基于單片機的大程序和數掘空間的設計和實現

單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統。

MCS51系列單片機是目前應用非常廣泛的8位MCU。MCS5l系列單片機的地址總線為16位，不作擴展的情況下其最大的程序和數據地址空間為64 KB。但是隨著控制領域的不斷智能化、復雜化，程序代碼或數據空間的大小可能遠遠大于64 KB。結合相應的硬件地址擴展，使用KeilC5l的Blank Switch技術可生成代碼長度和數據空間大于64 KB的目標程序。

1 Blank Switch技術介紹

具體實現Blank Switch技術的是KeilC5l中的分組連接定位器BL5l。Keil C5l語言源程序經過C5l編譯器編譯后，生成浮動地址的目標代碼文件。這種浮動地址的目標代碼必須經過連接定位器BL5l的連接和定位，生成具有絕對地址的目標代碼，才能寫入程序存儲器正常運行。

BL51支持分組連接定位，允許生成代碼大于64 KB的目標程序，可以在具有適當硬件擴展邏輯的系統中進行代碼組之間的切換，以達到正常運行的目的。

在Keil C5l開發工具的快速更新過程中，LX51成為功能更為完善的連接定位器，使用它替代BL51能夠增加更多的連接定位功能。筆者使用LX5l可以更加方便程序的開發。

2 系統硬件的設計

在采用BL5l對目標程序進行分組連接定位時，要求系統具有相應的硬件分組擴展邏輯。BL5l默認的分組方式是采用MCU的P1端口作硬件擴展地址線。采用l條Pl引腳時，分組數為2，采用6條P1引腳時，最多可分為64個代碼組，剩余的Pl口線也可做其他用途。

在系統中，以Pl端口作硬件擴展地址線，使用了4條Pl引腳（P1.4~P1.7）。主控部分硬件基本原理圖如圖1所示。在這里，去除了外圍控制接口（如串口）與其他CPU的互聯等電路，主要突出如何實現使用Pl端口作硬件擴展來增加程序空間和數據空間。筆者使用Flash29C040作為程序存儲器，由于程控交換機中有很多參數和設置數據需要斷電保存，所以使用了另一Flash29CO4O作為擴展的外部數據存儲器。

在和數據存儲器的連接中，增加了P1.O和P2.7組合對數據Flash 29C040的片選，主要是考慮可以增加主控芯片對外圍器件的控制。例如，當設置P1.0為0，地址為高32KB時，可以擴展增加訪問串口或其他器件。在本文就不再對該部分內容詳細描述了。同時，需要注意安排好變量的存儲地址，這一點將在下文中詳細描述。

在程序設計過程中，P1擴展地址線對程序員而言是不可見的。由BL5l產生的代碼來控制硬件的擴展引腳和代碼組的切換，這使程序員只需要將精力花費在代碼編寫和代碼組的安排上，大大提高了程序設計效率和穩定性。