones. La primera para crear un programa portable. Si el programa que se está escribiendo va a ser usando en maquinas con enteros de 16-bits y de 32bits, usted querría asegurar que solo los enteros de 16-bits van a ser empleados. La segunda razón para usar la declaración typedef es para ayudarle a documentar su código.
Ejercicios 1. Crear un nuevo nombre para el tipo unsigned long que se llame UL. Use este typedef en un programa corto que declare una variable usando UL, asigne un valor a está y muestre el valor en pantalla. 2. ¿El siguiente fragmento de código es correcto? typedef int altura; typedef altura largo; typedef largo profundo; profundo d;
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CONVERSION DE TIPO C le permite combinar diferentes tipos de datos en una sola expresión. Por ejemplo, el siguiente ejemplo es un fragmento de código valido: char ch = '0'; int i = 15; float f = 25.6
La combinación de tipos de datos es gobernado por un conjunto estricto de reglas de conversión que le informan al compilador como resolver las diferencias. La primera parte del conjunto de reglas es una promoción de tipo. El compilador C automáticamente promoverá un dato char o short int en una expresión a un dato int cuando la expresión sea evaluada. Una promoción de tipo solo es válida durante la evaluación de la expresión; la variable por sí misma no se hace físicamente más larga. Ahora que la promoción de tipo automática ha sido completada, el compilador C convertirá todas las variables en una expresión sobre el tipo de la variable más larga. Esta tarea se completa sobre una operación por medio de operaciones básica. El siguiente fragmento de código muestra como imprimir la porción entera de un número en punto flotante: float f; f = 100.2; printf("%d",(int)f);
El numero 100 se imprimirá en pantalla al ejecutarse el código. Si dos enteros de 8-bits son multiplicados, el resultado será un valor de 8-bits. Si el resultado es asignado a un tipo long, el resultado todavía seguirá siendo un entero de 8-bits, debido a que la aritmética es desarrollada antes de que el resultado sea asignado a la nueva variable. int a = 250, b = 10; long c; c = a * b;
El resultado será 196 el cual es erróneo. Entonces si necesita un valor tipo long como respuesta, entonces al menos un valor necesita definirse inicialmente como long o escribir lo siguiente. c = (long) a * b;
El resultado será 2500 porque a primero ha sido convertido multiplicación se haya completado.
a tipo
long antes que la
CLASES DE ALMACENAMIENTO PARA VARIABLES Cada variable y función en C tiene dos atributos, el tipo y clase de almacenamiento. El tipo ya ha sido discutido como char, int, etc. Hay cuatro clases de almacenamiento: automática, externa, estática y registro. Estas clases tienen los siguientes nombres en C: auto
extern
static
register
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Auto Las variables declaradas dentro de una función son por defecto auto, tal que. { char c; int a,b,e; }
Es lo mismo que: { auto char c; auto int a,b,e; }
Cuando un bloque de código es introducido, el compilador asigna espacio RAM para las variables declaradas. Las localizaciones RAM son utilizadas en ese bloque ‘local’ de código y puede ser usado por otros bloques de código.
Extern La palabra clave extern declara una variable o una función y específica que esta variable tiene conexión externa. Esto significa que su nombre es visible en otros archivos diferentes en donde fue definida. Extern no está definida en el compilador C de CCS®. Static La clase static define variables globales activas que son inicializadas a cero, a menos que se defina lo contrario. void test() { char x,y,z; static int cont = 4; printf("cont = %d\n",++cont); }
La variable cont es inicializada una vez, y después se incrementa cada vez que la función test es llamada.
Register La clase register se srcina de aplicaciones de sistemas donde esta puede ser usada para reservar memoria de alta velocidad para variables usadas frecuentemente. Register no está definida en el compilador C de CCS®.
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3. FUNCIONES Las funciones son los bloques básicos del lenguaje C. todas las instrucciones deben estar dentro de funciones. En este capítulo se discutirá como pasar argumentos a funciones y como recibir un argumento de una función.
FUNCIONES En secciones anteriores, se estudiaron varios ejemplos de funciones siendo llamadas desde un programa principal, por ejemplo: void main() { f1(); } int f1() { return 1; }
En realidad, este programa producirá un error. La razón es que la función f1() debe declararse o definirse antes de usarse, tal como las variables. Si está empleando una función estándar de C, el archivo de encabezado que incluye en el comienzo del programa ya ha informado al compilador acerca de la función. Si está empleando una función que usted ha creado, hay dos caminos para corregir este error. Una forma es usar función prototipo, que serán explicadas en la siguiente sección. La otra forma es reorganizar el programa de la siguiente manera: int f1() { return 1; } void main() { f1(); }
El error ya no se genera porque la función f1() es definida antes que sea llamada en e l main().
FUNCION PROTOTIPO Hay dos métodos empleados para informarle al compilador que tipo de valor retorna una función. La forma general es la siguiente: tipo NombreFuncion();
Por ejemplo, la declaración en sum() podría decirle al compilador que la función sum() retorno un entero. La segunda forma para informarle al compilador acerca del valor que retorna una función es la función prototipo. Una función prototipo no solo entrega el valor a retornar de la función, sino que también declara el número y tipo de los argumentos que la función acepta. El prototipo debe corresponder con la declaración de la función exactamente.
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Los prototipos le ayudan a identificar errores en el programa reportando cualquier conversión ilegal de tipos entre los argumentos que pasan a una función y en su declaración. Además reporta si el número de argumentos enviados a una función no concuerdan con los especificados en la declaración de la función. El formato general para una función prototipo es como se muestra a continuación: tipo NombreFuncion(tipo var1, tipo var2, tipo var3);
En el ejemplo anterior, el tipo de cada variable puede ser diferente. Un ejemplo de una función prototipo se entrega en el siguiente programa. La función calcula el volumen definido por largo, ancho y alto. int volumen(int s1, int s2, int s3); void main() { int vol; vol = volumen(5,7,12); printf("El volumen es: %d\n",vol); } int volumen(int s1, int s2, int s3) { return s1*s2*s3; }
Note que return usa una expresión en lugar de una constante o variable. La importancia de los prototipos no es significativa en programas cortos, como los que se han realizado hasta ahora. Sin embargo, cuando el tamaño de los programas crezca de unas pocas líneas a cientos de éstas, la importancia de los prototipos en la depuración de errores será evidente.
Ejercicios 1. Para mostrar como los errores son capturados por el compilador, cambie el programa anterior para mandar cuatro parámetros a la función volumen: vol = volumen(5,7,12,15);
2. ¿El siguiente programa es correcto? ¿por qué? double myfunc(void); void main() { printf("%f\n",myfunc(10.2)); } double myfunc(double num) { return num/2.0; }
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VOID Se hace una excepción cuando una función no tiene ningún parámetro de entrada ni de salida. Esta función podría declararse como sigue: void NombreFuncion(void)
Un ejemplo de esto podría ser: double pi(void) //definicion de la funcion { //sin parametros de entrada return 3.1415926536; //pero retorna el valor de pi } void main() { double pi_val; pi_val = pi(); //llama el valor de pi printf("pi= %f\n",pi_val); }
USANDO LOS ARGUMENTOS DE UNA FUNCION Un argumento de función es un valor que se le pasa a una función cuando se le hace un llamado. C permite de ningún a varios argumentos en la declaración de una función. El número de argumentos que una función puede aceptar depende del compilador, pero el estándar C ANSI especifica que una función debe ser capaz de aceptar al menos 31 argumentos. Cuando una función es definida, deben ser declaradas variables especiales para recibir parámetros. Estas variables especiales son definidas como parámetros formales. Los parámetros son declarados entre los paréntesis que siguen al nombre de la función. Por ejemplo, la función que sigue calcula e imprime la suma de dos enteros que son enviados a la función cuando esta es llamada. void sum(int a, int b) { printf("%d\n",a+b); }
Un ejemplo de cómo la función podría ser llamada en un programa es el siguiente: void sum(int a, int b); //esto es una funcion prototipo void main() { sum(1,10); sum(15,6); sum(100,25); } void sum(int a, int b) { printf("%d\n",a+b); }
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Cuando sum() es llamada, el compilador copiará el valor de cada argumento dentro de las variables a y b. es importante recordar que los valores pasados a una función (1, 10, 15, 6, 100, 25) son llamadas argumentos y las variables a y b son los parámetros formales. Las funciones pueden pasar argumentos en dos formas. La primera forma es nombrada como llamado por valor (call by value). Este método copia el valor de un argumento dentro de un parámetro formal en una función. Cualquier cambio hecho a un parámetro formal no afecta el valor srcinal de la rutina de llamado. El segundo método es nombrado como llamado por referencia (call by reference). En este método, la dirección del argumento es copiada dentro del parámetro formal de una función. Dentro de esta función, el parámetro formal se usa para acceder a la variable actual en la rutina de llamado. Esto significa que se pueden realizar cambios a la variable usando el parámetro formal. Este método se discutirá en el capítulo sobre apuntadores. Por ahora, solo se usará el primer método cuando se pasen argumentos a una función.
Ejercicios 1. Escriba una función que tome un argumento entero e imprima su valor en pantalla. 2. ¿Cuál es el error en el siguiente programa? imprimirEsto(int num) { printf("%d\n",num); } void main() { imprimirEsto (156.7); }
USANDO FUNCIONES QUE RETORNAN VALORES Cualquier función en C puede retornar un valor a la rutina que realiza el llamado. Típicamente, la función es puesta al lado derecho del signo igual ( =). El valor de retorno no necesariamente necesita usarse en una instrucción asignada, pero puede usarse en una función printf(). El formato general para informarle al compilador que una función retorna un valor es el siguiente: tipo NombreFuncion(parámetros formales) { return valor; }
Donde tipo especifica el tipo de dato del valor que retorna la función. Una función puede retornar cualquier tipo de dato excepto un arreglo (array). Si no se especifica un tipo de dato, entonces el compilador C asume que la función retorna un entero (int). Si su función no retorna un valor, el estándar C ANSI especifica que la función debe retornar nada (void). Esto explícitamente le informa al compilador que la función no retorna un valor. El siguiente ejemplo muestra un uso típico para una función que retorna un valor. #include #include
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void main() { double result; result = sqrt(16.0); printf("%f\n",result); }
Este programa hace un llamado a la función sqrt() la cual retorna un número en punto flotante. Este número es asignado a la variable result. Note que el archivo encabezado math.h es incluido debido a que contiene la información acerca sqrt() usada por el compilador. Es importante que el tipo de dato que retorna la función sea el mismo tipo de dato de la variable a la cual se le asignará el valor de retorno. Lo mismo se tiene que garantizar para los argumentos que se entregan a la función. Entonces, ¿Cómo se debe retorna un valor desde una función? La forma general es la siguiente: return NombreVariable;
Donde NombreVariable es una constante, variable o cualquier expresión valida en C que tenga el mismo tipo de dato que el valor de retorno. El siguiente ejemplo muestra los dos tipos de funciones. int func(); int sum(int a, int b); void main() { int num; num = func(); printf("%d\n", num); num = sum(5,127); printf("%d\n",num); } int func() { return 6; } int sum(int a, int b) {
int result; result = a + b; return result;
}
Una cosa importante para resaltar, es cuando una declaración return es encontrada, la función retorna inmediatamente a la rutina de llamado. Cualquier instrucción después del return no será ejecutada. El valor retornado de una función no requiere ser asignado a una variable o usado en alguna expresión, sin embargo, el valor se pierde de esta manera.
Ejercicio 1. ¿Cuál es el error en la siguiente función?
