KeilC51使用详解 (二)

深入理解并应用C51对标准ANSIC的扩展是学习C51的关键之一。因为大多数扩展功能都是直接针对8051系列CPU硬件的。大致有以下8类：
　　8051存储类型及存储区域
　　存储模式
　　存储器类型声明
　　变量类型声明
　　位变量与位寻址
　　特殊功能寄存器(SFR)
　　C51指针
　　函数属性

第一节 Keil C51扩展关键字

C51 V4.0版本有以下扩展关键字(共19个)：

_at_         idata      sfr16      alien    interrupt     smallbdata        large      _task_     Code     bit           pdatausing        reentrant xdata      compact sbit          data   sfr

第二节 内存区域(Memory Areas)：

1. Pragram Area：

由Code说明可有多达64kBytes的程序存储器

2. Internal Data Memory:

内部数据存储器可用以下关键字说明：data：直接寻址区，为内部RAM的低128字节    00H～7FHidata：间接寻址区，包括整个内部RAM区       00H～FFHbdata：可位寻址区，                       20H～2FH

3. External Data Memory

外部RAM视使用情况可由以下关键字标识：xdata：可指定多达64KB的外部直接寻址区，地址范围0000H～0FFFFHpdata：能访问1页(25bBytes)的外部RAM，主要用于紧凑模式(Compact Model)。

4. Speciac Function Register Memory

8051提供128Bytes的SFR寻址区，这区域可位寻址、字节寻址或字寻址，用以控制定时器、计数器、串口、I/O及其它部件，可由以下几种关键字说明：sfr：字节寻址 比如 sfr P0=0x80;为PO口地址为80H，“＝”后H～FFH之间的常数。sfr16：字寻址，如sfr16 T2=0xcc;指定Timer2口地址T2L=0xcc T2H=0xCDsbit：位寻址，如sbit EA=0xAF;指定第0xAF位为EA，即中断允许还可以有如下定义方法：sbit   0V=PSW^2；(定义0V为PSW的第2位)sbit   0V＝0XDO^2；(同上)或bit 0V-＝0xD2(同上)。

第三节 存储模式

存储模式决定了没有明确指定存储类型的变量，函数参数等的缺省存储区域，共三种：

1. Small模式

所有缺省变量参数均装入内部RAM，优点是访问速度快，缺点是空间有限，只适用于小程序。

2. Compact模式

所有缺省变量均位于外部RAM区的一页(256Bytes)，具体哪一页可由P2口指定，在STARTUP.A51文件中说明，也可用pdata指定，优点是空间较Small为宽裕速度较Small慢，较large要快，是一种中间状态。

3. large模式

所有缺省变量可放在多达64KB的外部RAM区，优点是空间大，可存变量多，缺点是速度较慢。提示：存储模式在C51编译器选项中选择。

第四节 存储类型声明

变量或参数的存储类型可由存储模式指定缺省类型，也可由关键字直接声明指定。各类型分别用：code,data,idata,xdata,pdata说明，例：data uar1char code array[ ]＝“hello!”;unsigned char xdata arr[10][4][4]；

第五节 变量或数据类型

C51提供以下几种扩展数据类型：bit 位变量值为0或1sbit 从字节中定义的位变量 0或1sfr sfr字节地址 0～255sfr16 sfr字地址 0～65535其余数据类型如：char,enum,short,int,long,float等与ANSI C相同。

第六节 位变量与声明

1. bit型变量

bit型变量可用变量类型，函数声明、函数返回值等，存贮于内部RAM20H～2FH。注意：(1) 用＃pragma disable说明函数和用“usign”指定的函数，不能返回bit值。(2) 一个bit变量不能声明为指针，如bit *ptr；是错误的(3) 不能有bit数组如：bit arr[5]；错误。

2. 可位寻址区说明20H－2FH

可作如下定义：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；

第七节 Keil C51指针

C51支持一般指针(Generic Pointer)和存储器指针(Memory_Specific Pointer).

