C Grundlagen. Die Zunahme von integrierter Software innerhalb elektronischer Geräte bedingt enorme Entwicklungskosten.

Transkript

1 C Grundlagen Die Zunahme von integrierter Software innerhalb elektronischer Geräte bedingt enorme Entwicklungskosten. Häufigste Programmiersprache für embedded systems ist Assembler. Ihr Vorteil ist, dass die Prozessoren die Programme wesentlich schneller abarbeiten als andere Programmiersprachen. Ihr Nachteil besteht darin jedoch, dass sie nicht selbst dokumentierend ist und somit unmöglich ist die Programme ohne Kommentare durch andere Programmierer zu erweitern. Selbst der Assemblerprogrammierer wird Probleme bekommen, wenn er dieses Programm nach einigen Monaten erweitern soll. Mit Hochsprachen wie der Programmiersprache C können Programmbibliotheken angelegt werden, wie z.b. die LCD-Steuerung. Dadurch wird es sehr einfach diese Programmbibliothek für den jeweiligen Mikrocontroller anzupassen. Es können bestimmte Programmlösungen modulartig in Projekte integriert werden. Auf diese Weise wird die Entwicklungszeit erheblich verkürzt, da so bestimmte Programmstrukturen von vorherigen Projekten intergriert werden können. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass mit diesen Seiten nicht das Ziel verfolgt wird ein C-Lehrbuch zu ersetzen (Internet & Co. bieten hier reichlich Kurse an). An dieser Stelle sollen lediglich die wichtigsten Befehle der Programmiersprache C speziell für Mikrocontroller beschrieben werden. Dieser "kleine C-Kurs" ist folgendermaßen unterteilt: Datentypen in C Präprozessor Aufbau und Struktur eines C-Programmes Operatoren Kontrollstrukturen Arrays Zeiger Strukturen

2 Datentypen in C Variablen Während der Ausführung eines Programms müssen Daten verschiedenster Art verarbeitet und gespeichert werden. Es wird unterschieden zwischen Ganzzahlen, Zeichen, und Fließkommazahlen. Der Datentyp bestimmt die Größe des zu reservierenden Speicherplatz und gibt an, in welchem internen Format, ein Wert gespeichert wird. Folgende Datentypen gibt es: int char float double long double Speicherklassen int Integer (= engl.: Ganzzahl). Dieser Datentyp dient der Speicherung von ganzen Zahlen und belegt einen Speicherbereich von 2 Byte. Dementsprechend geht der Wertebereich von bis Durch Voranstellen von Attributen lässt sich dieser Grunddatentyp modifizieren. Mögliche Attribute sind: unsigned (= vorzeichenlos), long (= doppelte Länge) short (= kurz) Wird unsigned vorangestellt geht der Wertebereich von 0 bis Voranstellen von short bedingt, dass 2 Byte Speicher belegt werden. Voranstellen von long bedingt, dass 4 Byte Speicher belegt werden. long und short können auch wieder mit unsigned kombiniert werden. char Dient zur Speicherung von einem Zeichen oder ganzen Zahlen. Speicher: 1Byte. Wertebereich: -128 bis Wird unsigned vorangestellt geht der Wertebereich von 0 bis 255. float Dient der Speicherung von Fließkommazahlen. Speicher: 4 Byte Er hat eine Genauigkeit von 6 Stellen und einen Wertebereich von 1.2 E-38 bis 3.4 E+38 Double Dient der Speicherung von Fließkommazahlen. Speicher: 8 Byte 1 Bit Vorzeichen, 11 Bit Exponent, 52 Bit Mantisse. Er hat eine Genauigkeit von 15 Stellen. Wertebereich: 2.3 E-308 bis 1.7 E+308.

