【文章內(nèi)容簡介】 第 三 章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹 為了使匯編程序段和 C 程序能夠兼容，必須為匯編語言編寫的程序段指定段名并進(jìn)行定義。如果要在它們之間傳遞函數(shù)，則必須保證匯編程序用來傳遞函數(shù)的存儲區(qū)和 C 函數(shù)使用的存儲區(qū)是一樣的。被調(diào)用的匯編函數(shù)不僅要在匯編程序中使用偽指令以使 CODE 選項(xiàng)有效，并聲明為可再定位的段類型，而且還要在調(diào)用它的 C 語言主程序中進(jìn)行聲明。函數(shù)名的轉(zhuǎn)換規(guī)律如表 所示。段名的轉(zhuǎn)換規(guī)律如表 所 示 。 表 函數(shù)名的轉(zhuǎn)換規(guī)律 主函數(shù)中的聲明 匯編符號名 說明 Void funs(void) FUNC 無參數(shù)傳遞或不含寄存器的函數(shù)名不作改變轉(zhuǎn)入目標(biāo)文件中，名字只是簡單地轉(zhuǎn)為大寫形式 Void funs(char) _FUNC 帶寄存器參數(shù)的函數(shù)名，前面加“ _”前綴，它表明這類函數(shù)包含寄存器內(nèi)的參數(shù)傳遞 Void funs(void) reentrant _?FUNC 對于重入函數(shù)，前面加“ _?”前綴，它表明該函數(shù)包含棧內(nèi)的參數(shù)傳遞 表 段名的轉(zhuǎn)換規(guī)律 存儲區(qū) 命名轉(zhuǎn)換 CODE ?PR?CO XDATA ?XD DDATA ?DT BIT ?BI PDATA ?PD 3. Keil C51 與匯編的接口 (1)模塊內(nèi)接口 有時候，需要使用匯編語言來編寫程序，比如對硬件進(jìn)行操作或在一些對時鐘要求很嚴(yán)格的場合，但又不希望用匯編語言來編寫全部程序或調(diào)用匯編語言編寫的函數(shù)，那么可以通過預(yù)編譯指令“ asm”，在 C 代碼中插入?yún)R編代碼。 方法是用 pragma 語句 ,具體結(jié)構(gòu)是 : pragma asm 匯編行 pragma endasm 這種方法是通過 asm與 endasm告訴 C51 編 譯器中問行不用編譯為匯編行。 (2)模塊間接口 基于 51 單片機(jī)交通燈控制器設(shè)計(jì) 17 C 模塊與匯編模塊的接口較簡單，分別用 C51 與 A51 對源文件進(jìn)行編譯，然后用 L51 連接 obj 文件即可。 (3)SRC 控制 該控制指令將 C 文件編譯生成匯編文件 (.SRC)，該匯編文件在改名后，生成匯編 .ASM 文件，再用 A51 進(jìn)行編譯。 C51 對標(biāo)準(zhǔn) C 語言的擴(kuò)展 C51 語言的特色主要體現(xiàn)在以下幾方面 : (1)1 雖然繼承了標(biāo)準(zhǔn) C 語言的絕大部分的特性，而且基本語法相同，但其本身又在特定的硬件結(jié)構(gòu)上有所擴(kuò)展，如關(guān)鍵字 sbit, data, idata, pdata,xdata,code 等。 (2)應(yīng)用 C51 更要注重對系統(tǒng)資源的理解，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的系統(tǒng)資源相對 PC 機(jī)來說很貧乏，對于 RAM,ROM 中的每一字節(jié)都要充分利用?？梢酝ㄟ^多看編譯生成的 .m51 文件來了解自己程序中資源的利用情況。 (3)程序上應(yīng)用的各種算法要精簡，不要對系統(tǒng)構(gòu)成過重的負(fù)擔(dān)。盡量少用浮點(diǎn)運(yùn)算，可以用 unsigned 無符號型數(shù)據(jù)的就不要用有符號型數(shù)據(jù)，盡量避免多字節(jié)的乘除運(yùn)算，多使用移位運(yùn)算等。 1. 數(shù)據(jù)類型 C51 具有標(biāo)準(zhǔn) C 語言的所有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型，除此之外，為了更加有效地利用8051 的 結(jié)構(gòu)，還加入了以下特殊的數(shù)據(jù)類型。 ? bit 位變量值為 0或 1。 ? sbit 從字節(jié)中聲明的位變量 0或 1。 ? sfr 特殊功能寄存器， sfr 字節(jié)地址為 0～ 255 ? sfr16 同上，只是 sfr 字地址為 0～ 65535 其余數(shù)據(jù)類型如 char,enum,short,int,long,float 等與標(biāo)準(zhǔn)語言 C 相同 。 完整的數(shù)據(jù)類型表如表 所示。 表 數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)類型 位數(shù) 字節(jié)數(shù) 數(shù)值范圍 bit 1 0～ 1 char 8 1 128～ +127 unsigned char 8 1 0～ 255 18 第 三 章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹 enum 16 2 32768～ +32767 short 16 2 32768～ +32767 unsigned short 16 2 0～ 65535 int 16 2 32768～ +32767 unsigned int 16 2 0～ 65535 long 32 4 2147483648～+2147483647 unsigned long 32 4 0～ 4294967295 float 32 4 177。 ～177。 +38 sbit 1 0～ 1 sfr 8 1 0～ 255 sfr 16 16 2 0～ 65535 bit,sbit,sfr 和 sfr16 數(shù)據(jù)類型專門用于 8051 硬件和 C51 編譯器，并不是標(biāo)準(zhǔn) C語言的一部分，不能通過指針進(jìn)行訪問。 bit,sbit,sfr 和 sfr16 數(shù)據(jù)類型用于訪問 8051的特殊功能寄存器，例如 sfr P0=0x80,表示聲明變量 P0，并為其分配特殊功能寄存器地址 0x80。 當(dāng)結(jié)果為不同的數(shù)據(jù)類型時， C51 編譯器自動轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類型。除了數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換之外，帶符號變量的符號擴(kuò)展也是自動完成的。 2. 存儲類型及存儲區(qū) C51 編譯 器支持 8051 及其擴(kuò)展系列，并提供對 8051 所有存儲區(qū)的訪問。存儲區(qū)可分為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)、外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)以及程序存儲區(qū)。 8051 CPU 內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲區(qū)是可讀寫的， 8051 派生系列最多可有 256 字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)，其中低 128 字節(jié)可直接尋址，高 128 字節(jié) (從 0x80 到 0xff)只能間接尋址，從 20H 開始的 16 字節(jié)可位尋址。內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)又可以分成 3 個不同的存儲類型 :data、 idata 和bdata。外部數(shù)據(jù)區(qū)也是可讀寫的，訪問外部數(shù)據(jù)區(qū)比訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)慢，因?yàn)橥獠繑?shù)據(jù)區(qū)是通過數(shù)據(jù)指針加載地址來間接訪問的。 C51 編譯器提供兩種不同的存儲類型 xdata 和 pdata 訪問外部數(shù)據(jù)。程序 CODE 存儲區(qū)是只讀的，不能寫。程序存儲區(qū)可能在 8051CPU 內(nèi)或者在外部或者內(nèi)外都有，這由 8051 派生的硬件決定。 每個變量可以明確地分配到指定的存儲空間，對內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的訪問比對外部數(shù)據(jù)存儲器的訪問快許多，因此應(yīng)當(dāng)將頻繁使用的變量放在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中，而把較少使用的變量放在外部數(shù)據(jù)存儲器中。