KeilC51使用詳解 (二)

深入理解并應用C51對標準ANSIC的擴展是學習C51的關鍵之一。因為大多數擴展功能都是直接針對8051系列CPU硬件的。大致有以下8類：l 8051存儲類型及存儲區域l 存儲模式l 存儲器類型聲明l 變量類型聲明l 位變量與位尋址l 特殊功能寄存器(SFR)l C51指針l 函數屬性具體說明如下(8031為缺省CPU)。

第一節 Keil C51擴展關鍵字

C51 V4.0版本有以下擴展關鍵字(共19個)：_at_ idata sfr16 alien interrupt smallbdata large _task_ Code bit pdatausing reentrant xdata compact sbit data sfr

第二節 內存區域(Memory Areas)：

1. Pragram Area：

由Code說明可有多達64kBytes的程序存儲器

2. Internal Data Memory:

內部數據存儲器可用以下關鍵字說明：data：直接尋址區，為內部RAM的低128字節 00H～7FHidata：間接尋址區，包括整個內部RAM區 00H～FFHbdata：可位尋址區， 20H～2FH

3. External Data Memory

外部RAM視使用情況可由以下關鍵字標識：xdata：可指定多達64KB的外部直接尋址區，地址范圍0000H～0FFFFHpdata：能訪問1頁(25bBytes)的外部RAM，主要用于緊湊模式(Compact Model)。

4. Speciac Function Register Memory

8051提供128Bytes的SFR尋址區，這區域可位尋址、字節尋址或字尋址，用以控制定時器、計數器、串口、I/O及其它部件，可由以下幾種關鍵字說明：sfr：字節尋址 比如 sfr P0=0x80;為PO口地址為80H，“＝”后H～FFH之間的常數。sfr16：字尋址，如sfr16 T2=0xcc;指定Timer2口地址T2L=0xcc T2H=0xCDsbit：位尋址，如sbit EA=0xAF;指定第0xAF位為EA，即中斷允許還可以有如下定義方法：sbit 0V=PSW^2；(定義0V為PSW的第2位)sbit 0V＝0XDO^2；(同上)或bit 0V-＝0xD2(同上)。

第三節 存儲模式

存儲模式決定了沒有明確指定存儲類型的變量，函數參數等的缺省存儲區域，共三種：

1. Small模式

所有缺省變量參數均裝入內部RAM，優點是訪問速度快，缺點是空間有限，只適用于小程序。

2. Compact模式

所有缺省變量均位于外部RAM區的一頁(256Bytes)，具體哪一頁可由P2口指定，在STARTUP.A51文件中說明，也可用pdata指定，優點是空間較Small為寬裕速度較Small慢，較large要快，是一種中間狀態。

3. large模式

所有缺省變量可放在多達64KB的外部RAM區，優點是空間大，可存變量多，缺點是速度較慢。提示：存儲模式在C51編譯器選項中選擇。

第四節 存儲類型聲明

變量或參數的存儲類型可由存儲模式指定缺省類型，也可由關鍵字直接聲明指定。各類型分別用：code,data,idata,xdata,pdata說明，例：data uar1char code array[ ]＝“hello!”;unsigned char xdata arr[10][4][4]；

第五節 變量或數據類型

C51提供以下幾種擴展數據類型：bit 位變量值為0或1sbit 從字節中定義的位變量 0或1sfr sfr字節地址 0～255sfr16 sfr字地址 0～65535其余數據類型如：char,enum,short,int,long,float等與ANSI C相同。

第六節 位變量與聲明

1. bit型變量

bit型變量可用變量類型，函數聲明、函數返回值等，存貯于內部RAM20H～2FH。注意：(1) 用＃pragma disable說明函數和用“usign”指定的函數，不能返回bit值。(2) 一個bit變量不能聲明為指針，如bit *ptr；是錯誤的(3) 不能有bit數組如：bit arr[5]；錯誤。

2. 可位尋址區說明20H－2FH

可作如下定義：int bdata i；char bdata arr[3]，然后：sbit bito＝in0；sbit bit15=I^15；sbit arr07=arr[0]^7；sbit arr15=arr[i]^7；

第七節 Keil C51指針

C51支持一般指針(Generic Pointer)和存儲器指針(Memory_Specific Pointer).