1. 一般指针

一般指针的声明和使用均与标准C相同，不过同时还可以说明指针的存储类型，例如：long * state;为一个指向long型整数的指针，而state本身则依存储模式存放。char * xdata ptr；ptr为一个指向char数据的指针，而ptr本身放于外部RAM区，以上的long,char等指针指向的数据可存放于任何存储器中。一般指针本身用3个字节存放，分别为存储器类型，高位偏移，低位偏移量。

2. 存储器指针

基于存储器的指针说明时即指定了存贮类型，例如：char data * str;str指向data区中char型数据int xdata * pow; pow指向外部RAM的int型整数。这种指针存放时，只需一个字节或2个字节就够了，因为只需存放偏移量。

3. 指针转换

即指针在上两种类型之间转化：

　　当基于存储器的指针作为一个实参传递给需要一般指针的函数时，指针自动转化。

　　如果不说明外部函数原形，基于存储器的指针自动转化为一般指针，导致错误，因而请用“＃include”说明所有函数原形。

　　可以强行改变指针类型。

第八节 Keil C51函数

C51函数声明对ANSI C作了扩展，具体包括：

1. 中断函数声明：

中断声明方法如下：void serial_ISR () interrupt 4 [using 1]{/* ISR */}为提高代码的容错能力，在没用到的中断入口处生成iret语句，定义没用到的中断。/* 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. 通用存储工作区

3. 选通用存储工作区由using x声明，见上例。

4. 指定存储模式

由small compact 及large说明，例如：void fun1(void) small { }提示：small说明的函数内部变量全部使用内部RAM。关键的经常性的耗时的地方可以这样声明，以提高运行速度。

5. #pragma disable

在函数前声明，只对一个函数有效。该函数调用过程中将不可被中断。

6. 递归或可重入函数指定

在主程序和中断中都可调用的函数，容易产生问题。因为51和PC不同，PC使用堆栈传递参数，且静态变量以外的内部变量都在堆栈中；而51一般使用寄存器传递参数，内部变量一般在RAM中，函数重入时会破坏上次调用的数据。可以用以下两种方法解决函数重入：a、在相应的函数前使用前述“#pragma disable”声明，即只允许主程序或中断之一调用该函数；b、将该函数说明为可重入的。如下：void func(param...) reentrant;KeilC51编译后将生成一个可重入变量堆栈，然后就可以模拟通过堆栈传递变量的方法。由于一般可重入函数由主程序和中断调用，所以通常中断使用与主程序不同的R寄存器组。另外，对可重入函数，在相应的函数前面加上开关“#pragma noaregs”，以禁止编译器使用绝对寄存器寻址，可生成不依赖于寄存器组的代码。

7. 指定PL/M－51函数

由alien指定。

第四章 Keil C51高级编程

本章讨论以下内容：l        绝对地址访问l        C与汇编的接口l        C51软件包中的通用文件l        段名转换与程序优化

第一节 绝对地址访问

C51提供了三种访问绝对地址的方法：

1. 绝对宏：

在程序中，用“＃include”即可使用其中定义的宏来访问绝对地址，包括：CBYTE、XBYTE、PWORD、DBYTE、CWORD、XWORD、PBYTE、DWORD具体使用可看一看absacc.h便知例如：rval=CBYTE[0x0002];指向程序存贮器的0002h地址rval=XWORD   [0x0002];指向外RAM的0004h地址

2. _at_关键字

直接在数据定义后加上_at_ const即可，但是注意：(1)绝对变量不能被初使化；(2)bit型函数及变量不能用_at_指定。例如：idata struct link list _at_ 0x40;指定list结构从40h开始。xdata char text[25b] _at_0xE000；指定text数组从0E000H开始提示：如果外部绝对变量是I/O端口等可自行变化数据，需要使用volatile关键字进行描述，请参考absacc.h。

3. 连接定位控制

此法是利用连接控制指令code xdata pdata /data bdata对“段”地址进行，如要指定某具体变量地址，则很有局限性，不作详细讨论。

第二节 Keil C51与汇编的接口

1. 模块内接口

方法是用＃pragma语句具体结构是：#pragma asm汇编行#pragma endasm这种方法实质是通过asm与ndasm告诉C51编译器中间行不用编译为汇编行，因而在编译控制指令中有SRC以控制将这些不用编译的行存入其中。

2. 模块间接口

C模块与汇编模块的接口较简单，分别用C51与A51对源文件进行编译，然后用L51将obj文件连接即可，关键问题在于C函数与汇编函数之间的参数传递问题，C51中有两种参数传递方法。(1) 通过寄存器传递函数参数最多只能有3个参数通过寄存器传递，规律如下表：

参数数目	char	int	long,float	一般指针
123	R7R5R3	R6 & R7R4 & R5R2 & R3	R4～R7R4～R7	R1～R3R1～R3R1～R3

(2) 通过固定存储区传递(fixed memory)这种方法将bit型参数传给一个存储段中：          ？function_name?BIT将其它类型参数均传给下面的段：？function_name?BYTE,且按照预选顺序存放。至于这个固定存储区本身在何处，则由存储模式默认。(3) 函数的返回值函数返回值一律放于寄存器中，有如下规律：

return type	Registev	说明
bit	标志位	由具体标志位返回
char/unsigned char 1_byte指针	R7	单字节由R7返回
int/unsigned int 2_byte指针	R6 & R7	双字节由R6和R7返回,MSB在R6
long&unsigned long	R4～R7	MSB在R4, LSB在R7
float	R4～R7	32Bit IEEE格式
一般指针	R1～R3	存储类型在R3 高位R2 低R1

