c语言程序如何控制硬件？

C语言程序控制硬件可以分为以下几个步骤:

1.c语言程序变成可执行文件

    首先C语言程序烧录被编译器编译以后，先进行预处理展开宏定义、去掉注释等生成.i文件，接下来这个i文件会被编译器转换为汇编代码生成S文件，然后把汇编代码转换成目标文件也就是o文件，最后是链接，也就是将多个o文件和库文件链接起来，形成一个可执行文件，也即是最终转换为二进制机器码（.bin\.hex）。

2．烧录程序以及启动运行

     接下来就是将这个hex文件或者是bin文件（一般生成的是hex文件）烧录进单片机，此时这个程序会根据启动方式的不同储存在不同位置（有三种启动方式：flash、系统存储器、内置SRAM）。

     如果是系统存储器启动，那么此时用户程序会被储存在系统存储器中。此时当单片机上电或者复位以后，此时会触发bootloader程序的复位中断，在中断函数里边开始运行bootloader。此时中断函数里边会调用bootloader程序的main函数，此时程序到此处继续运行。在该main函数中，会将用户代码拷贝到flash中，然后接下来跳转到该用户程序的入口地址，其中，需要注意的是，这个用户程序的入口地址实际上是复位异常的入口地址。接下来会进入到用户程序的复位中断函数里边执行程序，然后开始执行这个复位中断程序，在这个中断程序里边会调用用户程序的main函数

    如果是flash启动模式，此时是不需要bootloader参与的（除非是需要进行固件更新时，会由用户开发的bootloader烧录进flash中，再由bootloader来加载APP程序），此时是正常的启动流程，即当单片机复位以后执行复位中断程序，调用main函数到main函数入口处开始执行；

    如果是SRAM模式下，是否有bootloader取决于应用，此处不做细致了解。

    最后将main函数的入口地址存入PC寄存器，此时程序就可以按照顺序往下执行了。bootloader流程如下图所示：

3.执行程序

     接下来CPU开始按照PC计数器上的地址顺序读取flash上的机器码指令，这个过程叫做取指，这在CM3上是通过Icode总线去读取的。然后通过内存地址寄存器去读取PC计数器上的所存储的地址，并将地址里边所存取的数据读取出来，发送到指令寄存器中。接下来在控制单元中解释这些机器码指令（注意这里的控制单元实际上就是CU解码单元，本质上是一个译码器），最后在进入ALU计算单元中进行运算，最后将得到的结果输出。流程图如下所示：

4.控制硬件

     比如说这些指令是控制led灯亮灭的，我们知道控制led亮灭需要对相应的引脚控制寄存器写入0或者1，那么我们在软件代码中写入的数字0或者1怎么传输到寄存器上呢？首先将这些二进制码在CPU内部通过解码器电路转换成了真实的物理电平（解码器：将数字二进制代码转换成真实的高低电平信号），然后再通过系统总线传输这些真实电压信号到外设寄存器GPIO，流程如下图所示。此处解释一下什么是寄存器以及存储器，寄存器是储存1组二进制数据，而储存多组二进制数据的叫做存储器，如RAM,ROM等。n位寄存器由n个触发器构成，触发器是一种存储器件，具有置0或置1功能，它由门电路组成，门电路是一种硬件电路（由多个mos,三极管构成，需要真实电压让其开启或者截至）。其中，触发器有两种触发方式（电平触发或者边沿触发，在寄存器中，我们不关心触发方式。而锁存器是不触发）。因此，实际上寄存器输出的信号是实际的物理电平。

     接下来说一下存储器按照存储方式分为两类：静态储存单元（由门电路组成，包含各种锁存器和触发器，只要不断地不丢失数据）和动态储存单元（利用电容存储效应来存储数据，速度较慢，需要刷新）。

         话说回来，当将电压信号通过总线传输到gpio寄存器以后，即是写入寄存器以后，此时寄存器输出对应信号去开启CMOS驱动电路，使其输出对应的驱动高电平或者低电平，驱动小灯亮灭，如下图所示：