3 Long double Stellt man dem Datentyp double ein long voran, werden 10 Byte Speicher belegt. Davon werden das erste Bit für das Vorzeichen, 16 Bit für den Exponenten und 63 Bit für die Mantisse reserviert. Die Genauigkeit beträgt dann 19 Stellen. Wertebereich: 3.4 E-4932 bis 1.1 E Speicherklassen Jedes Objekt z.b. Variable hat ein Attribut Speicherklasse, das üblicherweise als erstes in einer Deklaration angeführt wird. Wenn keine angegeben sind, besitzt das Objekt die Speicherklasse auto. static Durch die Speicherklasse static ist ein Objekt global, jedoch nur im aktuellen C-Modul. Eine static- Variable innerhalb einer Funktion behält ihren Wert bis zum nächsten Funktionsaufruf bei. static int x; extern Durch extern werden externe Objekte, die sich in andere C-Module oder in der Library befinden, im aktuellen C-Modul bekannt gemacht. extern int lcd_zaehler; register Dem Compiler wird mit der Speicherklasse register mitgeteilt, dass diese Variable häufig benötigt wird und der Zugriff darauf optimiert werden sollte. Der Compiler kann z.b. diese Variable in ein Register des Prozessors speichern. Jedoch ist dem Compiler überlassen, was er daraus erzeugt. Sie wird in der Mikrocontroller-Programmierung nicht verwendet. register char zeichen auto Die Speicherklasse auto ist Standard innerhalb von Funktionen, d.h. diese Speicherklasse muss nicht benutzt werden. Die folgenden beiden Beispiele haben die gleiche Wirkung: auto char zeichen; char zeichen; Alle deklarierten Variablen außerhalb von Funktionen sind in allen Modulen eines Programmes bekannt. Variablen innerhalb einer Funktion existieren nur dann, wenn gerade diese Funktion ausgeführt wird. Diese Variablen behalten ihre Werte nicht bis zum nächsten Funktionsaufruf.

4 volatile Mit volatile weist man den Compiler darauf hin, dass der Wert dieser Variable von außerhalb verändert werden kann. Ein externer Prozess kann z.b. eine Interrupt Service Routine sein. Die Speicherklasse garantiert, dass bei jedem Lesezugriff auf diese Variable der Wert immer erneut aus dem Speicher gelesen wird. Sollte ein Interrupt-Routine eine entsprechende Speicherstelle ändern, ohne das jeweilige Register zu ändern, würden beim Auslesen der Variable falsche Werte entstehen, weil der Compiler nicht weiß, ob die Variable in der Interrupt-Routine verändert wurde. Um dies zu verhindern, verwendet man die Speicherklasse volatile. volatile unsigned long wert; const Ein Objekt mit dem Schlüsselwort const (für konstant) muß initialisiert werden und kann anschließend nicht mehr verändert werden. Ihm dürfen insbesondere keine neuen Werte zugewiesen werden. Der Compiler hat die Möglichkeit, const-objekte als normale Variablen in anderen Speicherbereichen zu verwalten. const double PI = ;