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void main() { double result; result = f1(); printf("%f\n",result); } int f1() { return 60; }
DECLARACION CLASICA Y MODERNA DE FUNCIONES La versión srcinal de C usa un método diferente para la declaración de parámetros formales. Esta forma, llamada la forma clásica, y es la siguiente: tipo NombreFuncion(var1,var2,…,varn)
tipo var1; tipo var2; …
tipo varn; { }
Note que la declaración está dividida en dos partes. Solo los nombres de los parámetros son incluidos dentro de los paréntesis. Por fuera de los paréntesis el tipo de datos y los nombres de los parámetros formales son especificados. La forma moderna, que se ha usado en ejemplos anteriores, es la siguiente: tipo NombreFuncion(tipo var1,tipo var2,…,tipo varn)
En este tipo de declaración de función, tanto el tipo de dato como los nombres de los parámetros formales son especificados dentro de los paréntesis. El estándar C ANSI permite ambos tipos de declaración de funciones. El propósito es mantener la compatibilidad con programas C antiguos donde hay literalmente millones de líneas de código. Si encuentra la forma clásica en un fragmento de código, no tiene de que preocuparse; su compilador C debe ser capaz de manejarlo. Como consejo, usted debería usar la forma moderna cuando escriba su código.
Ejercicios 1. ¿Qué es una función prototipo y cuáles son los beneficios de usarla? 2. Convierta el siguiente programa de la forma clásica de declaración de funciones a la forma moderna. void main(void) { printf("area = %d\n", area(10,15));
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} area(l,w) int l,w; { return 1*w; }
PASANDO CADENAS CONSTANTES A FUNCIONES Debido a que los microcontroladores PIC tienen limitaciones en cuanto a acceso ROM, cadenas de caracteres constantes (constant strings) no pueden ser pasadas a funciones de la manera ordinaria. El compilador C de CCS® maneja esta situación de una manera no estándar. Si una cadena de caracteres es pasada a una función que permita solo un parámetro carácter, entones la función es llamada para cada carácter en la cadena de caracteres. Por ejemplo: void lcd_putc(char c) { . . . . . } lcd_putc("abcd");
Es lo mismo que: lcd_putc("a"); lcd_putc("b"); lcd_putc("c"); lcd_putc("d");
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4. OPERADORES En C, las expresiones juegan un papel importante. La razón principal es que C define más operadores que la mayoría de lenguajes. Una expresión es una combinación de operadores y operandos. En la mayoría de los casos, los operadores C siguen las reglas del algebra y deben parecerle familiares.
OPERADORES ARITMETICOS El lenguaje C define cinco operadores aritméticos para la suma, resta, multiplicación, división y modulo. + * / %
suma resta multiplicación división modulo
Los operadores +,-,* y / pueden ser usados con cualquier tipo de dato. El operador modulo, %, puede usarse solo con números enteros. El operador modulo entrega residuo de una división entre enteros. Por consiguiente, este operador no tiene significado cuando se aplica a números en punto flotante. El operador – puede usarse de dos formas, la primera siendo el operador de resta. La segunda forma es para invertir el signo de un número. El siguiente ejemplo ilustra las dos formas de manejar el signo menos: a = a – b; a = -a;
//resta //inversión de signo
Los operadores aritméticos pueden usarse con cualquier combinación de constantes y/o variables. Por ejemplo, la siguiente expresión es una instrucción valida en C. result = cont – 163;
C además permite algunas abreviaturas cuando usa operadores aritméticos. Uno de los ejemplos anteriores, a = a – b; puede escribirse a-=b;. Este método puede usarse con los operadores +,-,* y /. El siguiente ejemplo muestra varias abreviaturas. a*=b a/=b a+=b a-=b a%=b a<<=b a>>=b a&=b a|=b a^=b
es lo mismo que
a= a*b a=a/b a=a+b a=a-b a=a%b a=a<>b a=a&b a=a|b a=a^b
Tomando el código C y comparándolo con su versión en Assembler se muestra a continuación como es lograda la función aritmética dentro del PIC. 32
int a,b,c,; a = b + c; Se convierte en: 0007: 0008: 0009:
MOVF ADDWF MOVWF
b,W c,W a
a = b - c; Se convierte en: 0007:
MOVF
b,W
;carga b
MOVWF MOVF SUBWF
a c,W a,F
;guarda en a ;carga c ;resta c de a
0008: 0009: 000A:
;carga b ;suma c con b ;guarda en a
Ejercicios 1. Escriba un programa en Microsoft Visual C++ Express® que encuentre el residuo de 5/5, 5/4, 5/3, 5/2, y 5/1. 2. Escriba un programa en Microsoft Visual C++ Express® que calcule el número de segundos de un año.
OPERADORES RELACIONALES Los operadores relacionales en C comparan dos valores y devuelven un resultado verdadero o falso basado en la comparación. Los operadores relacionales son los siguientes: > >= < <= == !=
mayor que mayor o igual que menor que menor o igual que igual que diferente que
Una cosa a resaltar acerca de los operadores relacionales es que el resultado de la comparación es siempre 0 o 1, aun cuando C defina verdad como cualquier valor diferente de cero. Falso siempre es definido como cero. Los siguientes ejemplos muestran algunas expresiones con operadores relacionales. var > 15; //si var es menor o igual a 15, el resultado es 0 (falso) var != 15; //si var es mayor o menor a 15, el resultado es 1 (verdadero)
Ejercicios 1. Reescriba la siguiente expresión usando un operador relacional diferente. cont != 0;
2. ¿Cuándo la siguiente expresión es verdadera o falsa? cont >= 35;
33
OPERADORES LOGICOS Los operadores lógicos soportan las operaciones lógicas básicas AND, OR, y NOT. De nuevo, estos operadores retornan 0 para falso o 1 para verdadero. Los operadores lógicos y la tabla de verdad para estas operaciones se muestran a continuación: p
q
AND p && q
OR p || q
NOT !p
0 0 1 1
0 1 0 1
0 0 0 1
0 1 1 1
1 1 0 0
Los operadores lógicos y relacionales están estrechamente acoplados cuando se evalúa una expresión. Un ejemplo de juntar estos operadores es el siguiente: cont>max || !(max==57) && var>=0
Otra parte de C que emplea los operadores relacionales y lógicos son las instrucciones de control de programa que se estudiarán en el siguiente capítulo.
Ejercicios 1. Reescriba la siguiente expresión usando cualquier combinación de operadores relacionales y lógicos. cont == 0; result <= 5;
2. Dado que C no entrega explícitamente una función OR exclusiva, escriba una función XOR basada en la siguiente tabla de verdad. p
q
XOR
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 0
OPERADORES DE BIT A BIT C contiene seis operadores especiales que desarrollan operaciones bit a bit sobre números. Estas operaciones de bit pueden usarse solo sobre tipos de datos enteros y caracteres. El resultado de usar cualquiera de estas operaciones es una operación bit a bit de los operandos. Los operadores de bit a bit son los siguientes: & | ^ ~ >> <<
AND bit a bit OR bit a bit XOR bit a bit complemento a uno desplazamiento hacia la derecha desplazamiento hacia la izquierda
El formato general para el uso de los operadores de desplazamiento es el siguiente: variable << expresión
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variable >> expresión
El valor de expresión determina cuantos lugares hacia la izquierda o derecha variable es desplazada. Cada desplazamiento hacia la izquierda causa que todos los bits de corran una posición de bit a la izquierda, y un cero es insertado sobre el lado derecho. El bit que es desplazado fuera del final de variable se pierde. La única situación a resaltar acerca del uso de los desplazamientos es que un desplazamiento hacia la izquierda es equivalente a multiplicar un número por 2 y un desplazamiento hacia la derecha es equivalente a dividir un número por 2. Los operadores de desplazamiento son casi siempre más rápidos que su equivalente operación aritmética debido a cómo trabaja la CPU. Un ejemplo de todos los operadores bit a bit se muestra a continuación. AND
OR
00000101 (5) & 00000110 (6) -----------00000100 (4)
00000101 (5)
| 00000110 (6)
-----------00000111 (7)
XOR
NOT (complemento a uno) 00000101 (5) -----------11111010 (250) ~
00000101 (5) ^ 00000110 (6) -----------00000011 (3)
DESP IZQ.
DESP DER.
00000101 (5) << 2 -----------00010100 (20)
00000101 (5) >> 2 -----------00000001 (1)
NOTA: no realice desplazamientos mas allá de los bits que el operando posea, debido a que se obtiene un resultado indefinido. a = b | c; Se convierte en: 0007: 0008: 0009:
MOVF IORWF MOVWF
b,W c,W a
;carga b ;opera b OR c ;guarda en a
a = b & c; Se convierte en: 0007: 0008: 0009:
MOVF ANDWF MOVWF
b,W c,W a
;carga b ;opera b AND c ;guarda en a
a = b >> 3; Se convierte en: 0007: 0008: 0009: 000A: 000B: 000C: 000D:
MOVF MOVWF RRF RRF RRF MOVLW ANDWF
b,W a a,F a,F a,F 1F a,F
;carga b ;guarda en a ;rota el contenido ;hacia la derecha ;tres veces ;enmascara el contenido ;del registro para a
j = ~a;
35
Se convierte en: 0007: 0008: 0009:
MOVF MOVWF COMF
a,W j j,F
;carga a ;guarda en j ;complementa j
Ejercicios 1. Escriba un programa que invierta los bits más significativos (MSB) de un dato tipo signed . 2. char Escriba un programa que imprima la representación binaria de un número tipo char.
OPERADORES INCREMENTALES Y DECREMENTALES ¿Cómo podría usted incrementar o decrementar en una unidad una variable? Probablemente una de dos formas le vendría a la mente. Tal vez las siguientes: a = a + 1;
o
a = a - 1;
Una vez más, los creadores de C han llegado con una notación abreviada para incrementar o decrementar un número. Los formatos generales son los siguientes: a++; a--;
o o
++a; --a;
para incrementar para decrementar
Cuando los signos ++ o -- preceden la variable, la variable es incrementada y después el valor es usado en una expresión. Cuando los signos ++ o -- van después de la variable, el valor de la variable se usa en la expresión y luego se incrementa. int j, a = 3; 0007: 0008:
MOVLW MOVWF
03 a
;registro asignado a a
j = ++a; 0009: 000A: 000B:
INCF MOVF MOVWF
a,F a,W j
;a = 4 ;carga a en w ;almacena w en j
MOVF INCF MOVWF
a,W a,F j
;carga ;a = 5 el valor de a en w ;almacena w en j, j = 4
j = a++; 000C: 000D: 000E:
NOTA: no utilice la siguiente expresión. a = a++;
Porque se genera el siguiente error en el código generado: MOVF INCF MOVWF
a,W a,F a
;valor de a cargado en w ;valor de a incrementado ;el valor previo es recargado sobrescribiendo el ;valor incrementado
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El siguiente ejemplo ilustra los dos usos. #include void main(void) { int i,j; i = 10; j = i++; printf("i = %d, j = %d\n",i,j); i = 10; j = ++i; printf("i = %d, j = %d\n",i,j); }
El primer printf() imprimirá un 11 para i y un 10 para j. el segundo printf() imprimirá un 11 para ambos i y j.