1. 一般指針

一般指針的聲明和使用均與標準C相同，不過同時還可以說明指針的存儲類型，例如：long * state;為一個指向long型整數的指針，而state本身則依存儲模式存放。char * xdata ptr；ptr為一個指向char數據的指針，而ptr本身放于外部RAM區，以上的long,char等指針指向的數據可存放于任何存儲器中。一般指針本身用3個字節存放，分別為存儲器類型，高位偏移，低位偏移量。

2. 存儲器指針

基于存儲器的指針說明時即指定了存貯類型，例如：char data * str;str指向data區中char型數據int xdata * pow; pow指向外部RAM的int型整數。這種指針存放時，只需一個字節或2個字節就夠了，因為只需存放偏移量。

3. 指針轉換

即指針在上兩種類型之間轉化：l 當基于存儲器的指針作為一個實參傳遞給需要一般指針的函數時，指針自動轉化。l 如果不說明外部函數原形，基于存儲器的指針自動轉化為一般指針，導致錯誤，因而請用“＃include”說明所有函數原形。l 可以強行改變指針類型。

第八節 Keil C51函數

C51函數聲明對ANSI C作了擴展，具體包括：

1. 中斷函數聲明：

中斷聲明方法如下：void serial_ISR () interrupt 4 [using 1]{/* ISR */}為提高代碼的容錯能力，在沒用到的中斷入口處生成iret語句，定義沒用到的中斷。/* define not used interrupt, so generate "IRET" in their entrance */void extern0_ISR() interrupt 0{} /* not used */void timer0_ISR () interrupt 1{} /* not used */void extern1_ISR() interrupt 2{} /* not used */void timer1_ISR () interrupt 3{} /* not used */void serial_ISR () interrupt 4{} /* not used */

2. 通用存儲工作區

3. 選通用存儲工作區由using x聲明，見上例。

4. 指定存儲模式

由small compact 及large說明，例如：void fun1(void) small { }提示：small說明的函數內部變量全部使用內部RAM。關鍵的經常性的耗時的地方可以這樣聲明，以提高運行速度。

5. #pragma disable

在函數前聲明，只對一個函數有效。該函數調用過程中將不可被中斷。

6. 遞歸或可重入函數指定

在主程序和中斷中都可調用的函數，容易產生問題。因為51和PC不同，PC使用堆棧傳遞參數，且靜態變量以外的內部變量都在堆棧中；而51一般使用寄存器傳遞參數，內部變量一般在RAM中，函數重入時會破壞上次調用的數據。可以用以下兩種方法解決函數重入：a、在相應的函數前使用前述“#pragma disable”聲明，即只允許主程序或中斷之一調用該函數；b、將該函數說明為可重入的。如下：void func(param...) reentrant;KeilC51編譯后將生成一個可重入變量堆棧，然后就可以模擬通過堆棧傳遞變量的方法。由于一般可重入函數由主程序和中斷調用，所以通常中斷使用與主程序不同的R寄存器組。另外，對可重入函數，在相應的函數前面加上開關“#pragma noaregs”，以禁止編譯器使用絕對寄存器尋址，可生成不依賴于寄存器組的代碼。

7. 指定PL/M－51函數

由alien指定。

第四章 Keil C51高級編程

本章討論以下內容：l 絕對地址訪問l C與匯編的接口l C51軟件包中的通用文件l 段名轉換與程序優化

第一節 絕對地址訪問

C51提供了三種訪問絕對地址的方法：

1. 絕對宏：

在程序中，用“＃include”即可使用其中定義的宏來訪問絕對地址，包括：CBYTE、XBYTE、PWORD、DBYTE、CWORD、XWORD、PBYTE、DWORD具體使用可看一看absacc.h便知例如：rval=CBYTE[0x0002];指向程序存貯器的0002h地址rval=XWORD [0x0002];指向外RAM的0004h地址