5 Präprozessor Bevor in C der Compiler den Quelltext zum Übersetzten bekommt, wird zuerst der Präprozessor aufgerufen, um den Programmcode vorzubereiten. Alle Ausdrücke im Programmcode, die mit einem # (Rautezeichen) beginnen, sind für den Präprozessor bestimmt. Wichtig ist, das Präprozessoranweisungen nicht mit einem Semikolon (;) beendet werden dürfen. Die Präprozessoranweisung ersetzt oder fügt einen Text ein, d.h. sie fügt z.b. eine Headerdatei ein oder ersetzt den Text mit einer symbolischen Konstante. Daneben kann der Präprozessor auch Makros bearbeiten und bestimmte Programmabschnitte steuern. Präprozessoranweisungen Anweisung #include #define #if #undef #elif #else #ifdef #ifndef #endif #error #pragma Bedeutung fügt einen Dateiinhalt ein z.b. eine Headerdatei definiert ein Makro oder eine symbolische Konstante Verzweige in Abhängigkeit von einem Ausdruck Aufheben von Makros, d.h. ab jetzt wird makro nicht mehr ersetzt Weitere Alternative wenn #if nicht zutrifft Alternative wenn #if, #ifdef oder #ifndef nicht zutreffen. Verzeige, wenn eine Präprozessorkonstante definiert wurde. Verzeige, wenn eine Präprozessorkonstante nicht definiert wurde. Abschluß für #if #ifdef oder #ifndef Fehlernachricht ausgeben. Herstellerspezifische Aktionen Dateieinbindung Die #include Anweisung ist eine der meist genutzten Möglichkeiten des Präprozessors. #include "Dateiname.h" Sucht Dateiname.h im aktuellen Verzeichnis #include <Dateiname.h> Sucht in "Standard"-Verzeichnissen Definition von symbolischen Konstanten Die #define Präprozessoranweisung ermöglicht die Definition von symbolischen Namen und Konstanten, z.b. #define PI Mit dieser Anweisung wird erreicht, das der Compiler an allen Stellen im Programm, an denen PI steht die Konstante einsetzt. Die Arbeit mit symbolischen Namen erleichert die Wartung von Programmen und verbessert die Lesbarkeit des Quellcodes. Es können auch Makros definiert werden. Ein Makro sieht ähnlich aus, wie eine Funktion. Allerdings handelt es sich bei dem Ersatztext um C-Anweisungen. #define square (x) (x * x)

6 Bedingte Übersetzung Ein weiterer Einsatzbereich des Präprozessors ist die Steuerung des Übersetzungsprozesses. Gedacht ist dies, um z.b. verschiedene Mikrocontroller mit dem gleichen Programm einzusetzen oder um bestimmte Abschnitte des Programmes ablaufen oder ausblenden zu können, für z.b. eine Fehlersuche. #if (picversion) #include <16C72A.h> #else #include <17C72.h> oder #ifdef DEBUG printf("a hat hier den Wert: %f\n", a); #endif Fehlernachrichten ausgeben Eigene Präprozessor-Fehlermeldungen lassen sich mit #error ausgeben, was außerdem den Compilierungsvorgang abbricht. #ifdef ALARM #error "ALARM" wurde ausgelöst! #endif

7 Aufbau und Struktur eines C-Programmes Nach Definition der C-Umgebung (Präprozessor, Datentypen) wird das Schlüsselwort "main" aufgerufen. Ohne dies wäre der Start eines Programmes nicht möglich. Denn eine main-funktion wird immer benötigt, damit der Compiler weiß, wo er beginnen muss, um das Programm zu übersetzen. Anschließend folgen " ( ) ", die verschiedene Funktionen kennzeichnen. Dann beginnt das eigentliche Programm durch den Blockbegrenzer " ", welcher somit den Blockbeginn darstellt. Um das Programm später zu beenden verwendet man den Blockbegrenzer " " für Blockende. Die geschweiften Klammern " " fassen demnach Anweisungen zu einem Block zusammen. Kommentare können folgendermaßen integriert werden : // Kommentar Kommentare können auch über mehrere Zeilen verlaufen. Mit " /* " beginnt ein Kommentar und mit " */ " endet das entsprechende Kommentar. Die Trennung einzelner Anweisungen erfolgt durch " ; ". unsigned int x,y; void main () y = 7; x = 0; while ( TRUE ) /* Endlosschleife (wird immer bei Mikrocontroller-Programmierung verwendet) */ x++; if (x == y ) printf(" Ereignis wurde ausgelöst! "); Nach dem hier ein einfacher Aufbau eines C-Programmes beschrieben wurde, folgen nun die wichtigsten und effektivsten Hilfsmitteln in C, die Funktionen. name ( Parameterliste, optional ) Vereinbarungen Anweisungen return Funktionswert, optional Dies ist ein Hilfsmittel, um Problemstellungen in kleine Teilprobleme zerlegen zu können. Typische Anwendungen für Funktionen sind immer wiederkehrende Aufgaben zu erledigen. Für die wichtigsten Aufgaben ( z.b. sin,cos,tan,usw.) gibt es bereits Funktionen, die in der C-Programmbibliothek enthalten sind.