Mezclando operadores Escribiendo
Se obtine
sum sum sum sum
sum sum b = b =
= = = =
a+b++ a+b-a+ ++b a+ --b
= a+b = a+b b+1 b-1
b = b = sum sum
b+1 b-1 = a+b = a+b
Ejercicios 1. Reescriba los operadores de asignación en el siguiente programa para incrementar o decrementar las variables. void main(void) { int a, b; a = 1; a = a+1; b = a; b = b-1; printf("a=%d, b=%d\n", a,b); }
2. ¿Cuáles son los valores de y después de que el siguiente segmento de código se ha a b ejecutado? a = 0; b = 0; a = ++a + b++; a++; b++; b = --a + ++b;
PRECEDENCIA DE OPERADORES La precedencia se refiere al orden en el cual los operadores son procesados por el compilador C. por ejemplo, si la expresión a+b*c se encontrará en su programa, ¿Qué operación ocurriría en primer lugar, la suma o la multiplicación? El lenguaje C mantiene precedencia para todos los operadores. La siguiente lista muestra la precedencia desde la más alta a la más baja. 37
Prioridad
Operador
Ejemplo
1 2
() ++ -sizeof & * + - ~ ! ++ --
(a+b)/c a=-b
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
* / % + << >> < > <= >= == != & ^ | && || = *= /= %= += -= <<= >>= $= ^= |=
a%b a+b a=b>>c a>=b a==b a=b&c a=b^c a=b|c a=b&&c a=b||c a+=b
parentesis mas/menos/NOT/complemento incremento/decremento/sizeof multi/dividir/modulo suma/resta Desp izg. o derecho mayor/menor/igual que AND bit a bit XOR bit a bit OR bit a bit AND lógico OR lógico asignación
Algunos de estos operadores todavía no los hemos estudiado, pero no se preocupe, los estudiaremos más adelante. Los paréntesis pueden usarse para fijar el orden específico en el cual las operaciones se lleven a cabo. Un par de ejemplos del uso del paréntesis para clarificar o cambiar la precedencia de una declaración son los siguientes: 10-2*5 = 0 (10-2)*5 = 40 cont*sum+88/val-19%cont (cont*sum) + (88/val) (19%cont) –
38
5. DECLARACIONES DE CONTROL DEL PROGRAMA En este capítulo aprenderá acerca de las instrucciones que C usa para controlar el flujo de ejecución en un programa. Además aprenderá como los operadores relacionales y lógicos se usan con estas declaraciones de control.
DECLARACION if La declaración if es una instrucción del tipo condicional. El bloque de código asociado con la instrucción if es ejecutado basado en e l resultado de una condición. Nuevamente, cualquier valor diferente de cero es verdadero y cualquier valor cero es falso. El formato más sencillo es el siguiente: if (expresion) { . instruccones; . }
Los corchetes {} se usan para encerrar el boque de código. Esto le informa al compilador que si la expresión es verdadera, ejecute el código dentro de los corchetes. Ejemplo: if (cont < 0) { Cont = 0; printf("cuenta descendente\n"); } if (TestMode == 1) { ... Haga esto }
Otros operadores de comparación usados en la instrucción if son los siguientes: x x x x x x x x
== y != y > y < y <= y >= y && y || y
x igual a y x es diferente a y x es mayor que y x es menor que y x es menor o igual que y x es mayor o igual que y AND lógica OR lógica
Un ejemplo de una de estas funciones convertida en Assembler es el siguiente: int j, a = 3; 0007: 0008: if (j == 2) 0009: 000A: 000B: 000C: {
MOVLW MOVWF
03 a
;carga a con 3
MOVLW SUBWF BTFSS GOTO
02 j,W STATUS,Z 00F
;carga w con 2 ;testeo entre w y j ;si es cero salta ;j no es igual a 2
j = a;
39
000D: 000E:
MOVF MOVWF
a,W j
;como es cero ;carga a en j
} 000F:
Ejercicios 1. ¿Cuáles de las siguientes expresiones resultan en un valor verdadero? a. b. c. d. e.
0 1 -1 5*5<25 1==1
2. Escriba una función que le informe cuando un número sea par o impar. La función retorna 0 cuando el número sea par y 1 cuando el número sea impar.
DECLARACION if-else ¿Qué haría si se tienen dos bloques de código que se ejecutan basados en el resultado de una misma expresión? Si la expresión es verdadera, el primer bloque de código se ejecuta, si la expresión es falsa el segundo bloque de código se ejecuta. Entonces, probablemente usted emplearía una declaración if en combinación con una declaración else. El formato general para la instrucción if-else es el siguiente: if (expresion) intruccion1; else intruccion2;
El formato para una declaración if-else que use boques de código (más de una línea) es el siguiente: if (expresion) { . instruccones; . } else { . instruccones; . }
Tenga en cuenta que tanta la instrucción if como else pueden tener tantas instrucciones como necesiten. Además los corchetes pueden descartarse cuando solo haya una instrucción en cualquiera de los dos casos. Un ejemplo de única instrucción if-else es el siguiente: if (num<0) printf("Número negativo.\n"); else printf("Número positivo.\n");
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La adición de la declaración else proporciona dos opciones en la toma de decisiones. ¿Pero qué pasa si quiere combinar varias declaraciones if y else para realizar más decisiones? Coincidencia o no, C provee un método con el cual usted puede combinar varios if con else para suministrar diversos niveles de decisión. El formato general es el siguiente: if (expresion1) { . instruccones; . } else if (expresion2) { . instruccones; . } else { . instruccones; . }
Aquí se puede apreciar que se pueden evaluar las diferentes expresiones para elegir un bloque de código a ejecutar. Antes de explica más acerca de este método, aquí hay un ejemplo sencillo. if(num == 1) printf("lleva 1\n"); else if(num == 2) printf("lleva 2\n"); else if(num == 3) printf("lleva 3\n"); else printf("no lleva nada\n");
NOTA: dentro de la declaración if, hay que asegurar el correcto uso de los comparadores sencillos y dobles, por ejemplo, los operadores sencillos &, = o | tiene el efecto de causar que la función actué sobre la variable, opuesto a los operadores dobles &&, == o || que actúan como comparadores de la variable bajo prueba. Este es un error común y no es fácil de encontrar en códigos extensos, debido a que el compilador no lo toma como error.
Ejercicios 1. ¿El siguiente fragmento de código es correcto? if (cont>20) printf("cont es mayor de 20"); count-- ; }
2. Escriba un programa que imprima 1 peso, 5 pesos, 10 pesos, 20 pesos, 50 pesos o 100 pesos dependiendo del valor de una variable. Los únicos valores validos de la variable son 1, 5, 10, 20, 50 y 100.
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OPERADOR ? El operador ? es actualmente una expresión de la declaración if-else. El formato es el siguiente: (expr1) ? (expr2) : (expr3);
Donde cada expr es una declaración C válida. Primero, se evalúa expr1. Si el resultado es VERDADERO (recuerde este es cualquier valor diferente de cero), entonces se evalúa expr2. Pero si el resultado es FALSO (cero), entonces se evalúa expr3. Lo siguiente es un ejemplo del operador ? int i,j; i = j; i ? j=0 : j=1;
o
j=i ? 0 : 1;
Puesto que i es 1 o diferente de cero, será evaluada la expresión j=0. Distinto a la declaración if el operador ? retorna un valor. Por ejemplo: i = (i<20) ? i+1 : 10;
Donde i se incrementará a menos que este sea igual o mayor a 20, entonces se le asignará el valor 10.
DECLARACION for Uno de los tres bucles o lazos (loops) que suministra C es el lazo for. Si tiene una instrucción o un conjunto de instrucciones que necesitan repetirse, con un lazo for puede fácilmente implementar esto. El formato básico para un lazo for es similar en todos los lenguajes, como BASIC o Pascal. La forma más común de un lazo for es la siguiente: for (inicialización ; condición de finalización ; incremento) { instrucciones; }
La sección inicialización se emplea para entregarle un valor inicial a la variable de cuenta en el lazo. Note que esta variable de cuenta debe ser declarada antes que el lazo for puede usarla. Esta sección del lazo for se ejecuta solo una vez. La sección condición de finalización es evaluada antes de cada ejecución del lazo. Normalmente esta sección testea la variable de cuenta del lazo en busca de una condición VERDADERO o FALSO. Si la condición de finalización es verdadera el lazo se ejecuta. Si la condición de finalización es falsa el lazo termina su ejecución y el programa sigue su flujo. La sección incremento del lazo for normalmente incrementa la variable de cuenta del lazo. A continuación se muestra un ejemplo de un lazo for. void main(void) { int i; for(i=0; i<10; i++)
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printf("%d ",i); printf("hecho"); }
Este programa imprimirá los números 0-9 en pantalla. El programa trabaja de la siguiente manera: primero la variable de cuenta del lazo, i, es puesta a cero; la siguiente expresión i<10 se evalúa. Si esta declaración es verdadera la instrucción printf("%d ",i); es ejecutada. Cada vez después que la instrucción printf("%d ",i); se ejecuta, la variable de cuenta del lazo es incrementada. Este proceso continua hasta que la expresión i<10 se convierte en falsa. En este punto, el lazo for termina su ejecución y la instrucción printf("hecho"); es ejecutada dando fin al programa. Como se afirmo anteriormente, la condición de finalización es ejecutada en el comienzo de cada iteración del lazo. Por consiguiente, si el chequeo es falso desde el comienzo, el lazo for nunca llegara a ejecutarse. Usted no está restringido a solo incrementos en la variable de cuenta. A continuación se muestran algunas variaciones sobre el lazo for. for (num=100; num>0; num=num-1) for (cont=0; cont<50; cont+=5) for (cont=1; cont<10 && error==false; count++)
A continuación se convierte un ejemplo en Assembler para verificar que sucede. int h,a; for (h=0;h!=10;h++) 0007: 0008: 0009: 000A: 000B: a++; 000C: 000D: 000E: 000F:
CLRF MOVLW SUBWF BTFSC GOTO
h 0A h,W STATUS,Z 00F
;borra h ;carga 10 en w ;resta w de h ;y testeo por cero ;si i=10, sale del lazo
INCF INCF GOTO
a,F h,F 008
;incrementa a ;increment h ;regresa
Ejercicios
1. ¿Qué función cumplen las siguientes declaraciones for()? for(i=1; ;i++) for( ; ; ) for(num=1; num; num++)
2. Escriba un programa que imprima todos los múltiplos de un número.
DECLARACION while Otro bucle en C es el lazo while. Cuando una expresión es verdadera, el lazo while repite una declaración o un bloque de código. El formato general es el siguiente: while (expresion) instruccion; o
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while (expresion) { instrucciones; }
Donde expresión es cualquier expresión valida en C. el valor de expresión es comprobado antes de cada iteración de la declaración o bloque de código. Esto significa que si expresión es falsa la declaración o bloque de código no serán ejecutados. A continuación se muestra un ejemplo (hecho en el compilador C de CCS®) de un lazo :
while #include <16F84A.h> #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT #use delay(clock=4000000) #use RS232 (Baud=9600, xmit=pin_a3, RCV=pin_a4) void main(void) { char ch; printf("Escribe la letra q\n"); ch=getch(); while(ch!='q') ch=getch(); printf("Escribiste la letra correcta!\n"); }
Habrá notado que la primera declaración pide un carácter desde el teclado. Luego la expresión es evaluada. Siempre y cuando el valor de ch no sea igual a q, el programa continuará solicitando otro carácter desde el teclado. Una vez una q se reciba, la función printf es ejecutado y el programa termina.
Ejercicios 1. ¿Qué función cumplen las siguientes declaraciones while? a. while(i<10) { printf("%d ",i); i++; } b. while(1) printf("%d ",i++);
2. Escriba un programa que pida un carácter desde el teclado usando la declaración ch=getch(); e imprímalo en pantalla. Cuando se encuentre retorno de carro (Enter), debe finalizar el programa.
DECLARACION do-while El ultimo tipo de bucle en C es el lazo do. Este se puede combinar con la declaración while de la siguiente manera: do { instrucciones; } while(expresion)
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En este caso las instrucciones siempre se ejecutan antes que expresión es evaluada (al menos una sola vez). El parámetro expresión puede ser cualquier expresión válida en C. un ejemplo de un lazo do-while se muestra a continuación: #include <16F84A.h> #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT #use delay(clock=4000000) #use RS232 (Baud=9600, xmit=pin_a3, RCV=pin_a4) void main(void) { char ch; do { ch = getch(); } while(ch != 'q'); printf("Escribiste la letra q!\n"); }
Este programa es equivalente al ejemplo estudiado en la sección anterior.