2. _at_關鍵字

直接在數據定義后加上_at_ const即可，但是注意：(1)絕對變量不能被初使化；(2)bit型函數及變量不能用_at_指定。例如：idata struct link list _at_ 0x40;指定list結構從40h開始。xdata char text[25b] _at_0xE000；指定text數組從0E000H開始提示：如果外部絕對變量是I/O端口等可自行變化數據，需要使用volatile關鍵字進行描述，請參考absacc.h。

3. 連接定位控制

此法是利用連接控制指令code xdata pdata /data bdata對“段”地址進行，如要指定某具體變量地址，則很有局限性，不作詳細討論。

第二節 Keil C51與匯編的接口

1. 模塊內接口

方法是用＃pragma語句具體結構是：#pragma asm匯編行#pragma endasm這種方法實質是通過asm與ndasm告訴C51編譯器中間行不用編譯為匯編行，因而在編譯控制指令中有SRC以控制將這些不用編譯的行存入其中。

2. 模塊間接口

C模塊與匯編模塊的接口較簡單，分別用C51與A51對源文件進行編譯，然后用L51將obj文件連接即可，關鍵問題在于C函數與匯編函數之間的參數傳遞問題，C51中有兩種參數傳遞方法。(1) 通過寄存器傳遞函數參數最多只能有3個參數通過寄存器傳遞，規律如下表：

第三節 Keil C51軟件包中的通用文件

在C51/LiB目錄下有幾個C源文件，這幾個C源文件有非常重要的作用，對它們稍事修改，就可以用在自己的專用系統中。

1. 動態內存分配

init_mem.C：此文件是初始化動態內存區的程序源代碼。它可以指定動態內存的位置及大小，只有使用了init_mem( )才可以調回其它函數，諸如malloc calloc,realloc等。calloc.c：此文件是給數組分配內存的源代碼，它可以指定單位數據類型及該單元數目。malloc.c：此文件是malloc的源代碼，分配一段固定大小的內存。realloc.c：此文件是realloc.c源代碼，其功能是調整當前分配動態內存的大小。