8 Die return-anweisung darf an jeder beliebigen Stelle in der Funktion stehen. Durch den Aufruf dieser Anweisung erfolgt sofort der Rücksprung in die aufrufende Funktion. Die return-anweisung kann auch ganz fehlen und der Rücksprung erfolgt erst nach Ende der Funktion ( geschweifte Klammer " " ). Es kann auch ein Wert zurückgegeben werden. Dann wird hinter der return-anweisung in runden Klammern der Funktionswert angegeben. Bevor eine Funktion aufgerufen werden kann, muss diese deklariert werden. Dem Compiler müssen Funktionen immer vor der main()-funktion bekannt sein. Zum #include <stdio.h> void ausgabe(); void main() ausgabe();... void ausgabe() printf("hallo Welt\n");

9 Operatoren Operatoren stellen das Mittel zur Manipulation von Daten dar. Ein simples Beispiel ist der Additionsoperator `+'. Arithmetische Operatoren Arithmetische Kurzform-Operatoren relationale Operatoren Logische Operatoren Bitoperatoren Zuweisungsoperatoren Arithmetische Operatoren: Operatoren Beispiel Bedeutung ++ ++x vorherige Inkrementierung (Erhöhung um 1) ++ x++ nachfolgende Inkrementierung -- --x verherige Dekrementierung (Erniedrigung um 1) -- x-- nachfolgende Dekrementierung + x+2 Addition - x-3 Subtraktion * 3*x Multiplikation / x/4 Division % x%3 Modulo (Divisionsrest) = x = 4 + x Zuweisung Arithmetische Kurzform-Operatoren Operator Beispiel Bedeutung += x += 4 x = x + 4 -= x -= 4 x = x - 4 *= x *= 4 x = x * 4 /= x /= 4 x = x / 4 %= x %= 4 x = x % 4

10 relationale Operatoren Operator Beispiel Bedeutung < x < 4 kleiner als > x > 4 grösser als <= x <= 4 kleiner als oder gleich >= x >= 4 grösser als oder gleich == x == 4 Gleich!= x!= 3 ungleich Logischer Datentyp Mittels der logischen Operatoren ist es möglich zwei oder mehrere Vergleichoperationen auf einmal durchzuführen und als Ergebnis entweder den Wert für wahr oder für falsch zu erhalten. Operator Beispiel Bedeutung!!x logische Negation && x && y logisches UND x y logisches ODER = z = x && y Zuweisung If ( (!X ) && Y) If ( X Y ) Bitoperatoren: Mit den Bitoperatoren können einzelne Bits beeinflusst werden, dabei wird eine Bytevariable mittels dieser Bitoperationen mit einem Bitmuster verknüpft. Operator Beispiel Bedeutung << x << 2 Bits nach links schieben (Multiplikation mit 2er-Potenzen) >> x >> 2 Bit nach rechts schieben (Division mit 2er-Potenzen) & x & 4 bitweises UND ^ x ^ 4 bitweises Exklusiv-ODER (XOR) x 4 bitweises ODER ~ ~x bitweises negieren Beispiel 1: char x,y; char fertig; x = 3; y = x << 2; if (y == 12) fertig = 1;