Ejercicios 1. Reescriba los puntos a y b del ejercicio 1 de la sección anterior usando el lazo do-while. 2. Reescriba el ejercicio 2 de la sección anterior usando el lazo do-while.
DECLARACIONES DE CONTROL ANIDADAS Cuando el cuerpo de un lazo contiene a otro, el segundo lazo se dice que esta anidado dentro del primero. Cualquier bucle o lazo de C u otra declaración de control pueden anidarse dentro de cualquier otra. El estándar C ANSI especifica que los compiladores debe tener al menos 15 niveles de anidado. Un ejemplo de un lazo for anidado se muestra a continuación: i = 0; while(i < 10) { for(j=0;j<10;j++) printf("%d ",i*10+j); i++; }
Esta rutina imprime los números de 00-99 en pantalla.
Ejercicio 1. Escriba un programa que obtenga un carácter desde el teclado (ch=getch();). Cada vez que un carácter sea leído, use su valor ASCII para imprimir un igual número de puntos (.) en pantalla. Por ejemplo, si se lee la letra 'D' (con valor ASCII 68), su programa imprime 68 puntos en pantalla. Cuando se lea la letra 'Q', el programa debe finalizar.
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DECLARACION break La declaración break permite terminar cualquier lazo en cualquier punto dentro de su cuerpo. Esta declaración se desvía de la terminación normal de una expresión. Cuando la declaración break es encontrada en la ejecución de un lazo, el programa salta a la siguiente línea después del lazo. Por ejemplo: void main(void) { int i; for(i=0;i<50;i++) { printf("%d ",i); if(i==15) break; } }
Este programa imprime los números 0-15 en pantalla. La declaración break trabaja con todos los lazos de C.
Ejercicios 1. ¿Qué función cumple el siguiente lazo? for(i=0;1;i++) { printf("Microchip® es #1!"); if(getch()=='q') break; }
2. Escriba tres programas que usen los lazos de C, estos deben realizar una cuenta hasta que se oprima una tecla. Puede usar la función kbhit() para detectar cuando una tecla ha sido presionada. kbhit() retorna 1 cuando una tecla esta presionada y 0 en otro caso. kbhit() requiere el archivo de encabezado conio.h.
DECLARACION continue Vamos a asumir que cuando una cierta condición ocurre en un lazo, usted quiere saltar al final del lazo pero sin salir de este. C suministra la declaración continue. Cuando el programa se encuentra con esta declaración, este salta todas las otras instrucciones entre continue y la condición de terminación del lazo. Por ejemplo: #include <16F84A.h> #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT #use delay(clock=4000000) #use RS232 (Baud=9600, xmit=pin_a3, RCV=pin_a4) void main(void) { int i; for(i=0;i<100;i++) { continue; printf("%d ",i); } }
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Este lazo nunca ejecutará la declaración printf(). Cada vez que continue es alcanzado, el programa salta el printf() y evalúa la expresión i<100 después de incrementar i. Una declaración continue puede causar que el programa vaya directamente a la condición de terminación para los lazos while y do-while, un continue puede causar que se ejecute la parte incremental de un lazo y que se evalúe la condición de terminación.
DECLARACION switch La declaración if es buena para seleccionar entre un par de alternativas, pero se vuelve engorroso cuando existen muchas alternativas. De nuevo C cumple con la tarea al suministrarle la declaración switch. Esta declaración es equivalente a tener múltiples declaraciones if-else. La forma general para la declaración switch es la siguiente: switch (variable) { case constante1: instrucciones; break; case constante2: instrucciones; break; case constanteN: instrucciones; break; default: instrucciones; }
La entrada variable es sucesivamente testeada contra una lista de enteros o caracteres constantes. Cuando se encuentra una correspondencia, el cuerpo de la declaración asociado con esa constante se ejecuta hasta que un break es encontrado. Si ninguna constante corresponde, las instrucciones asociadas con la declaración default son ejecutadas. El default es opcional. Un ejemplo de una declaración switch se muestra a continuación: #include int main() {
char ch; for(;;) { ch = getchar(); if(ch=='x') return 0; switch(ch) { case '0': printf("Domindo\n"); break; case '1': printf("Lunes\n"); break; case '2': printf("Martes\n"); break;
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case '3': printf("Miercoles\n"); break; case '4': printf("Jueves\n"); break; case '5': printf("Viernes\n"); break; case '6': printf("Sábado\n"); break; default: printf("Entrada Invalida\n"); } } }
Este ejemplo lee un número entre 0 y 6. Si el número esta fuera de este rango, el mensaje Entrada Invalida se imprime. Valores dentro del rango se convierten en un día de la semana. El estándar ANSI declara que un compilador C debe soportar al menos 257 declaraciones case. Dos declaraciones case no pueden tener el mismo valor dentro del mismo switch. También las declaraciones switch pueden anidarse, siempre y cuando los switch interiores no tengan conflicto con valores de switch exteriores. Un compilador ANSI debe suministrar al menos 15 niveles de anidamiento para las declaraciones switch. A continuación se muestra un ejemplo de switches anidados. switch (a) { case 1: switch (b) { case 0: printf("b es falso"); break; case 1: printf("b es verdadero"); break; } break; case 2: . .
La declaración break dentro de un switch también es opcional. Esto significa que dos declaraciones case pueden compartir la mismo porción de código. Un ejemplo de esto se muestra a continuación. void main(void) { int a=6,b=3; char ch; printf("S = Suma\n"); printf("R = Resta\n"); printf("M = Multiplicacion\n"); printf("D = Division\n");
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printf("Escoja una Opcion:\n"); ch=getch(); switch (ch) { case 'R': b=-b; case 'S': printf("\t\t%d",a+b); break; case 'M': printf("\t\t%d",a*b); break; case 'D': printf("\t\t%d",a/b); break; default: printf("Opcion Incorrecta"); } }
Ejercicios 1. ¿Qué error tiene el siguiente segmento de código? float f; switch(f) {
case 10.05: . .
2. Use una declaración switch para imprimir el valor de una moneda. El valor de la moneda está contenido en la variable moneda. Las fases para describir las monedas son: de 20, de 50, de 100, de 200 y de 500. 3. ¿Cuáles son las ventajas del uso de la declaración switch sobre la declaración ifelse?
DECLARACION null(;) La declaración null es una instrucción que contiene sola el símbolo punto y coma (;). Este puede aparecer dondequiera que una declaración sea esperada. Nada pasa cuando la declaración null es ejecutada, a diferencia de la instrucción NOP de Assembler, la cual introduce un ciclo de retardo. Declaraciones como do, for y while requieren que una instrucción ejecutable aparezca como el cuerpo de la declaración. La declaración null satisface la sintaxis para esos casos. for (i=0;i<10;linea[i++]=0) ;
En este ejemplo, la expresión del lazo for linea[i++]=0 inicializa los 10 primeros elementos de linea a 0. La instrucción del cuerpo es un null, entonces no se requieren más instrucciones.
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DECLARACION return La declaración return termina la ejecución de una función y retorna el control a la rutina que hizo el llamado. Un valor puede retornarse a la función que realiza el llamado si es requerido pero si este es omitido, el valor retornado es indefinido. Si no se incluye un return en la función, el control es aun pasado a la función que hizo el llamado después de ejecutar la última línea de código. Si no se necesita retornar un valor, declare la función para ser del tipo void. GetValue(c) int c; { c++; return c; } void GetNothing(c) int c; { c++; return; } void main() { int x; x = GetValue(); GetNothing(); }
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6. ARREGLOS Y CADENAS En este capítulo se discutirán los arreglos (array) y cadenas de caracteres (strings). Un arreglo es simplemente una lista de variables relacionadas del mismo tipo de dato. Una cadena es definida como un arreglo de caracteres, y también es conocido como el arreglo más común de una sola dimensión (unidimensional).
ARREGLOS UNIDIMENSIONAL Un arreglo es una lista de variables que son todas del mismo tipo de dato y que pueden referenciarse a través del mismo nombre. Una variable individual en un arreglo es llamada un elemento del arreglo. Este es la manera sencilla de manejar grupos de datos relacionados. La forma general para declarar un arreglo unidimensional (vector) es la siguiente: tipo NombreArreglo [tamaño];
Donde tipo es un tipo de dato válido en C, NombreArreglo es el nombre del arreglo, y tamaño especifica cuantos elementos tiene el arreglo. Por ejemplo, si se quiere definir un arreglo de 50 elementos se emplea la siguiente declaración. int altura[50];
Cuando se declara un arreglo, C define el primer elemento con un índice 0. Si el arreglo tiene 50 elementos, el último elemento tiene índice 49. Usando el ejemplo anterior, digamos que quiero indexar el elemento 25 del arreglo altura y asígnale un valor de 60. El siguiente ejemplo muestra cómo hacer esto. altura[24] = 60;
C almacena el arreglo unidimensional en posiciones de memoria contiguas. El primer elemento está en la dirección más baja. Si el siguiente segmento de código es ejecutado. int num[10]; int i; for(i=0;i<10;i++) 0007: 0008: 0009: 000A: 000B: num[i] = i; 000C: 000D: 000E: 000F: 0010: 0011: 0012: 0013:
CLRF MOVLW SUBWF BTFSC GOTO
i 0A i,W STATUS,C 013
;borra i
MOVLW ADDWF MOVWF MOVF MOVWF INCF GOTO
0E i,W 04 i,W 00 i,F 008
;carga el comienzo de num
;testea si
i<10
;si no es así, deja la rutina
El arreglo num se verá así en memoria:
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elemento
1 0
2 1
3 2
4 3
5 4
6 5
7 6
8 7
9 8
10 9
Cualquier elemento del arreglo puede usarse en cualquier lugar donde usted quiera emplear una variable o una constante. A continuación se muestra otro ejemplo hecho en el compilador C de CCS®, en este simplemente se le asigna el cuadrado del índice al elemento del arreglo, luego se imprimen todos los elementos. #include <16F84A.h> #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT #use delay(clock=4000000) #use RS232 (Baud=9600, xmit=pin_a3, RCV=pin_a4) void main(void) { int num[10]; int i; for(i=0;i<10;i++) num[i] = i * i; for(i=0;i<10;i++) printf("%d ",num[i }
¿Qué pasa si se tiene un arreglo con diez elementos y usted accidentalmente escribe en el onceavo elemento? C no tiene ninguna comprobación de límites de los índices en arreglos. Por lo tanto, se podría leer o escribir en un elemento no declarado en el arreglo. Sin embargo, esto por lo general tendrá resultados desastrosos. A menudo esto causará que el programa colapse y e incluso a veces que el ordenador se bloquee. C no le permite asignar los valores de un arreglo a otro simplemente usando una asignación como la siguiente: int a[10], b[10]; . . a=b;
El ejemplo anterior es incorrecto. Si usted quiere copiar el contenido de un arreglo dentro de otro, usted debe copiar cada elemento individual desde el primer arreglo dentro del segundo arreglo. El siguiente ejemplo muestra como copiar el arreglo a[] dentro del b[] asumiendo que cada arreglo tiene 20 elementos. for(i=0;i<20;i++) b[i] = a[i];
Ejercicios 1. ¿El siguiente fragmento de código es correcto? int i; char cont[10]; for(i=0;i<100;i++) cont[i]=getch();
2. Escriba un programa que lea 10 caracteres desde el teclado usando getch(). El programa reportará si cualquiera de estos caracteres concuerda con uno específico. 52
CADENA DE CARACTERES El arreglo unidimensional más común es la cadena de caracteres. C no tiene incorporado un tipo de dato cadena (string). En lugar de esto, este soporta cadenas usando arreglos unidimensionales de caracteres. Una cadena es definida con un 0. Si cada cadena debe terminar con un vacio, entonces cuando se declare la cadena debe agregarse un elemento adicional. Este elemento adicional almacenara el cero. Todas las cadenas constantes son automáticamente terminadas en cero por el compilador C. Puesto que estamos utilizando cadenas. ¿Cómo se puede introducir una cadena en el programa mediante el teclado? La función gets(str) leerá los caracteres desde el teclado hasta que un retorno de carro (Enter) es encontrado. La cadena de caracteres que ha sido leída será almacenada en el arreglo str declarado. Usted debe asegurar que el tamaño del arreglo sea más grande o igual que el número de caracteres leídos desde el teclado incluyendo el cero (null = \0). A continuación se muestra un ejemplo de cómo usar la función gets() en un programa. #include void main(void) { char str[20]; int i; printf("Escriba una cadena (<20 caracteres):\n"); gets(str); for(i=0;str[i];i++) printf("%c",str[i printf("\n%s",str); getchar();//termina el programa oprimiendo ENTER }
En el ejemplo anterior se observa que la cadena puede imprimirse de dos maneras: como un arreglo de caracteres usando %c o como una cadena usando %s.