2. C51啟動文件STARTUP.A51

啟動文件STARTUP.A51中包含目標板啟動代碼，可在每個project中加入這個文件，只要復位，則該文件立即執行，其功能包括：l 定義內部RAM大小、外部RAM大小、可重入堆棧位置l 清除內部、外部或者以此頁為單元的外部存儲器l 按存儲模式初使化重入堆棧及堆棧指針l 初始化8051硬件堆棧指針l 向main( )函數交權開發人員可修改以下數據從而對系統初始化 常數名 意義IDATALEN 待清內部RAM長度XDATA START 指定待清外部RAM起始地址XDATALEN 待清外部RAM長度IBPSTACK 是否小模式重入堆棧指針需初始化標志，1為需要。缺省為0IBPSTACKTOP 指定小模式重入堆棧頂部地址XBPSTACK 是否大模式重入堆棧指針需初始化標志，缺省為0XBPSTACKTOP 指定大模式重入堆棧頂部地址PBPSTACK 是否Compact重入堆棧指針，需初始化標志，缺省為0PBPSTACKTOP 指定Compact模式重入堆棧頂部地址PPAGEENABLE P2初始化允許開關PPAGE 指定P2值PDATASTART 待清外部RAM頁首址PDATALEN 待清外部RAM頁長度提示：如果要初始化P2作為緊湊模式高端地址，必須：PPAGEENAGLE＝1，PPAGE為P2值，例如指定某頁1000H－10FFH，則PPAGE＝10H，而且連接時必須如下：L51 PDATA(1080H)，其中1080H是1000H－10FFH中的任一個值。以下是STARTUP.A51代碼片斷，紅色是經常可能需要修改的地方：;------------------------------------------------------------------------------; This file is part of the C51 Compiler package; Copyright KEIL ELEKTRONIK GmbH 1990;------------------------------------------------------------------------------; STARTUP.A51: This code is executed after processor reset.;; To translate this file use A51 with the following invocation:;; A51 STARTUP.A51;; To link the modified STARTUP.OBJ file to your application use the following; L51 invocation:;; L51 , STARTUP.OBJ ;;------------------------------------------------------------------------------;; User-defined Power-On Initialization of Memory;; With the following EQU statements the initialization of memory; at processor reset can be defined:;; ; the absolute start-address of IDATA memory is always 0IDATALEN EQU 80H ; the length of IDATA memory in bytes.;XDATASTART EQU 0H ; the absolute start-address of XDATA memoryXDATALEN EQU 0H ; the length of XDATA memory in bytes.;PDATASTART EQU 0H ; the absolute start-address of PDATA memoryPDATALEN EQU 0H ; the length of PDATA memory in bytes.;; Notes: The IDATA space overlaps physically the DATA and BIT areas of the; 8051 CPU. At minimum the memory space occupied from the C51 ; run-time routines must be set to zero.;------------------------------------------------------------------------------;; Reentrant Stack Initilization;; The following EQU statements define the stack pointer for reentrant; functions and initialized it:;; Stack Space for reentrant functions in the SMALL model.IBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if small reentrant is used.IBPSTACKTOP EQU 0FFH+1 ; set top of stack to highest location+1.;; Stack Space for reentrant functions in the LARGE model. XBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if large reentrant is used.XBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1; set top of stack to highest location+1.;; Stack Space for reentrant functions in the COMPACT model. PBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if compact reentrant is used.PBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1; set top of stack to highest location+1.;;------------------------------------------------------------------------------;; Page Definition for Using the Compact Model with 64 KByte xdata RAM;; The following EQU statements define the xdata page used for pdata; variables. The EQU PPAGE must conform with the PPAGE control used; in the linker invocation.;PPAGEENABLE EQU 0 ; set to 1 if pdata object are used.PPAGE EQU 0 ; define PPAGE number.;;------------------------------------------------------------------------------

3. 標準輸入輸出文件

putchar.cputchar.c是一個低級字符輸出子程，開發人員可修改后應用到自己的硬件系統上，例如向CLD或LEN輸出字符。缺省：putchar.c是向串口輸出一個字符XON|XOFF是流控標志，換行符“/*n”自動轉化為回車/換行“/r/n”。getkey.cgetkey函數是一個低級字符輸入子程，該程序可用到自己硬件系統，如矩陣鍵盤輸入中，缺省時通過串口輸入字符。

4. 其它文件

還包括對Watch-Dog有獨特功能的INIT.A51函數以及對8×C751適用的函數，可參考源代碼。

第四節 段名協定與程序優化

1. 段名協定(Segment Naming Conventions)

C51編譯器生成的目標文件存放于許多段中，這些段是代碼空間或數據空間的一些單元，一個段可以是可重定位的，也可以是絕對段，每一個可重定位的段都有一個類型和名字，C51段名有以下規定：每個段名包括前綴與模塊名兩部分，前綴表示存儲類型，模塊名則是被編譯的模塊的名字，例如：？CO？main1 ：表示main1模塊中的代碼段中的常數部分？PR？function1？module 表module模塊中函數function1的可執行段，具體規定參閱手冊。

2. 程序優化

C51編譯器是一個具有優化功能的編譯器，它共提供六級優化功能。確保生成目標代碼的最高效率(代碼最少，運行速度最快)。具體六級優化的內容可參考幫助。在C51中提供以下編譯控制指令控制代碼優化：OPTIMIZE(SJXE)：盡量采用子程序，使程序代碼減少。NOAREGS：不使用絕對寄存器訪問，程序代碼與寄存器段獨立。NOREGPARMS：參數傳遞總是在局部數據段實現，程序代碼與低版本C51兼容。OPTIMIZE(SIZE)AK OPTIMIZE(speed)提供6級優化功能，缺省為： OPTIMIZE(6,SPEED)。