11 An diesem Beispiel werden die Bits der Variable x um 2 Stellen nach links verschoben, wobei von rechts Nullen nachgezogen werden. Dies entspricht der Multiplikation mit binäre Darstellung der Zahl alle Bits um 2 Stellen nach links verschoben Die Variable y hat nun den Wert 12 ( ). Beispiel 2: x = x & y; Diese Anweisung bewirkt eine bitweise UND-Verknüpfung, d.h. das Ergebnis-Bit ist 1, wenn die Bits der beiden Operanden auch gleich 1 sind, ansonsten 0. In der binären Darstellung sieht das wie folgt aus: binäre Darstellung der Zahl binäre Darstellung der Zahl bitweises UND; Ergebnis: 2 Zuweisungsoperatoren Der einfachste Zuweisungsoperator ist "=". Dabei wird dem linken Operanden der Wert des rechten Operanden zugewiesen wird. Der Wert eines Zuweisungs-Ausdruckes ist der zugewiesene Wert. y = x + 3;

12 Kontrollstrukturen Kontrollstrukturen dienen dazu, ein Problem übersichtlich und strukturiert zu formulieren. Die wichtigsten Kontrollstrukturen sind Auswahl (Entscheidungen) und Schleifen. Dazu kommen noch einige andere Kontrollanweisungen. for - Schleife if - Anweisung switch - Anweisung while - Anweisung do while - Anweisung for - Schleife Bei der for-schleife handelt es sich um eine Schleife, deren Ausführung nach einer vorher bestimmten Anzahl von Durchläufen abbricht. Eine for-schleife hat immer folgende Struktur: for( Initialisierung; Fortsetzungsbedingung; Nachlaufanweisung ) Anweisungen; Bei der Initialisierung wird eine Zählervariable angegeben, die zur Erzeugung der Schleife verwendet wird. Der Anweisungsblock wird dann solange ausgeführt, bis die Fortsetzungs-Bedingung nicht mehr erfüllt ist. Die Nachlaufanweisung gibt an, was am Ende jedes Schleifendurchlaufs geschieht. int i,f[10]; for (i=0;i<10;i++) f[i] = i; Typische Fehler bei der Verwendung einer for-schleife: - Am Ende der Schleife darf kein Semikolon gesetzt werden, ausser es ist gewollt: for (i=1;i<9;i++); Korrekt wäre es: for (i=1;i<9;i++)

13 If - Anweisung Eine 'if'-anweisung wertet einen Bedingungs-Ausdruck aus und verzweigt je nach Wert des Ausdrucks. Sie kann optional einen else-zweig haben. Ist der Wert des Ausdrucks ungleich 0 (true), werden die Anweisungen ausgeführt, sonst werden sie übersprungen und es werden die Anweisungen des else-zweigs ausgeführt (falls vorhanden). Sie hat folgenden Aufbau: if (Ausdruck) Anweisung(en) else Anweisung(en) If (Schalter == 1) printf("schalter ist an"); else printf("schalter ist aus"); Es gibt noch ein Operator, der eine Ähnlichkeit besitzt mit der Kontrollstruktur if ( ) - else. Der ternäre Operator ist jedoch weniger aufwendig zu schreiben und kann mitten in Ausdrücke gesetzt werden. [Bedingung]? [Wert, wenn WAHR] : [Wert, wenn FALSCH] Hier ein Beispiel für ein ternären Operator : x = y<6? 1 : 0; // Wenn y<6 ist, dann ist x =1 sonst 0 Typische Fehler bei der Verwendung einer IF-Abfrage: Ein häufig gemachter Fehler ist if (value = 5). Hier wird der Variablen value der Wert 5 zugewiesen, und der Anweisungsblock wird ausgeführt. Dabei ist es jedoch egal, ob der Wert gleich 5 ist, denn value wird jetzt der Wert 5 zugewiesen. Diese IF-Abfrage ist also immer wahr. Der Compiler zeigt auch keinen Fehler. Die richtige Syntax wäre aber if (value == 5).