Ejercicios 1. ¿Cuál es el error en el siguiente programa? La función strcpy() copia el segundo argumento dentro del primero. #include void main(void) { char str[10]; strcpy(str, "Microcontrolador"); printf(str); }
2. Escriba un programa que lea una cadena de caracteres desde el teclado y los imprima en orden inverso en pantalla.
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ARREGLOS MULTIDIMENSIONALES C no está limitado a los arreglos unidimensionales. Usted puede crear arreglos de dos o más dimensiones. Por ejemplo, para crear un arreglo entero llamado numero de dimensión 5x5, puede hacerlo de la siguiente manera: int numero[5][5];
//usa 25 posiciones de memoria
Dimensiones adicionales pueden hacerse simplemente añadiendo otro conjunto de paréntesis cuadrados. Por simplicidad, solo se trataran los arreglos de dos dimensiones (Matrices). La mejor forma de representar un arreglo de dos dimensiones es por medio del formato fila/columna. Por lo tanto, los arreglos de dos dimensiones son accesado una fila a la vez, de izquierda a derecha. La Fig. 2 muestra una representación gráfica de un arreglo de 5x5.
Fig. 2.Arreglo de 5x5
Los arreglos de dos dimensiones se usan de la misma manera que se usan los arreglos unidimensionales. Por ejemplo, el siguiente programa carga un arreglo de 5x4 con el producto de los índices, entonces imprime el contenido del arreglo en el formato fila/columna. #include void main(void) { int arreglo[5][4]; int i,j; for(i=0;i<5;i++) for(j=0;j<4;j++) arreglo[i][j]=i*j; for(i=0;i<5;i++) { for(j=0;j<4;j++) printf("%d ",arreglo[i][j printf("\n"); } getchar(); // termina el programa oprimiendo ENTER }
La salida que genera este programa debe lucir como la siguiente: 0 0 0 0 0
0 1 2 3 4
0 2 4 6 8
0 3 6 9 12
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Como se puede dar cuenta, cuando se usa un arreglo multidimensional al número de variables necesarias para acceder a cada elemento individual del arreglo s incrementan. Debido a la capacidad de memoria del PIC16F84A, arreglos de 100 o 10x10 no son posibles. Sin embargo, un arreglo de 50 elementos podría implementarse o podría utilizar un Microcontrolador con más capacidad de memoria como por ejemplo el PIC16F877A.
Ejercicios 1. Escriba un programa que declare un arreglo de 3x3x3 y lo cargue con los números del 1 al 27. Imprima el arreglo en pantalla. 2. Empleando el programa del ejercicio 1, imprima la suma de cada fila y de cada columna.
INICIALIZANDO ARREGLOS Hasta el momento se ha estudiado como asignarle valores a elementos individuales de un arreglo. C suministra un método con el cual usted puede asignarle un valor inicial a un arreglo tal como se hace para las variables. La forma general para un arreglo unidimensional se muestra a continuación: tipo NombreArreglo[tamaño] = {ListaValores};
El parámetro ListaValores es una lista de constantes separadas por comas que son compatibles con el tipo de arreglo. La primera constante será asignada al primer elemento del arreglo, la segunda constante al segundo elemento y así. El siguiente ejemplo muestra como se inicializa un arreglo tipo entero de 5 elementos. int i[5] = {1,2,3,4,5};
El elemento i[0] tendrá un valor de 1 y el elemento i[4] tendrá un valor de 5. Una cadena (arreglo de caracteres) puede inicializarse de dos formas. Primero, usted puede hacer una lista de cada carácter individual como se muestra a continuación: char str[3] = {'a', 'b', 'c'};
El Segundo método consiste en usar una cadena entre comillas, como se muestra a continuación: char nombre [5] = "John";
Abra notado que no se utilizan corchetes para encerar la cadena, debido a que no son necesarios en este tipo de inicialización debido a que las cadenas en C deben terminar con un vacio. El compilador automáticamente añade un vacio al final de "John". Los arreglos multidimensionales se inicializan de la misma manera que los unidimensionales. Es sencillo simular el formato fila/columna cuando define un arreglo de dos dimensiones. El siguiente ejemplo muestra como inicializar un arreglo de 3x3. int num[3][3]={ 1,2,3, 4,5,6, 7,8,9};
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Ejercicios 1. ¿la siguiente declaración es correcta? int cont[3] = 10,0, 5.6, 15.7;
2. Escriba un programa que defina una tabla con el valor al cuadrado y al cubo de un rango de números. Cada fila debe tener los números, su valor al cuadrado y al cubo. Cree un arreglo de 9x3 que mantenga esta información para los números del 1 al 9. Debe preguntarle al usuario por un número usando la función scanf("%d",&num);. entonces imprime al número y su valor al cuadrado y al cubo.
ARREGLOS DE CADENAS Arreglos de cadenas de caracteres son comunes en C. pueden declararse e inicializarse como cualquier otro arreglo. Pero la manera en la cual usted usa el arreglo es un tanto diferente. Por ejemplo, ¿Qué define la siguiente declaración? char nombres[10][40];
Esta instrucción especifica que el arreglo nombres contiene 10 nombres, de hasta 40 caracteres de cada uno (incluyendo el vacio). Para acceder a unanombre cadena de de este esta arreglo, tabla, hay que usar definir sololargo el primer índice. Por ejemplo, para imprimir el quinto puede el siguiente comando. printf("%s",nombres[4
Lo mismo pasa para arreglos con dimensiones mayores a dos. Por ejemplo, si el arreglo animales se declarara de la siguiente manera: char animales[5][4][80];
Para acceder a una cadena especifica, debe usar las dos primeras dimensiones. Por ejemplo, para acceder a la segunda cadena de la tercera lista, se escribe animales[2][1].
Ejercicio 1. Escriba un programa que cree una tabla que contenga las palabras para los números del 0 al 9. Permita que el usuario escriba un digito para que entonces su programa imprima en pantalla la palabra respectiva. Para obtener un índice dentro de la tabla, reste cero al carácter tecleado.
FUNCIONES PARA MANIPULAR CADENAS Las cadenas de caracteres pueden manipularse de diferentes maneras dentro de un programa. Un ejemplo es copiando una cadena desde una fuente a un destino por medio de la función strcpy(). Esta función permite a una cadena constante ser introducida en RAM.
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#include //la librería de funciones string char cadena[10]; //define un arreglo string . . strcpy (cadena, "Hi There");//disposición de caracteres dentro del arreglo
Tenga en cuenta que apuntadores a ROM no son validos en las microcontroladores PIC por lo que usted no puede pasar una cadena constante a ninguna de estas funciones. strlen("Hola") no es válida. A continuación se presenta otro ejemplo. #include #include void main() { char s1[10], s2[10]; strcpy(s1,"abc"); strcpy(s2,"def"); strcat(s1,s2); printf("%u\n",strlen(s1)); //imprime el número 6 printf(s1); //imprime abcdef if(strcmp(s1,s2)!=0) printf("\n No son Iguales"); getchar(); }
Algunas funciones que manipulan cadenas están disponibles a continuación: strcat strchr strrchr strcmp strncmp stricmp strncpy strlen strlwr strpbrk strstr
Añade una cadena al final de otra Localiza un caracter en una cadena, buscando desde el principio Localiza un caracter en una cadena, buscando desde el final Compara dos cadenas numéricamente ('a'!='A') Compara los n primeros caracteres de dos cadenas numéricamente Compara dos cadenas ignorando su forma (mayus./minus.) Copia los n primeros caracteres de una cadena en otra Devuelve la longitud de una cadena Reemplaza letras mayúsculas con minúsculas Encuentra la primera ocurrencia de algún caracter en dos arreglos Busca una cadena dentro de otra
NOTA: Asegúrese de que el tamaño de los arreglos de cadenas sean acordes con el tamaño de las cadenas que se manipulen.
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7. PUNTEROS Este capítulo cubre un de los más importantes y más problemáticos rasgos de C, el puntero. Un puntero es básicamente la dirección de un objeto en el programa.
INTRODUCCION A LOS PUNTEROS Un puntero es una posición de memoria (variable) que guarda la dirección de otra posición de memoria. Por ejemplo, si una variable puntero a contiene la dirección de la variable b, entonces a apunta a b. si b es una variable que está en la posición 100 de la memoria. Entonces a debería contener el valor 100. La forma general para declarar una variable puntero es la siguiente: type *NombreVariable;
En un puntero type es uno de los tipos de datos validos en C. Este especifica el tipo de variables a las cuales NombreVariable puede apuntar. Usted habrá notado que NombreVariable va precedido por un asterisco *. Este le informa al compilador que NombreVariable es una variable puntero. Por ejemplo, la siguiente declaración crea un puntero a un tipo entero. int *ptr;
Los dos operadores especiales que están asociados con los punteros son *, &. La dirección de una variable puede ser accesada colocando antes de la variable el operador &. El operador * retorna el valor de la dirección apuntada por la variable. Por ejemplo: #include <16F84A.h> #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT #use delay(clock=4000000) #use RS232 (Baud=9600, xmit=pin_a3, RCV=pin_a4) void main(void) { int *a,b; //más de 1 byte puede ser asignado a a b = 6; a = &b; printf("%d",*a); }
NOTA: por defecto, el compilador emplea 1 byte para punteros. Esto significa que solo las posiciones de 0 hasta 255 pueden ser apuntadas. Para partes con una memoria más extensa es necesario usar un puntero de 2 bytes (16 bits). Para seleccionar un puntero de 16 bits, use la siguiente directiva: #device *=16
Sea consciente de que más código ROM se generara debido a que la aritmética de 16 bits es menos eficiente. La primera instrucción declara dos variables: a, que es un puntero a entero y b, que es un entero. La siguiente instrucción asigna el valor 6 a b. Lugo la dirección de b ( &b) es asignada a la variable puntero a. Esta línea puede entenderse como la asignación de a a la dirección de b. Finalmente, el 58
valor de b se imprime en pantalla usando el operador * con la variable puntero a. Esta línea puede imprimir el valor de la dirección apuntada por a. este proceso de referenciar un valor a través de un puntero es llamado direccionamiento indirecto. Un ejemplo grafico se muestra a continuación: Dirección: Variable: Contenido:
100 i 3
102 j 5
104 k -1
106 ptr 102
int i, j, k; int *ptr;
Inicialmente, i es 3, &i es 100 (la dirección de i). Como ptr contiene el valor 102, *ptr es 5 (el contenido de la dirección 102). Es además posible asignar un valor de posición de memoria usando un puntero. Por ejemplo, reestructuremos el programa anterior de la siguiente manera: #include <16F84A.h> #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT #use delay(clock=4000000) #use RS232 (Baud=9600, xmit=pin_a3, RCV=pin_a4) void main(void) { int *a,b; a = &b; *a=6; printf("%d",b); }
En este programa, primero asignamos la dirección de la variable b en a, después asignamos un valor a b usando a. La línea *a=6; puede entenderse como la asignación del valor 6 a la posición de memoria apuntada por a. obviamente, el uso de punteros en los dos ejemplos anteriores no es necesario pero ilustran los usos de los punteros.
