本系列文章希望探讨以硬件为平台讲述C（C++）知识的一个新的途径，改变目前大多数C语言教程仅注重C语言本身的语法规则，而脱离其应用环境的现状。希望读者通过本教程的学习，能够立刻学以致用，真正将所学知识应用到项目实践中。

开发环境：Atmel Studio 7.0

硬件平台：Microchip AVR ATmega168PA

参考教材：C++程序设计（第3版） 谭浩强编著，清华大学出版社

备注：教程仅适合初学者，高手请绕过

 

本文讲述使用Atmel Studio演练“C++程序设计（第3版） 谭浩强编著”教材中例程的方法，当然也可以使用其它的IDE环境去演练这些例程。写作本文的目的是使读者，在C语言学习的开始阶段，不必分心于其它IDE环境，而专注于C语言本身，在本系列教程的后半部分，将应用C（C++）语言直接针对ATmega168PA进行应用设计，这样的安排可以保证读者在整个学习过程中，使用同一种开发环境。

一、项目的建立

可以按照如下步骤建立项目。

1、启动Atmel Studio，如下图所示。

2、文件-新建-项目，如下图所示。

3、在接下来出现的对话框中，选择“GCC C Executable Project”项目类型，在“名称栏”中指明项目名称，在“位置栏”中指明项目的存储路径。在这里特别需要注意的是“名称栏”和“位置栏”中输入的内容，需遵循以下规则：只能由字母、数字和下划线构成，且不能以数字开头。如果违反上述规则，会导致计算机仿真不正常。

4、在接下来出现的对话框中，选择单片机类型，读者一定能够猜到，我们选择的单片机类型为ATmega168PA。上述设置完毕后，我们点击“OK”按钮，Atmel Studio就会为我们自动生成项目了。

二、项目的配置

如果希望使用计算机进行程序仿真，还需进一步设置，步骤如下：

1、在“解决方案资源管理器”中，用右键选择项目名称，在弹出的菜单中，选择“属性”。

2、在出现的“属性”设置文件中，选择“Toolchain（工具链）”-“Optimization（优化）”-“None(-O0)（不优化）”，如下图所示。

3、选择“Tool（工具）”-“Selected debugger/programmer（选择调试编程器）”-“Simulator（仿真）”。上述设置完毕后，需要对“属性”设置文件进行保存操作。

三、教材例程的改进

在完成上述步骤后，就可以对教材中的例程进行演练了，我们以教材P6页，例1.2为例，进行说明。先看下原始程序如下所示，程序开始包含了头文件“iostream”并使用命名空间std，这是典型的C++用法，其目的在于在后面的程序中使用cin和cout，cin和cout是标准的输入输出语句，其默认所指的标准输入设备是键盘，标准输出设备是显示器。这个程序的功能就是从键盘上输入2个数字，然后进行加法运算，最后在显示器上输出结果。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int a, b, sum;cin >> a >> b;sum = a + b;cout << "a + b = " << sum << endl;return 0;
}

现在的问题就来了，我们现在是仿真程序在ATmega168PA单片机上运行，即没有显示器，又没有键盘，该如何操作cin和cout呢？实际上cin和cout是可以重定向的，一般借用于单片机的串行口，这个就比较复杂了，我们将在以后探讨，现在采用避讳cin和cout是最好的方法。大家，先看一下改进的程序。

#include <avr/io.h>int main(void)
{int a, b, sum;a = 1;b = 2;while (1) {sum = a + b;}
}

通过分析程序，我们可以看出程序用AVR的标准输入和输出头文件代替“iostream”，在整个程序中不出现cin和cout，但是程序中增加了while(1)语句，我们稍微解释一下，while(1)是无限循环的意思，就是程序进入while(1)后，会反复执行while(1)中的语句，永不退出（当然，前提是需要给单片机供电的情况下）。

再看一下程序的结构，实际上非常简单，就是变量定义，变量赋值，无限循环（逻辑处理），如下图所示。

四、例程的调试

程序编写完毕后，可以按照如下步骤进行程序的调试工作。

1、保存程序文件，对程序进行编译操作，其命令按钮如下图所示。编译需要一定的时间，我们只需等待即可。

2、如果编译后，Atmel Studio提示错误，我们需要将错误改正，现在大家改正错误的方法，就是仔细和教程中的程序进行对比，查找错误的原因。

3、编译没有错误后，我们在while语句的最后的“｝”括号上打上断点，如下图所示，方法很简单，就是在箭头所指的位置，用鼠标单击即可。现在解释一下断点的含义，实际上很简单，就是说程序执行到带有断点的语句后，程序会停下来，这时我们可以观察程序的各种运行状态，包括变量的取值等等。

4、上述设置完毕后，我们就可以让程序运行了，点击工具栏的“调试”按钮，如下图所示。

5、程序运行后，会停在我们设置断点的位置，此时，我们就可以通过局部变量窗口观察变量的值了，如下图所示。我们可以看到，程序已经正确计算出sum的值。

6、此时我们希望计算“2+3”的值，该如何操作呢？方法很简单，直接在“局部变量”窗口中将a的值调整为2，将b的值调整为3，然后再次点击“调试”按钮，就可以看到“2+3”的值了。

不知道大家现在感觉如何，教材中例程的功能，我们现在也都实现了，而且看上去更简单，其关键点在于我们写的程序是可以在单片机上直接运行的，这样的应用方式可以把C语言的功能发挥到极致，难道不是这样吗？这些问题还需大家慢慢体会。

 

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