各存儲區(qū)的簡單描述如表 所示。 變量的聲明中還包括了對存儲器類型的指定，即指定變量存放的位置。 基于 51 單片機(jī)交通燈控制器設(shè)計(jì) 19 表 存儲區(qū)的簡單描述 存儲區(qū) 描述 DATA RAM 的低 128 字節(jié)，可在一個周期內(nèi)直接尋址 BDATA DATA 區(qū)可字節(jié)、位混合尋址的 16 字節(jié)區(qū) IDATA RAM 區(qū)的高 128 字節(jié)，必須采用間接尋址 XDATA 外部存儲區(qū)，使用 DPTR 間接尋址 PDATA 外部存儲區(qū)的 256 字節(jié)，通過 P0 口的地址對其尋址。 使用指令 MovX @Rn，需要兩個指令周期 CODE 程序存儲區(qū)使用 DPTR 尋址 ? DATA 區(qū) DATA 區(qū)的尋址是最快的，所以應(yīng)該把經(jīng)常使用的變量放在 DATA區(qū) 。但是 DATA 區(qū)的空間是有限的， DATA 區(qū)除了包含程序 變量外，還包含了堆棧和寄存器組。 DATA 區(qū)聲明中的存儲類型標(biāo)識符為 data,通常指低 128 字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)存儲的變量，可直接尋址。 ? BDATA 區(qū) BDATA 區(qū)實(shí)際就是 DATA 區(qū)中的位尋址區(qū)，在這個區(qū)聲明變量就可進(jìn)行位尋址。位變量的聲明對狀態(tài)寄存器來說是十分有用的，因?yàn)樗赡軆H僅需要使用某一位，而不是鵝字節(jié)。 BDATA 區(qū)聲明中的存儲類型標(biāo)識符為bdata，指內(nèi)部可位尋址的 1字節(jié)存儲區(qū) (20H到 2FH)可位尋址變量的數(shù)據(jù)類型。編譯器不允許在 BDATA 區(qū)中聲明 float 和 double 型的變量。如果想對浮點(diǎn)數(shù)的每 一位進(jìn)行尋址，可以通過包含 float 和 long 的聯(lián)合體來實(shí)現(xiàn) . ? IDATA 區(qū) IDATA 區(qū)存放使用比較頻繁的變量，使用寄存器作為指針進(jìn)行尋址，即在寄存器中設(shè)置 8 位地址進(jìn)行間接尋址。與外部存儲器尋址相比它的指令執(zhí)行周期和代碼長度都比較短。 IDATA 區(qū)聲明中的存儲類型標(biāo)識為 idata，指內(nèi)部的 256 字節(jié)的存儲區(qū)，但是只能間接尋址，速度比直接尋址慢。 ? PDATA 和 XDATA 區(qū) PDATA 和 XDATA 區(qū)屬于外部存儲區(qū)，外部數(shù)據(jù)區(qū)是可讀寫的存儲區(qū)，最多可有 64KB ,當(dāng)然這些地址不是必須用作存儲區(qū)的。訪問外部數(shù)據(jù) 存儲區(qū)比訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)慢，因?yàn)橥獠繑?shù)據(jù)存儲區(qū)是通過數(shù)據(jù)指針加載地址來間接訪問的。 程序存儲區(qū) CODE 程序存儲區(qū)的數(shù)據(jù)是不可改變的，跳轉(zhuǎn)向量和狀態(tài)表對CODE 段的訪問和對 XDATA 區(qū)的訪問時間是一樣的。編譯的時候要對程序存儲區(qū)中的對象進(jìn)行初始化，否則就會產(chǎn)生錯誤，程序存儲區(qū) CODE 聲明中的標(biāo)識符為 code，在 C51 編譯器中可用 code 存儲區(qū)類型標(biāo)識符來訪問程序存儲區(qū)。 20 第 三 章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹 3. 存儲器模式 存儲器模式是函數(shù)自變量、自動變量和沒有明確規(guī)定存儲類型的變量的默認(rèn)存儲器類型，指定存儲器類型需要在命令行中使用 SMALL,COMPACT 和 LARGE3個控制命令中的 1 個。 ? SMALL 在該模式中，所有變量都默認(rèn)地位于 51內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，這和使用data 指定存儲器類型的方式一樣。在此模式下，變靈訪問的效率很高，但所有的數(shù)據(jù)對象和堆棧必須適合內(nèi)部 RAM。 ? COMPACT 當(dāng)使用 COMPACT 模式時，所有變量都被默認(rèn)為在外部數(shù)據(jù)存儲器的頁內(nèi)，這和使用 pdata 指定存儲器類 型 是一樣的。該存儲器類型適用于變量不超過 256 字節(jié)的情況，此限制是由尋址方式所決定的。和 SMALL 模式相比，該存儲器模型的效率比較低，對變量訪問的速度也慢 一些，但比 LARGE模式快。地址的高字節(jié)通常通過 P2 口設(shè)置，編譯器沒有設(shè)置該口。 LARGE 在 LARGE 模式中，所有變量都默認(rèn)為位于外部數(shù)據(jù)存儲器 (這和使用xdata 指定存儲器類型是一樣的 )，并使用數(shù)據(jù)指針 DPTR 進(jìn)行尋址。通過數(shù)據(jù)指針訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的效率較低，特別是當(dāng)變量為 2 字節(jié)或更多字節(jié)時，該模式要比 SMALL 和 COMPACT 產(chǎn)生更多的代碼。 4. 特殊功能寄存器 (SFR) 51 單片機(jī)提供 128 字節(jié)的 SFR 尋址區(qū)，地址為 80H～ FFH 。 51 單片機(jī)中，除了程序計(jì)數(shù)器 PC 和 4 組通用寄存器組之外，其 他所有的寄存器均為 SFR，并位于片內(nèi)特殊寄存器區(qū)。這個區(qū)域可位尋址、字節(jié)尋址或字尋址，用以控制定時器、計(jì)數(shù)器、串口、 I/O 及其他部件。特殊功能寄存器可山以下幾種關(guān)鍵字說明。 (1) sfr 聲明字節(jié)尋址的特殊功能寄存器，比如 sfr P0=0x80；表示 P0 口地址為 80H。注意：“ sfr”后面必須跟一個特殊寄存器名 。“ =”后面的地址必須是常數(shù)，不允許帶有運(yùn)算符的表達(dá)式，這個常數(shù)值的范圍必須在特殊功能寄存器地址范圍內(nèi)，位于 0x80H 到 0xFFH 之間。 (2) sfr16 許多新的 8051派生系列單片機(jī)用兩個連續(xù)地址的 SFR來指定 16位值，例如 8052 用地址 0xCC 和 0xCD 表示定時器 /計(jì)數(shù)器 2的低和高字節(jié)，如 sfr 16 T2=0xCC；表示 T2 口地址的低地址 T2L=0xCC，高地址 T2H=0xCD。 sfr16 聲明和 sfr 聲明遵循相同的原則，任何符號名都可用在 sfr16 的聲明中。聲明中名字后面不是賦值語句。而是一個 SFR 地基于 51 單片機(jī)交通燈控制器設(shè)計(jì) 21 址，其高字節(jié)必須位于低字節(jié)之后。這種聲明適用于所有新的 SFR，但不能用于定時 /計(jì)數(shù)器 0和計(jì)數(shù)器 1。 (3) sbit 聲明可位尋址的特殊功能寄存器和別的可位尋址的目標(biāo)?！?=”號后將絕對地址賦給變量名， 3 種變量聲明 形式如下。 5. C51 指針 (1) 通用指針 C51 提供一個 3字節(jié)的通用指針，通用指針的聲明和使用均與標(biāo)準(zhǔn)C語言相同，但它同時還可以說明指針的存儲類型。 (2) 指定存儲區(qū)指針 C51 允許使用者規(guī)定指針指向的存儲段，這種指針叫指定存儲區(qū)指針 。 (3) 指針轉(zhuǎn)換 C51 編譯器可以在指定存儲區(qū)指針和通用指針之間轉(zhuǎn)換，指針轉(zhuǎn)換可以用類型轉(zhuǎn)換的直接程序代碼來強(qiáng)迫轉(zhuǎn)換，或在編譯器內(nèi)部強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。當(dāng)把指定存儲區(qū)指針作為參數(shù)傳遞給要求使用通用指針的函數(shù)時， C51 編譯器就把指定存儲區(qū)指針轉(zhuǎn)換為通用指針。 (4) 絕對 指針 絕對指針類型可訪問任何存儲區(qū)的存儲區(qū)地址，也可用絕對指針調(diào)用定位在絕對或固定地址的函數(shù)。 6. 函數(shù) (1) 函數(shù)聲明 Keil C51 編譯器擴(kuò)展了標(biāo)準(zhǔn) C 函數(shù)聲明，這些擴(kuò)展有： 1)指定一個函數(shù)作為一個中斷函數(shù) 。 2)選擇所用的寄存器組 : 3)選擇存儲模式 : 4)指定重入 。 5)指定 ALIEN PL