Ejercicio 1. Escriba un programa en Microsoft Visual C++ Express® donde con un lazo for realice una cuenta de 0 a 9 e imprima los números en pantalla. Imprima los números empleando un puntero.
RESTRICCIONES PARA PUNTEROS En general, los punteros pueden tratarse como variables. Sin embargo, existen algunas pocas reglas y excepciones que se deben tener en cuenta. En adición de los operadores *, &, hay solo otros cuatro operadores que se pueden aplicar a punteros: +, ++, -, --. Solo cantidades enteras pueden sumarse o restarse de variables puntero. Cuando es incrementada una variable puntero, este apunta a la siguiente posición de memoria. Si por ejemplo asumimos que la variable puntero p contiene la dirección 100, después de que la instrucción p++; se ejecuta, p tendrá el valor 102 asumiendo que los enteros tienen un tamaño de 2 bytes. Si p hubiera sido un puntero tipo float, p contendría el valor 104 después del 59
incremento asumiendo que los números en punto flotante tienen un tamaño de 4 bytes. El único puntero que aparece como se espera es el de tipo char, debido a que los caracteres tienen un tamaño de 1 byte. Usted puede sumarle o restarle cualquier valor entero que quiera, a un puntero o desde un puntero. Por ejemplo, la siguiente instrucción: int *p; . p = p+200;
Causa que p apunte desde la posición de memoria actual 200 posiciones más adelante. Es posible incrementa o decrementar tanto el puntero como el objeto al cual apunta. Debe ser cuidadoso cuando incrementa o decrementa el objeto apuntado por el puntero. ¿Qué cree usted que haga la siguiente instrucción si el valor de p es 1 antes de que la instrucción se ejecute? *p++;
Esta instrucción obtiene al valor apuntado por p, luego incrementa p. para incrementar el objeto que es apuntada por un puntero, use la siguiente instrucción: (*p)++;
El paréntesis causa que el valor apuntado por p se incremente. Esto debido a la precedencia de * versus ++. Los punteros también pueden usarse en operaciones relacionales. Sin embargo, estos solo tienen sentido si el puntero si los punteros están relacionados los unos con los otros, por ejemplo, si apuntan al mismo objeto. Los punteros no se pueden crear en ROM. Por ejemplo, la siguiente instrucción es ilegal: char const nombre[5] = "JOHN"; . ptr=&nombre[0];
Esta es válida sin el const, el cual pone el dato en ROM.
Ejercicios 1. Declare las siguientes variables y asigne sus direcciones a la variable puntero. Imprima el valor de cada variable usando %p. Luego incremente cada puntero e imprima el valor de la variable nuevamente. ¿Cuáles son los tamaños de cada tipo de dato en su ordenador? char *cp,ch; int *ip,i; float *fp,f; double *dp,d;
2. ¿Cuál es el error en el siguiente fragmento de código? 60
int *p,i; p = &i; p = p/2;
PUNTEROS Y ARREGLOS En C, punteros y arreglos están relacionados y son algunas veces intercambiables. Es la relación entre estos dos lo que hace el poder de C cada vez más aparente. Si usted emplea el nombre de un arreglo sin el índice, entonces está usando un puntero que direcciona al comienzo del arreglo. En el capitulo anterior, se uso la función gets(), con la cual nosotros solo pasamos el nombre de la cadena. Lo que actualmente se pasa a una función, es un puntero al primer elemento de la cadena. Nota importante: cuando un arreglo se entrega a una función, solo un puntero que direcciona al primer elemento es entregado; estos no pueden crearse para usarse con arreglos constantes o estructuras. Debido a que el nombre de un arreglo sin un índice es un puntero, puede asignar ese valor a otro puntero. Esto te permitirá acceder al arreglo usando la aritmética puntero. Por ejemplo: #include int a[5]={1,2,3,4,5}; void main(void) { int *p,i; p=a; for(i=0;i<5;i++) printf("%d",*(p+i)); getchar(); }
Este es un programa claramente válido en C. Abra notado que en la función printf() usamos *(p+i), donde i es el índice del arreglo. Además se habrá sorprendido del hecho de que podemos colocar un índice al puntero como si este fuera un arreglo. El siguiente programa también es válido. #include int a[5]={1,2,3,4,5}; void main(void) { int *p,i; p=a; for(i=0;i<5;i++) printf("%d",p[i getchar(); }
Una cuestión a recordar es que un puntero solo podrá indexarse cuando este apunte a un arreglo. Debido a que los punteros a arreglos direccionan solo al primer elemento o base de la cadena, es invalido incrementar el puntero. Por lo tanto, la instrucción p++; será invalida utilizándola en el programa anterior.
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Ejercicios 1. ¿El siguiente segmento de código es correcto? int cont[10]; . cont = cont+2;
2. ¿Qué valor imprime el siguiente segmento d código? int valor[5]={5,10,15,20,25}; int *p; p = valor; printf("%d",*p+3);
PASANDO PUNTEROS A FUNCIONES En el capítulo 3, hablamos acerca de las dos formas en las que los argumentos podían pasar a las funciones, llamado por valor y llamado por referencia. El segundo método pasa la dirección a la función, o en otras palabras un puntero es pasado a la función. En este punto cualquier cambio hecho a las variables empleando el puntero cambiara el valor de la variable desde la rutina de llamado. Los punteros pueden pasarse a funciones al igual que otras variables. El siguiente ejemplo muestra como pasar una cadena a una función usando punteros. #include <16F84A.h> #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT #use delay(clock=4000000) #use RS232 (Baud=9600, xmit=pin_a3, RCV=pin_a4) void puts(char *p); void main(void) { puts("Microchip es genial!"); } void puts(char *p) { while(*p) { printf("%c",*p); p++; } printf("\n"); }
En este ejemplo, el puntero p direcciona al primer caracter de la cadena, la letra “M”. La instrucción while(*p) es testeada en búsqueda de la condición vacio (null) al final de la cadena. Cada vez que pasa a través del lazo while, el carácter que es apuntado por p se imprime. Luego p se incrementa para apuntar al siguiente caracter de la cadena. Otro ejemplo de pasar un puntero a una función es el siguiente: void IncBy10(int *n) { *n += 10; } void main(void)
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{ int i=0; IncBy10(i); }
El ejemplo anterior puede reescribirse para mejorar la legibilidad, usando una clase especial de parámetros de puntero llamado parámetro de referencia. void Incby10(int & n) { n += 10; } void main(void) { int i=0; Incby10(i); }
Ambos ejemplos muestran como retornar un valor desde una función por medio de la lista de parámetros.
Ejercicios 1. Escriba un programa que pase un valor tipo float a una función. Dentro de esta función, el valor -1 se asigna al parámetro de la función. Después que la función retorna al main, imprime el valor de la variable float. 2. Escriba un programa que el puntero fl a una función. Dentro de la función, el valor -1 se asigna a la variable. Después que la función retorna al main, imprime el valor de la variable.
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8. ESTRUCTURAS Y UNIONES Las estructuras y uniones representan dos de los más importantes tipos de datos definidos por usuario que tiene C. Las estructuras son un grupo de variables relacionadas que pueden tener diferentes tipos de datos. Las uniones son un grupo de variables que comparten el mismo especio de memoria.
INTRODUCCION A LAS ESTRUCTURAS Una estructura es un grupo relacionado de elementos o ítems que pueden ser accesados a través de un nombre común. Cada ítem dentro de una estructura tiene su propio tipo de dato, y pueden ser diferentes entre ellos. C define las estructuras de la siguiente manera: struct NombreEstructura { tipo elemento1; tipo elemento2; . tipo elementoN; } ListaVariables;
La palabra clave struct le informa al compilador que una estructura está por definirse. Dentro de la estructura cada type es uno de los tipos de datos validos en C. estos tipos no tienen que ser los mismos. NombreEstructura es el nombre con el cual vamos a identificar la estructura. ListaVariables declara algunas variables que tienen un tipo de dato de la estructura. ListaVariables es opcional. Cada uno de los elementos en la estructura es referenciado comúnmente como un campo o miembro. Nosotros nos referiremos a estos como miembros. En general, la información almacenada en una estructura lógicamente debe estar relacionada. Por ejemplo, usted podría emplear una estructura para guardar el nombre, dirección y número telefónico de todos sus clientes o compañeros. El siguiente ejemplo es para una referencia bibliográfica en una biblioteca. struct ReferenciaBib { char autor[40]; char titulo[40]; char editorial[40]; unsigned int pag; unsigned char rev; } tarjeta;
En este ejemplo, el nombre de la estructura es ReferenciaBib. Este no es el nombre de una variable, solo el nombre de este tipo de estructura. La variable tarjeta es declarada como una estructura del tipo ReferenciaBib. Para acceder a cualquier miembro de la estructura, se debe especificar tanto el nombre de la variable como el nombre del miembro. Estos nombres deben separase con un punto (.). Por ejemplo, para acceder al miembro titulo de la estructura ReferenciaBib, usted debe usar tarjeta.titulo donde tarjeta es el nombre de la variable y titulo es el miembro.