14 Switch - Anweisung Zur Mehrfachauswahl ist es anstelle von else-if Ketten oft günstiger die Kontrollstruktur, die für eine solche Mehrfachauswahl vorgesehen ist, zu verwenden. In C heißt diese Kontrollstruktur switch-case. Sie hat folgenden Aufbau: switch (Ausdruck) case Konstante1: Anweisung1; Break; case Konstante2: Anweisung2; Anweisung21; Break; case Konstante3: Anweisung3. break;.. default: Anweisung; Break; Wenn der Ausdruck in der Switch-Anweisung erfüllt ist, wird überprüft, ob der Ausdruck die unterschiedlichen Konstanten beinhaltet. Die Konstanten müssen ganzzahlig bzw. Zeichenketten sein. Die Default-Anweisung ist optional und wird angesprochen, wenn keine der anderen Bedingungen zutrifft. Es ist notwendig nach jeder Mehrfachauswahl eine break-anweisung zu setzen, da sonst die nächste Auswahl mit ausgeführt wird. Switch (Taste) case 1: printf("die Taste ist 1 wurde gedrückt"); break; case 2: printf("die Taste ist 2 wurde gedrückt"); break; case 3: printf("die Taste ist 3 wurde gedrückt"); break; default: printf("es wurde keine gültige Taste gedrückt"); break;

15 While - Anweisung In der While-Schleife wird zunächst eine Bedingung bewertet und danach die abhängige Anweisung ausgeführt: While (bedingung) anweisung1; anweisung2; While (Taste == 1) zeit++; - Fehler durch ein Semikolon am Ende einer While-Anweisung: int i=0; while (i<5);... Durch diesen Semikolon wird immer der Anweisungsblock innerhalb der geschweiften Klammer ausgeführt und hat nichts mehr mit der Bedingung der While-Schleife zu tun. Do while - Anweisung Im Gegensatz zur While-Schleife überprüft die do-while Schleife die Schleifenbedingung nach jedem einzelnen Schleifendurchlauf, so dass diese Art von Schleifen immer einmal durchlaufen wird. do Anweisung1; Anweisung2; while (bedingung); do zeit++; while (Taste == 1);

16 Arrays Alle Datentypen lassen sich zu Feldern anordnen. Die Definition von Feldern unterscheidet sich bis auf die eckigen Klammern, in denen die Feldgröße steht, nicht von einer gewöhnlichen Variablendefinition. Der Zugriff auf Felder erfolgt über den Operator [ ] (eckige Klammern). Alle Felder beginnen mit dem Element 0. Ein Feld, welches mit 10 Elementen definiert wird, hat die erlaubten Indizes von 0 bis 9. void main() int feld[3]; // Definition feld[0] = 1; // an Element 0 wird 1 zugewiesen feld[1] = 2; // an Element 1 wird 2 zugewiesen feld[2] = 3; // an Element 2 wird 3 zugewiesen feld[3] = 4; // Falsche Zuweisung an Element 3 Bei der letzten Zuweisung gibt der Compiler eine Fehlermeldung aus, weil das Array Feld nur insgesamt 3 Elemente durch die Definition besitzt (Element 0,Element 1, Element 2 sind gleich 3 Elemente). Felder mit mehreren Dimensionen werden einfach durch eine weitere Klammer definiert. Ein zweidimensionales Feld z.b. a [2] [3], ein dreidimensionales z.b. a [2] [3] [4] usw.

