STM51单片机学习记录（十）unsigned char与bit的陷阱

2024-07-26

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在写DS18B20温度传感器的代码时，我们需要对各种操作写出对应的函数，再在其他函数中将这些函数调用，以此达成更复杂的目的。

例如，我们需要有“发送一位”函数：OneWire_SendBit()。

然后通过循环调用OneWire_SendBit()八次，即可实现“发送字节函数”：OneWire_SendByte()。

逻辑上十分清晰，但在具体写函数的时候，却可能因为unsigned char与bit的细节，导致错误的出现。

下面是具体说明：

先给出OneWire_SendByte()函数的写法：

void OneWire_SendByte(unsigned char Byte){
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++){
		OneWire_SendBit(Byte&(0x01<<i));
	}
}

我们可以看出，OneWire_SendByte()在循环体中调用了8次OneWire_SendBit()，并通过位运算将对应的字节传入OneWire_SendBit()函数中。

再来看一下OneWire_SendBit()函数的写法。首先我们给出OneWire_SendBit()函数需要实现的要求：

下面给出四种不同的OneWire_SendBit()写法：

方法一：

void OneWire_SendBit(unsigned char Bit){
	unsigned char i;
	OneWire_DQ=1;//由于OneWire_SendBit肯定跟在OneWire_Init后面，如果从机应答成功，此时OneWire_DQ=0，因此本句写不写都行
    
    //非if判断法：
	OneWire_DQ=0;
	i = 10;while (--i);	//Delay 23μs，这里小于15μs也行，只要不超过30μs
	OneWire_DQ=Bit;
	_nop_();i = 22;while (--i);//Delay 50μs，这里要求23+50>60
	OneWire_DQ=1;
}

方法二：

void OneWire_SendBit(unsigned char Bit){
	unsigned char i;
	OneWire_DQ=1;//由于OneWire_SendBit肯定跟在OneWire_Init后面，如果从机应答成功，此时OneWire_DQ=0，因此本句写不写都行
    
	//if判断法：
	if(Bit==0){
		OneWire_DQ=0;
		i = 41;while (--i);	//Delay 90μs	
		OneWire_DQ=1;
	}
	else if(Bit==1){
		OneWire_DQ=0;
		i = 4;while (--i);	//Delay 10μs	
		OneWire_DQ=1;
		i = 25;while (--i); //Delay 60μs
	}
}

方法三：

void OneWire_SendBit(unsigned char Bit){
	unsigned char i;
	OneWire_DQ=1;//由于OneWire_SendBit肯定跟在OneWire_Init后面，如果从机应答成功，此时OneWire_DQ=0，因此本句写不写都行
    
	//if判断法：
	if(Bit==0){
		OneWire_DQ=0;
		i = 41;while (--i);	//Delay 90μs	
		OneWire_DQ=1;
	}
	else {
		OneWire_DQ=0;
		i = 4;while (--i);	//Delay 10μs	
		OneWire_DQ=1;
		i = 25;while (--i); //Delay 60μs
	}
}

方法四：

void OneWire_SendBit(unsigned char Bit){
	unsigned char i;
	OneWire_DQ=1;//由于OneWire_SendBit肯定跟在OneWire_Init后面，如果从机应答成功，此时OneWire_DQ=0，因此本句写不写都行
    
	//if判断法：
	if(Bit==1){
		OneWire_DQ=0;
		i = 4;while (--i);	//Delay 10μs	
		OneWire_DQ=1;
		i = 25;while (--i); //Delay 60μs
	}
	else {
		OneWire_DQ=0;
		i = 41;while (--i);	//Delay 90μs	
		OneWire_DQ=1;
	}
}

在上述四种方法中，仅有方法一和方法三是正确的，方法二和方法四均不能正常示数。

我们可以看到，方法一在总线拉低后30μs内将Bit赋值给OneWire_DQ，这样在30μs节点到来的时候从机正常读出OneWire_DQ是1还是0即可。

后三种方法则从需求本身出发，通过if函数来判断传入需要将总线总线拉低多少μs，理论上同样也能达到效果，但却只有第三种方法可以正常示数，这是为什么呢？

原因就在于，我们在OneWire_SendByte()函数中，通过调用OneWire_SendBit()，传入的参数为：Byte&(0x01<<i)，这实际上是一个无符号八位字节型数据，如：0b 1010 1100。

而我们在写OneWire_SendBit()时，可能会由于书写习惯，将Bit形参定义为unsigned char类型，这就使得会导致if判断出现错误：方法二和方法四中均存在if(Bit==1)的判断，而实际上传入的参数并不一定是1，可能是其他的非0值，在逻辑上我们认为其应该与1等价，但程序由于已经预设了传入参数的类型为unsigned char，因此在传入非0非1值时不会执行对应的代码。

在修改传入参数后，方法二和方法四同样可以正常示数了，下面以方法二为例：

void OneWire_SendBit(bit Bit){
	unsigned char i;
	OneWire_DQ=1;//由于OneWire_SendBit肯定跟在OneWire_Init后面，如果从机应答成功，此时OneWire_DQ=0，因此本句写不写都行
    
	//if判断法：
	if(Bit==0){
		OneWire_DQ=0;
		i = 41;while (--i);	//Delay 90μs	
		OneWire_DQ=1;
	}
	else if(Bit==1){
		OneWire_DQ=0;
		i = 4;while (--i);	//Delay 10μs	
		OneWire_DQ=1;
		i = 25;while (--i); //Delay 60μs
	}
}

这是因为当传入参数为Byte&(0x01<<i)时，预设的传入参数的类型为bit型，程序会自动执行类型转换，将unsigned char转换为bit，即将非0非1值转化为1，这样就不会出现问题了。