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El operador es empleado para acceder a miembros de una estructura. Para imprimir el miembro autor de la estructura ReferenciaBib, usted debe escribir lo siguiente: printf("El autor es %s\n",tarjeta.autor);
En memoria la estructura ReferenciaBib se parece a lo siguiente: autor
40 bytes
titulo editorial pag rev
40 bytes 40 bytes 2 bytes 1 byte
Si usted quiere obtener la dirección del miembro pag de la estructura debe usar &tarjeta.pag. Si quiere imprimir el nombre de la editorial, debe usar printf("%s",tarjeta.editorial). ¿Qué pasa si usted quiere acceder a un elemento especifico del título, por ejemplo la tercera letra de la cadena?, entonces debe usar: Tarjeta.titulo[2];
El primer elemento del título esta en 0, el segundo en 1 y, finalmente el tercero esta en 2. Una vez usted ha definido una estructura, puede crear más variables de estructura en cualquier lugar del programa de la siguiente manera: struct NombreEstructura ListaVariables;
Por ejemplo, si la estructura ReferenciaBib se definiera al comienzo del programa, usted podría definir dos variables más de la siguiente manera: struct ReferenciaBib liro, lista;
C le permite declarar arreglos de estructuras de la misma manera que cualquier otro tipo de dato. El siguiente ejemplo declara un arreglo de 50 elementos para la estructura ReferenciaBib. struct ReferenciaBib grande[50];
Si usted quiere acceder a una estructura individual dentro del arreglo, debe indexar la variable estructura (i.e grande[10]). ¿Cómo puede acceder al miembro titulo del elemento 10 del arreglo estructura grande?, de la siguiente manera: Grande[9].titulo;
Las estructuras también pueden pasarse a funciones. Una función puede retornar una estructura de la misma manera que cualquier otro tipo de dato. También puede asignar valores de una estructura a otra simplemente usando una asignación. El siguiente fragmento es perfectamente válido: struct temp { int a; float b; char c;
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} var1,var2; var1.a=37; var2.b=53.65; var2 = var1;
Después que este fragmento de código ejecuta la estructura, la variable var2 tendrá el mismo contenido de la variable var1. El siguiente es un ejemplo de cómo inicializar una estructura. struct ejemplo { char nombre[50]; char ch; int i; } var1[2]={"Rodger", 'Y',27,"Jack",'N',30};
NOTA: Cuando pasa una estructura a una función, toda la estructura pasa empleando el método llamado por valor. Por consiguiente, cualquier modificación hecha a la estructura en la función no afectara el valor de la estructura en la rutuna de llamado. El número de elementos tampoco afecta la forma en la cual es pasada a una función. Un ejemplo de estructura empleándola sobre un PIC para configurar una interfaz con LCD podría ser el siguiente: struct cont_pins { boolean en1; //habilita para todos los displays boolean en2; //habilita para displays de 40x4 boolean rs; //selector de registro int data:4; } cont; #byte cont = 8; //control sobre el puerto d
Este pone la estructura para cont_pins para luego ser manejada dentro del programa NOTA: La notación :4 en data indica que se van a utilizar 4 bits par ese elemento. En este caso D0 será en1, y D3-D6 serán los datos. void LcdSendNibble(byte n) { cont.data=n; //dato actual delay_cycles(1); //retardo cont.en1=1; //pone la linea en1 en ALTO delay_us(2); //retardo de tiempo cont.en1=0; //pone la linea en1 en BAJO }
Ejercicios 1. Escriba un programa que tenga una estructura con un variable carácter y una cadena de 40 caracteres. Lea un carácter desde el teclado y guárdelo en la primera variable usando getch(). Lea una cadena y guárdela en la segunda variable usando gets(). Por último imprima los valores de cada miembro en pantalla. 66
2. ¿En el siguiente fragmento de código cual es el error? struct tipo { int i; long l; char str[50]; } s; . . i = 10;
PUNTEROS A ESTRUCTURAS Algunas veces es útil poder acceder a una estructura a través de un puntero. Punteros a estructuras son declarados de la misma manera que punteros a otros tipos de datos. Por ejemplo, el siguiente fragmento de código declara una variable del tipo estructura p y un puntero a estructura q con el tipo de estructura temp. struct temp { int i; char ch; } p,q;
Empleando esta definición de la estructura temp, la instrucción q=&p es perfectamente valida. Dado que q apunta a p, debe usar el operador flecha como se muestra a continuación: q->i=1;
Esta instrucción asigna el valor de 1 al número i de la variable p. Note que el operador flecha es un signo menos seguido del signo mayor que sin ningún espacio entre estos. Debido a que C pasa toda la estructura a una función, estructuras largas pueden reducir la velocidad de ejecución del programa debido a la gran cantidad de datos transferidos. Por esta razón, es fácil pasar un apuntador a estructura a la función. NOTA: Cuando se accese a un miembro de una estructura empleando una variable, use el punto. Cuando accese a un miembro de una estructura empleando un puntero a estructura, usted debe usar el operador flecha. El siguiente ejemplo muestra como un puntero a estructura debe inicializase: #include <16F84A.h> #include #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT #use delay(clock=4000000) #use RS232 (Baud=9600, xmit=pin_a3, RCV=pin_a4) struct s_type { int i; char str[40]; } s,*p;
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void main(void) { p=&s; s.i=10; p->i=10; strcpy(p->str,"Utilizo estructuras"); printf("%d %d %s",s.i,p->i,p->str); }
Las dos líneas
y
son equivalentes.
s.i=10 p->i=10 Ejercicios 1. ¿El siguiente segmento de código es correcto? struct s_type { int a; int b; } s, *p; void main(void) { p=&s; p.a=100; }
2. Escriba un programa que cree un arreglo de estructuras de tamaño 3 para las familias de PIC básicas. Necesitara cargar la estructura con un dispositivo PIC12, PIC16 Y PIC 18. El usuario seleccionara la estructura a imprimir usando el teclado para entrar 1, 2, o 3. El formato de la estructura será el siguiente: struct PIC { char nombre[20]; unsigned char progmem; unsigned char datamem; char rasgo[80]; };
ESTRUCTURAS ANIDADAS Hasta ahora, usted solo ha visto que los miembros de una estructura son uno de los tipos de datos de C. sin embargo, los miembros de las estructuras también pueden ser otras estructuras. A esto se le llama estructuras anidadas. Por ejemplos: #define NumerodePICS 25 struct PIC { char nombre[40]; unsigned char progmem; unsigned char datamem; char rasgo[40]; }; struct productos { struct PIC dispositivos[NumerodePICS]; char tipoEncapsulado[40];
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float precio; } lista1;
La estructura productos tiene tres elementos: un arreglo de la estructura PIC llamado dispositivos, una cadena que tiene el tipo de encapsulado, y el precio. Estos elementos pueden accesarse usando la variable lista1.
INTRODUCCION A LAS UNIONES Una unión es definida como una posición de memoria sencilla que es compartida por dos o más variables. Las variables que comparten la misma posición de memoria pueden tener diferentes tipos de datos. Sin embargo, solo podemos usar una variable a la vez. Una unión se parece mucho a una estructura. La forma general de una unión es la siguiente: union NombreUnion { tipo elemento1; tipo elemento2; . . tipo elementoN } ListaVaribles;
Nuevamente, NombreUnion es el nombre que le damos a la unión y ListaVariables son las variables que son del tipo unión NombreUnion. La diferencia entre uniones y estructuras es que cada miembro de una unión comparte el mismo espacio. Por ejemplo, la siguiente unión contiene tres miembros: un entero, un arreglo de caracteres, y un tipo double. union u_type { int i; char c[3]; double d; } temp;
La manera en que una unión aparece en memoria se muestra a continuación. Usaremos el ejemplo anterior para ilustrar una unión. El entero emplea dos bytes, el arreglo utiliza tres bytes y el tipo double emplea cuatro bytes. -----------------------------tipo ----c[2]----
----c[1]----
double---------------------------- ----c[0]----
---------entero(int)---------
Elemento0
Elemento1
Elemento2
Elemento3
Accesar los miembros de la unión se realiza de la misma manera que como en las estructuras, se emplea el punto (.). La instrucción temp.i accesa al miembro tipo entero de dos bytes. Si quiere acceder a una unión a través de un puntero, debe usar el operador flecha (->) como se hizo para las estructuras. Es importante notar que el tamaño de la unión es establecido en tiempo de compilación acomodándolo al miembro más grande de la unión. Asumiendo que los tipos double tienen cuatro bytes de tamaño, la unión temp tendrá un tamaño de cuatro bytes. 69
Un buen ejemplo de la aplicación de las uniones es cuando un Microcontrolador de 8-bits tiene un conversor A/D externo de de 12-bits conectado a un puerto serie. El Microcontrolador lee el A/D en dos bytes. Entonces nosotros podríamos configurar una unión que tenga dos unsigned char y un signed short como miembros. union muestra { unsigned char bytes[2]; }
signed short palabra;
Cuando quiera leer al A/D, leerá dos bytes desde el A/D y los almacenara en el arreglo bytes. Entonces, cuando quiera usar la muestra de 12-bits deberá usar el miembro palabra para acceder al número de 12-bits.
Ejercicios 1. ¿Cuáles son las diferencias entre una estructura y una unión? ¿Cuáles son las similitudes? 2. Escriba un programa que tenga una unión con un miembro long int y un arreglo de caracteres de cuatro bytes. Su programa debe imprimir el miembro long int en pantalla un byte a la vez.
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9. LENGUAJE C ESPECIFICO PARA PIC Habiendo estudiado las bases de C, es tiempo para continuar con las instrucciones, funciones y operaciones relacionadas con el PIC. El compilador C de CCS® tiene un extenso set de funciones que ahorran tiempo, y aceleran el proceso de aprendizaje para los estudiantes y programadores principiantes.
ENTRADAS Y SALIDAS Los puertos de entrada/salida del PIC están compuestos por dos registros: PORT y TRIS. Estos son designados dependiendo de la disponibilidad de puertos del PIC en cuestión: PORTA, B, C, D, E y TRISA, B, C, D, E. Un PIC de 8 pines tiene un solo registro GPIO y un TRIS para 6 líneas I/O. el PIC16F84A posee 2 puertos (13 líneas I/O) por lo que tiene los siguientes registros: PORTA, PORTB, TRISA, TRISB. El puerto A tiene de 5 a 6 líneas dependiendo del PIC, las cuales pueden configurarse como entradas o como salidas. Esto se hace por medio del registro TRISA, las entradas son configuradas con un 1 y las salidas con un 0. En Assembler para configurar individualmente los pines como entrada o salida se utilizan las instrucciones BSF o BCF. Además para leer el puerto se emplea la siguiente instrucción MOVF
PORTA,W. NOTA: en dispositivos con conversores A/D, asegúrese que el registro ADCON1 está configurado correctamente, la configuración I/O por defecto es ANALOGICO. El compilador C puede interrumpir entradas y salidas de muchas maneras: fija, rápida, o estándar. En el modo estándar, el registro TRIS es configurado antes de cada operación I/O. esto añade líneas a un programa y por lo tanto disminuye la velocidad, pero mejora la parte de seguridad del código asegurando que las líneas I/O estén siempre como se especificaron. El modo I/O rápido habilita al usuario para configurar la dirección del puerto y este permanece así hasta que sea redefinido. El compilador no añade líneas de código para configurar la dirección del puerto antes de cada operación I/O. El siguiente ejemplo configura el puerto B como entrada y luego lee su valor: set_tris_b(0xff); //Puerto B como entrada b_valor = portb; //lee puerto B
El enmascaramiento de bit se consigue fácilmente mediante la adición de & y el patrón de la máscara después del nombre del puerto. b_valor = portb & 0b00000011; //enmascara los bits no deseados
El valor almacenado en b_valor puede usarse para establecer un valor de retorno a una función. Lo siguiente es el conjunto de una función empleada para leer algunos dip switches y establecer una velocidad de transmisión (baudios) para una rutina común.
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byte bd_sw_get() //selección de velocidad de transmisión { byte b_rate; b_rate = portb & 0b00000011; //enmascara los bits no deseados switch(b_rate) { case 0: set_uart_speed(1200); break; case 1: set_uart_speed(2400); break; case 2: set_uart_speed(4800); break; case 3: set_uart_speed(9600); break; } }
Cuando configuramos el puerto B, es aconsejable establecer las condiciones del puerto antes que el registro TRIS. Esto previene que el puerto genere una condición no requerida antes de que sea configurado. Cuando configure los bits en el registro o puertos, trabaje en forma binaria, esto hará que su código fuente sea más fácil de escribir para usted y más fácil de entender para otros. La manipulación de datos desde y hacia los puertos I/O se realiza de forma sencilla con el uso de las numerosas funciones construidas. Sobre el nivel de bit se tienen las siguientes: bit_set(variable, bit); bit_clear(variable, bit); bit_test(variable, bit);
//se emplea para poner en ALTO un bit //se emplea para poner en BAJO un bit //se emplea para testear un bit
Las tres funciones anteriores pueden aplicarse sobre variables y I/O b = input(pin); output_bit(pin, value); output_float(pin); output_high(pin); output_low(pin);
//obtiene //pone un //pone un //pone un //pone un
el estado o valor de un pin pin del puerto en un valor especifico pin como entrada o flotante pin de salida en ALTO pin de salida en BAJO
Sobre el puerto completo se emplean las siguientes instrucciones: port_b_pullups(true/false);
Habilita o deshabilita las resistencias de pullup internas para el puerto B set_tris_a(value);
Establece la combinación de entradas y salidas para un puerto dado (ponga 1 para entradas y 0 para salidas). Esta función aplica para todos los puertos. El registro de dirección de puerto (TRIS) es configurado cada vez que un puerto es accesado a menos que las siguientes directivas del preprocesador se usen: #use fast_io(port)
Deja el estado del puerto sin cambios a menos que se reconfigure #use fixed_io(port_outputs=pin, pin)
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Permanentemente configura el registro TRIS para el puerto #use standard_io(port)
Por defecto para configurar el puerto cada vez que este se use.