17 Zeiger in C Während andere Programmiersprachen fast ohne Zeiger (Pointer) auskommen, lebt die Programmiersprache C vom Zeiger. Bei der Übergabe von Variablen an Funktionen, deren Inhalt verändert wird, bei Feldern und bei Strings spielen Zeiger eine wichtige Rolle. Ein Zeiger zeigt auf einen Speicherbereich irgendwo im Speicher. Die Definition eines Zeigers "pointer1" auf einen char sieht so aus: char *pointer1 Der Zugriff auf den Inhalt eines Zeigers geschieht mit dem Dereferenzierungsoperator (oder auch Indirektionsoperator genannt) " * " und mit dem Referenzierungsoperator " & " kann die Adresse eines Objektes gebildet werden. int a; int *b; b = &a; // b erhält die Adresse von a *b = 5; // *a und damit auch b sind gleich 5 *b++; // *a und damit auch b sind gleich 6 a++; // *a und damit auch b sind gleich 7 Wird der Indirektionsoperator vorangestellt, erkennen Sie, dass nicht auf den Zeiger zurückgegriffen werden soll, sondern auf das Datenobjekt, dessen Anfangsadresse sich im Zeiger befindet. Wichtig zu wissen ist, dass Sie verstehen, dass einem Zeiger kein Wert übergeben wird, sondern eine Adresse, um anschließend mit dem Wert dieser Adresse zu arbeiten. Hier ein Beispiel für einen typischen Fehler beim Benutzen von Zeigern: void main () int *pointer1; *pointer1 = 10; Dem Zeiger "pointer1" wurde hier zuvor keine gültige Adresse zugewiesen. Dies bedeutet, dem Zeiger "pointer1" steht beim Start des Programms eine Adresse zur Verfügung, die durch ein zufälliges Bitmuster vom Linker erzeugt wurde. Zeiger werden häufiger als Rückgabewerte von Funktionen bei Strings oder Strukturen verwendet. Also eine effiziente Methode um Datenobjekte aus einer Funktion zurückzugeben. Im folgenden finden Sie ein Beispiel für Zeiger auf Strings: char *string = "Hallo Welt"; Hier zeigt ein Zeiger auf eine Stringkonstante. Der Zeiger zeigt auf die Anfangsadresse dieser Konstante, den Buchstaben 'H'. Hier ein Beispiel für das Verwenden eines Zeigers auf einem String:

18 #include <stdio.h> void ausgabe (char *str) printf("%s\n",str); void main() char *string = "Hallo Welt"; ausgabe(string);

19 Strukturen Es gibt verschiedene Datenstrukturen in der Programmiersprache C. Folgende Themen werden hier erläutert: Struct Zeiger auf Strukturen Bitfelder Union Enum Struct In einer Struktur werden unterschiedliche Datentypen zusammengefasst. Danach kann man auf diese Struktur zugreifen wie auf einfache Variablen. struct typname Datentyp1; Datentyp2; Datentyp3;... Datentyp n; Variablen_Bezeichner (optional) ; Um die Definition und Anwendung besser zu verdeutlichen, folgt ein struct adress char vorname[25]; char nachname[25]; long PLZ; char ort[25]; int geburtsjahr; adressen; Erst in dem Moment, in dem Variablen dieses Typs definiert werden, reserviert der Compiler den Speicherplatz. Später kann auch eine Variablenbezeichnung angegeben werden. Zum struct adress char vorname[25]; char nachname[25]; long PLZ; char ort[25]; int geburtsjahr; ; main() struct adress adressen;... In diesem Beispiel wird eine Struktur mit der Bezeichnung adressen in der Main-Funktion definiert, die 5 Variablen enthält. Die Struktur als Ganzes kann mit adressen angesprochen werden, eine Komponete mit Hilfe einer Punktnotation. Zum

20 adressen.vorname oder adressen.plz Zeiger auf Strukturen Es ist auch möglich, einen Zeiger auf eine Struktur zu definieren. Bei großen Strukturen ist es effektiver, an Stelle der Struktur selbst einen Zeiger auf die Struktur zu übergeben. Ein Zeiger wird folgendermaßen auf eine Struktur definiert: struct StrukturtypName *zeiger Um auf ein Strukturelement zu zugreifen, müssen Sie folgendes schreiben: (*zeiger).strukturelement Für die Übersichtlichkeit gibt es auch eine Vereinfachung : zeiger->strukturelement Hier ein struct zeit int sekunden; int minuten; int stunden; ; void ausgabe( struct zeit *time); main() struct zeit uhrzeit; uhrzeit.sekunden = 20; uhrzeit.minuten = 30; uhrzeit.stunden = 15; uhrzeit.sekunden++; ausgabe (&uhrzeit); void ausgabe ( struct zeit *time) printf (lcd_putc,"zeit: %02u:%02u:%02u",time->stunden,time->minuten,time->sekunden);

