淺談51單片機內存優化

對 51 單片機內存的認識，很多人有誤解，最常見的是以下兩種：

① 超過變量128后必須使用compact模式編譯

實際的情況是只要內存占用量不超過 256.0 就可以用 small 模式編譯

② 128以上的某些地址為特殊寄存器使用，不能給程序用

與 PC 機不同，51 單片機不使用線性編址，特殊寄存器與 RAM 使用重復的重復的地址。但訪問時采用不同的指令，所以并不會占用 RAM 空間。

由于內存比較小，一般要進行內存優化，盡量提高內存的使用效率。

以 Keil C 編譯器為例，small 模式下未指存儲類型的變量默認為data型，即直接尋址，只能訪問低 128 個字節，但這 128 個字節也不是全為我們的程序所用，寄存器 R0-R7必須映射到低RAM，要占去 8 個字節，如果使用寄存組切換，占用的更多。

所以可以使用 data 區最大為 120 字節，超出 120 個字節則必須用 idata 顯式的指定為間接尋址，另外堆棧至少要占用一個字節，所以極限情況下可以定義的變量可占 247 個字節。當然，實際應用中堆棧為一個字節肯定是不夠用的，但如果嵌套調用層數不深，有十幾個字節也夠有了。

為了驗上面的觀點，寫了個例子

#define LEN 120

data UCHAR tt1[LEN];

idata UCHAR tt2[127];

void main()

{

UCHAR i,j;

for(i = 0; i LEN; ++i )

{

j = i;

tt1[j] = 0x55;

}

}

可以計算 R0-7(8) + tt1(120) + tt2(127) + SP(1) 總共 256 個字節

keil 編譯的結果如下：

Program Size: data=256.0 xdata=0 code=30

creating hex file from "./Debug/Test"...

"./Debug/Test" - 0 Error(s), 0 Warning(s).

(測試環境為 XP + Keil C 7.5)

這段代碼已經達到了內存分配的極限，再定義任何全局變量或將數組加大，編譯都會報錯 107

這里要引出一個問題：為什么變量 i、j 不計算在內?

這是因為 i、j 是局部變量，編譯器會試著將其優化到寄存器 Rx 或棧。問題也就在這了，如果局部變量過多或定義了局部數組，編譯器無法將其優化，就必須使用 RAM 空間，雖然全局變量的分配經過精心計算沒有超出使用范圍，仍會產生內存溢出的錯誤!

而編譯器是否能成功的優化變量是根據代碼來的