MEZCLANDO C Y ASSEMBLER Habrá momentos en los cuales código en Assembler será requerido en nuestro programa escrito en C. Buscando código compacto, limitaciones en temporizaciones, o simplemente porque se necesita alguna rutina especial. El siguiente ejemplo encuentra la paridad de un valor d pasado a una rutina cuyo valor retornado es asignado a la variable a al momento de realizar e l llamado. BuscaParidad(byte d) { byte cont; #asm Movlw 8 Movwf cont clrw bucle: xorwf d,w rrf d,f decfsz cont,f goto bucle movwf _return_ #endasm } void main(void) { byte a,d=7; a=BuscaParidad(d); }
Cuando se compila, el programa luce de la siguiente manera: BuscaParidad(byte d) { byte cont; #asm
0005: MOVLW 0006: MOVWF 0007: CLRW 0008: XORWF 0009: RRF 000A: DECFSZ 000B: GOTO #endasm 000C: MOVWF 000E: GOTO } void main(void) { 0011: MOVLW 0012: MOVWF byte a,d=7; a=BuscaParidad(d);
8 cont 27,W 27,F 28,F 008 21 016
07 26
73
0013: 0014: 0015: 0016: 0017:
MOVF MOVWF GOTO MOVF MOVWF
26,W 27 005 21,W 25
}
Set de instrucciones para el PIC16F84A Las 35 instrucciones fundamentalmente se dividen en tres tipos. Esta división viene dada por el tipo de datos con los que trabajan: Instrucciones orientadas a los registros o bytes (byte-oriented operations). Instrucciones orientadas a los bits (bit-oriented operations). Operaciones con literales y de control (literal and control operations). Las 35 instrucciones ó mnemónicos de la gama media de Microchip® las encontraremos resumidas en las siguientes tablas. w es el registro acumulador, f representa un registro cualquiera y C, DC, Z los flags (banderas) del registro STATUS. Tabla 5. Instrucciones orientadas a registros
Instrucciones orientadas a registros MNEMÓNICO
DESCRIPCIÓN
OPERANDOS ADDWF f,d
w + f
d
→
00 0111 dfff ffff C, DC, Z
1
1,2
00 0101 dfff ffff
Z
1
1,2
f,d
CLRF
f
00 h →
f
00 0001 1fff ffff
Z
1
2
CLRW
-
00 h →
w
00 0001 0xxx xxxx
Z
1
-
COMF
f,d
00 1001 dfff ffff
Z
1
1,2
1
1,2
INCF
f f -
1 →
f,d
INCFSZ f,d IORWF MOVF
f,d f,d
MOVWF
f
NOP
→
Complemento de f → d
f,d
DECFSZ f,d
d
BANDERAS NCIC NOTAS
ANDWF
DECF
w AND f
CÓDIGO OP
f
+ 1 →
d
00 0011 dfff ffff
Z
d (si es 0 salta)
00 1011 dfff ffff
Ninguna
f
d
00 1010 dfff ffff
Z
d (si es 0 salta)
00 1111 dfff ffff
Ninguna
00 0100 dfff ffff 00 1000 dfff ffff
Z Z
1 1
1,2 1,2
00 0000 1fff ffff
Ninguna
1
-
1 →
+ 1 →
w OR f → d f → d w
→
f
1(2) 1,2,3 1
1,2
1(2) 1,2,3
-
No operación
00 0000 0xx0 0000
Ninguna
1
-
RLF
f,d
Rota f izq por carry → d
00 1101 dfff ffff
C
1
1,2
RRF
f,d
Rota f dcha por carry → d
00 1100 dfff ffff
C
1
1,2
SUBWF
f,d
00 0010 dfff ffff
C,DC,Z
1
1,2
SWAPF
f,d Intercambia nibbles de f → d 00 1110 dfff ffff
Ninguna
1
1,2
XORWF
f,d
Z
1
1,2
f - w
d
→
w XOR f
→
d
00 0110 dfff ffff
Fuente:http://perso.wanadoo.es/pictob/instrucciones.htm
74
Tabla 6. Instrucciones orientadas a bit
Instrucciones orientadas a bit MNEMÓNICO OPERANDOS
DESCRIPCIÓN
CÓDIGO OP
BANDERAS NCIC NOTAS
BCF
f,b
Pone a 0 bit b de registro f
01 00bb bfff ffff
Ninguna
1
1,2
BSF
f,b
Pone a 1 bit b de registro f
01 01bb bfff ffff
Ninguna
1
1,2
BTFSC f,b Salto si bit b de reg. f es 0 01 10bb bfff ffff
Ninguna
1(2)
3
BTFSS f,b Salto si bit b de reg. f es 1 01 11bb bfff ffff
Ninguna
1(2)
3
Fuente:http://perso.wanadoo.es/pictob/instrucciones.htm Tabla 7. Instrucciones con literales y de control
Instrucciones con literales y de control MNEMÓNICO OPERANDOS ADDLW
k
ANDLW
k
DESCRIPCIÓN w +
k
w AND
→ k
w →
w
CALL
k
CLRWDT
-
GOTO
k
IORLW
k
MOVLW
k
RETFIE
-
RETLW
k
RETURN
-
Retorno de una subrutina
SLEEP
-
Modo Standby
SUBLW
k
XORLW
k
Llamada a subrutina
k
Borra temporizador del WDT Ir a dirección
w OR k
k
k
→ w
w
→
Retorno de una interrupción
Retorno con
k
k
en w
- w → w
w XOR
k
→
w
CÓDIGO OP
BANDERAS
NCIC NOTAS
11 111x kkkk kkkk
C,DC,Z
1
-
11 1001 kkkk kkkk
Z
1
-
10 0kkk kkkk kkkk
Ninguna
2
-
00 0000 0110 0100
TO,PD
1
-
10 1kkk kkkk kkkk
Ninguna
2
-
11 1000 kkkk kkkk
Z
1
-
11 00xx kkkk kkkk
Ninguna
1
-
00 0000 0000 1001
Ninguna
2
-
11 01xx kkkk kkkk
Ninguna
2
-
00 0000 0000 1000
Ninguna
2
-
00 0000 0110 0011
TO, PD
1
-
11 110x kkkk kkkk
C,DC,Z
1
-
11 1010 kkkk kkkk
Z
1
-
Fuente:http://perso.wanadoo.es/pictob/instrucciones.htm
MANIPULACION AVANZADA DE BIT El compilador C de CCS® posee un número de funciones enfocadas a la manipulación de bit que se necesitan comúnmente en los programas con PIC. bit_set, bit_clear, y bit_test simplemente ponen en ALTO o BAJO un bit de una variable o testean el estado de un solo bit. La numeración de los bits se realiza dejando el bit menos significativo (la primera posición de derecha a izquierda) como 0 y el bit más significativo como 7.
Shift_left y shift_right desplazan una posición de bit a través de cualquier número de bytes. En adición, estas nos permiten especificar el valor del bit para colocarlo en la posición vacante. Estas funciones devuelven los valores 0 o 1 representando los bits desplazados. Note que,
75
estas funciones consideran el byte menos significativo en memoria como LSB. El segundo parámetro es el número de bytes y el último parámetro es el nuevo bit. Ejemplo: int x[3] = {0b10010001, 0b00011100, 0b10000001}; short bb; //el primer msb de x es: 10000001,00011100,10010001 bb = shift_left(x,sizeof(x),0); // el primer msb de x es: 00000010,00111001,00100010 //bb es 1 bb = shift_left(x,sizeof(x),1); // el primer msb de x es: 00000100,01110010,01000101 //bb es 0
NOTA: El primer parámetro es un puntero. En este caso, debido a que x es un arreglo el identificador sin índice es un puntero. Si se usara una simple variable o estructura, se debe añadir el operador &. Por ejemplo: long y; struct { int a,b,c} z; shitf_left(&y,2,0); shitf_right(&z,3,0);
rotate_left y rotate_right trabajan muy parecido a las funciones de desplazamiento de arriba con la diferencia de que el bit desplazado que sale por uno de los lados es insertado por el otro lado. Por ejemplo: int x[3] = {0b10010001, 0b00011100, 0b10000001}; //el primer msb de x es: 10000001, 00011100, 10010001 rotate_left(x,sizeof(x)); //el primer msb de x es: 00000010, 00111001, 00100011
La función swap intercambia los 4 bits más significativos con los 4 bits menos significativos de un byte. Por ejemplo: int x; x = 0b10010110; swap(x); //x es ahora 01101001
TEMPORIZADORES Todas las gamas de PICs tienen un temporizador (timer) de 8-bits y además algunos PICs tienen dos temporizadores avanzados. Las capacidades se presentan a continuación: rtcc (timer0) = 8Bit.
Se puede incrementar con el reloj interno o con una fuente externa Aplicando un preescaler se puede retrasar su incremento Cuando timer0 se desborda de 255 a 0, una interrupción puede generarse timer1 = 16Bit.
Se puede incrementar con el reloj interno o con una fuente externa Aplicando un preescaler se puede retrasar su incremento Cuando timer1 se desborda de 65635 a 0, una interrupción puede generarse 76
En el modo captura, la cuenta del timer1 puede guardarse en otro registro cuando el estado de un pin de entrada cambia, una interrupción puede generarse En el modo captura, un pin de salida cambia su estado cuando la cuenta alcanza un valor preestablecido, y una interrupción puede generarse Este temporizador se emplea como parte de la generación de PWM (Modulación por anchura de pulsos) timer2 = 8Bit.
Se puede incrementar con el reloj interno o con una fuente externa Aplicando un preescaler se puede retrasar su incremento Cuando timer2 se desborda de 255 a 0, una interrupción puede generarse La interrupción puede retrasarse aplicando un post-escaler, con lo que requiere un cierto número de desbordamientos antes que la interrupción ocurra Este temporizador se emplea como parte de la generación de PWM
En el siguiente ejemplo se usa rtcc (timer0) para temporizar cuanto tiempo dura un pulso en estado ALTO. #include <16F84A.h> #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT #use delay(clock=1024000) #use RS232 (Baud=9600, xmit=pin_a3, RCV=pin_a4) void main(void) { int time; setup_counters(rtcc_internal, rtcc_div_256); //incrementa 1024000/4*256 veces por segundo //o cada milisegundo while(input(PIN_B0)); //espera por estado ALTO set_rtcc(0); while(!input(PIN_B0)); //espera por estado BAJO time = get_rtcc(); printf("tiempo en ALTO = %u ms.",time); }
El siguiente ejemplo emplea el timer1 en el modo captura para temporizar cuanto tiempo le toma al pin C2 cambiar al estado ALTO después de que el pin B0 #include <16F877A.h> #fuses XT,NOWDT, PUT, NOPROTECT #use delay(clock=8000000) #use rs232(baud=9600,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7) #bit capture_1 = 0x0c.2 //registro pir1 //bit 2 = la captura se ha realizado void main(void) { long time; setup_timer_1(t1_internal | t1_div_by_2); //incrementa cada 1 us setup_ccp1(ccp_capture_re); //configura CCP1 para captura en flanco subida capture_1=0; set_timer1(0); output_high(PIN_B0); while(!capture_1);
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time = ccp_1; printf("Tiempo de reaccion = %1u us.",time); }
COMVERSION A/D Los conversores A/D de
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