21 Bitfelder Innerhalb von Strukturen und Unions, die weiter unten erläutert werden, können auch Bitfelder definiert werden: variable : bit_anzahl Dadurch können Bitfelder Teile einer oder meherer Variablentypen definieren. Zum struct portlayout_b unsigned int rs_lcd : 1; unsigned int rw_lcd : 1; unsigned int enable_lcd : 1; unsigned int unused : 1; unsigned int data_lcd : 4; portb; Mit dieser Definition wird eine Strukturvariable für ein Port in einem Mikrocontroller mit insgesamt 5 Bytes definiert, wenn der Typ int ein Byte ist. Ein großer Nachteil, der in der Mikrocontroller Programmierung entscheidend ist, ist die Speicherplatz Verschwendung für Variablen. Denn es wird nur die Anzahl der angegeben Bits in der Variable verwendet. Die erlaubten Datentypen für Bitfelder nach ANSI-Standard sind signed int, unsigned int und int. Bitfelder sind bei der Mikrocontroller-Programmierung sehr effektiv, sobald der Compiler keine Bitdefinitionen zuläßt. Ein Vorteil ist das direkte Steuern von mehreren Portpins durch Bitfelder. Anwendungen wären z.b. BCD-Code Ausgabe an mehreren Pins und oder die 4-Bit oder 8-Bit Datenausgabe für ein LCD- Display. Union Um einen bestimmten Bereich des Speicherplatzes simultan auf unterschiedlicher Weise benutzen zu können, werden Unions verwendet. Während die Elemente eines Strukturtyps speicherplatzmäßig nebeneinander liegen, liegen die Elemente einer Union alle übereinander. Das heißt die Elemente einer Union teilen sich die gleiche Speicheradresse. Die Syntax ist ähnlich wie bei struct, das Schlüsselwort struct wird durch union ersetzt. // Hier wird ein union definiert union complex long double zahl; char bytes[8]; ; main() union complex werte;... wert.zahl = 30506; // Hier wird das Element zahl beschrieben test.bytes[3] = 3; // Vorsicht: Dadurch wird auch das Element zahl verändert Wie Sie sehen sollte bei unions man immer wissen, welches Element gerade genutzt wird. Dies kann man am besten durch eine Variable im Programm, der als Merker dient.

22 Enum Der Typ enum wird genutzt, um eine Aufzählungsliste zu erstellen. Er wird auch häufig genutzt, um eine Reihe von #define-anweisungen zu definieren: #define eins 1 #define zwei 2 #define drei 3 #define vier 4 Durch den Typ enum wird dieses Beispiel folgendermaßen vereinbart: enum eins=1,zwei,drei,vier; Die Werte der Konstanten beginnen links bei 1 und erhöhen sich nach rechts jeweils um 1 (eins=1, zwei=2, drei=3, vier=4). Hier ein weiteres enum Wochentag Montag, Dienstag, Mittwoch,Donnerstag, Freitag, Samstag, Sonntag ; Wenn keine Werte übergeben werden, bekommt die erste Konstante den Wert 0 und erhöht nach rechts jeweils um 1. Ich verwende immer den enum-typ, um die jeweiligen Bitstellen zu definieren. Zum enum BITSTELLE Bit0=1,BIT1=2,BIT2=4,BIT3=8,BIT4=16,BIT5=32,BIT6=64,BIT7=128 ; Dadurch bekommt man ein sehr guten Überblick, wenn z.b. die Ports eines Mikrocontroller als Einoder Ausgänge definiert werden sollen, anstatt Binär- oder Hexadezimal-Werte bei der Initialisierung anzugeben.