单片机C语言编程中多位乘法运算问题探讨.pdf

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1、第23卷第4期广东工业大学学报Vol.23No.42006年12月JournalofGuangdongUniversityofTechnologyDecember2006单片机C语言编程中多位乘法运算问题探讨严克剑,张淼,黄先伟(广东工业大学自动化学院,广东广州510090)摘要:本文指出了人们运用C51实现多字节乘法运算时可能忽视的一个问题.通过分析该问题出现的原因,提出了中间变量法、分步运算法和强制数据类型转换法等3种解决方法,实验表明这些方法是可行的.关键词:C51;单片机;乘法运算中图分类号:TP332.3文献标识码:A文章编号:100727162(2006)042002

2、3204[1]C语言既具有一般高级语言的特点,又能直接对计算机的硬件进行操作.KeilC51是德国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统.与汇编相比,C语言在功能、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用.KeilC51继承了C语言对数据有很强的表达能力的优点,具有丰富的运算符,在算术运算和逻辑运算上更体现了汇编不可比拟的优点.由于C5l语言具有强大的数据处理能力和数学运算库函数,当涉及到复杂的数学运算,使用C51语言往往会比较方便.在一般情况下,由C51编译生成的代码不论长度还是程序运行速度均能适应程序要求.利用C51开发单片机系统,

3、不但可以使编程工作量大为减少,而且使软[2]件维护、修改亦变得非常方便.1问题提出在KeilC51中,bit和unsignedchar型变量是机器语言直接支持的,因此两个unsignedchar类型的数据相乘恰好与汇编指令中的“MULAB”相符.使用KeilC51做乘法运算编程,往往只需要利用乘法表达式来编译,只要编译通过KeilC51就会自动地寻找寄存器把运行结果存放在里面.因此,在运用C51来完成乘法运算的时候,编程员通常就是编写一个乘法表达式和把乘积结果赋值给一个存储单元就可以了.而如果乘法运算中的乘数不是unsignedchar型变量,就算是简单的一个乘法表达式也需要调用

4、C51中的库函数;如果乘数是大于255的常量,C51自动地把这个乘数以相应的类型储存起来,由于unsignedchar是8位的,大于255的常量和其他类型的变量一样也需要调用库函数.因此,如果在这些情况下还仅仅是用乘法表达式来编译的话,得到的结果就可能与实际结果不相等.笔者在编程的时候曾经遇上上述情况.例如以下有一段程序,运行之后所得结果gg的值不等于9310000所得的结果.#includemain()收稿日期:2005212212项目基金:广东省科技计划项目(2003C102022)作者简介:严克剑(19822),男,硕士研究生,主要研究方向为控制网络集

5、成.24广东工业大学学报第23卷{unsignedcharaa;unsignedlonggg;aa=9;gg=(aa310000);}本例的实际运算结果应该是90000,但是通过以上程序得到的结果却是24464.通过KeilC51单步运算结果还是24464,与实际结果相差65536,转换为16进制数刚好是10000H,显然这是一个溢出问题.然而通过KeilC51的单步运算可以知道溢出标志OV为零,因此不能运用溢出标志判断,以得到真正的结果.2问题的分析KeilC51编译器在进行优化处理时,总是企图用工作寄存器来存放局部变量的.在执行aa=9语句时,根据C51的存储规则,可以得到R

6、7=9.执行aa310000时,KeilC51要求算术运算的数据类型一样的,这里10000是两个字节的unsignedint方式储存的,这样aa的储存必需扩展成为两个字节的unsignedint方式.因此,KeilC51用两个寄存器存储aa=9,先存低字节,后存高字节,分别为R7=09H、R6=00H,储存10000的寄存器R5、R4分别是10H、27H.这样的话,执行aa310000就变成了两个双字节数相乘,根据C51的运算规则,生成代码得到的反汇编语言代码如下:MOVA,R7MOVB,R5MULABMOVR0,BXCHA,R7MOVB,R4MULABADDA,R0MOVR6,

7、BXCHA,R6MOVB,R5MULABADDA,R6MOVR6,ARET由此可知,代码少运算了一次,也就是原来存放在R6与R4里面的数据没有进行乘法运算,而且没有把第三次运算(原来存放在R5与R6的数据相乘)得到的结果的高8位储存起来,运算得到的结果的低8位存放在R7,次低8位存放在R6.因此,运算的结果不正确.3解决方法针对上述所分析的问题,笔者提出了几种可行的解决方法.以下所列举的3种是已经通过第4期严克剑,等:单片机C语言编程中多位乘法运算问题探讨25实验验证的解决方法.