(4) SRC控制该控制指令将C文件编译生成汇编文件(.SRC)，该汇编文件可改名后，生成汇编.ASM文件，再用A51进行编译。

第三节 Keil C51软件包中的通用文件

在C51/LiB目录下有几个C源文件，这几个C源文件有非常重要的作用，对它们稍事修改，就可以用在自己的专用系统中。

1. 动态内存分配

init_mem.C：此文件是初始化动态内存区的程序源代码。它可以指定动态内存的位置及大小，只有使用了init_mem( )才可以调回其它函数，诸如malloc calloc,realloc等。calloc.c：此文件是给数组分配内存的源代码，它可以指定单位数据类型及该单元数目。malloc.c：此文件是malloc的源代码，分配一段固定大小的内存。realloc.c：此文件是realloc.c源代码，其功能是调整当前分配动态内存的大小。

2. C51启动文件STARTUP.A51

启动文件STARTUP.A51中包含目标板启动代码，可在每个project中加入这个文件，只要复位，则该文件立即执行，其功能包括：l        定义内部RAM大小、外部RAM大小、可重入堆栈位置l        清除内部、外部或者以此页为单元的外部存储器l        按存储模式初使化重入堆栈及堆栈指针l        初始化8051硬件堆栈指针l        向main( )函数交权开发人员可修改以下数据从而对系统初始化 常数名            意义IDATALEN        待清内部RAM长度XDATA START     指定待清外部RAM起始地址XDATALEN        待清外部RAM长度IBPSTACK        是否小模式重入堆栈指针需初始化标志，1为需要。缺省为0IBPSTACKTOP     指定小模式重入堆栈顶部地址XBPSTACK        是否大模式重入堆栈指针需初始化标志，缺省为0XBPSTACKTOP     指定大模式重入堆栈顶部地址PBPSTACK        是否Compact重入堆栈指针，需初始化标志，缺省为0PBPSTACKTOP     指定Compact模式重入堆栈顶部地址PPAGEENABLE     P2初始化允许开关PPAGE           指定P2值PDATASTART      待清外部RAM页首址PDATALEN        待清外部RAM页长度提示：如果要初始化P2作为紧凑模式高端地址，必须：PPAGEENAGLE＝1，PPAGE为P2值，例如指定某页1000H－10FFH，则PPAGE＝10H，而且连接时必须如下：L51 PDATA(1080H)，其中1080H是1000H－10FFH中的任一个值。以下是STARTUP.A51代码片断，红色是经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. 标准输入输出文件

putchar.cputchar.c是一个低级字符输出子程，开发人员可修改后应用到自己的硬件系统上，例如向CLD或LEN输出字符。缺省：putchar.c是向串口输出一个字符XON|XOFF是流控标志，换行符“/*n”自动转化为回车/换行“/r/n”。getkey.cgetkey函数是一个低级字符输入子程，该程序可用到自己硬件系统，如矩阵键盘输入中，缺省时通过串口输入字符。

4. 其它文件

还包括对Watch-Dog有独特功能的INIT.A51函数以及对8×C751适用的函数，可参考源代码。

第四节 段名协定与程序优化

1. 段名协定(Segment Naming Conventions)

C51编译器生成的目标文件存放于许多段中，这些段是代码空间或数据空间的一些单元，一个段可以是可重定位的，也可以是绝对段，每一个可重定位的段都有一个类型和名字，C51段名有以下规定：每个段名包括前缀与模块名两部分，前缀表示存储类型，模块名则是被编译的模块的名字，例如：？CO？main1 ：表示main1模块中的代码段中的常数部分？PR？function1？module 表module模块中函数function1的可执行段，具体规定参阅手册。

2. 程序优化

C51编译器是一个具有优化功能的编译器，它共提供六级优化功能。确保生成目标代码的最高效率(代码最少，运行速度最快)。具体六级优化的内容可参考帮助。在C51中提供以下编译控制指令控制代码优化：OPTIMIZE(SJXE)：尽量采用子程序，使程序代码减少。NOAREGS：不使用绝对寄存器访问，程序代码与寄存器段独立。NOREGPARMS：参数传递总是在局部数据段实现，程序代码与低版本C51兼容。OPTIMIZE(SIZE)AK OPTIMIZE(speed)提供6级优化功能，缺省为：   OPTIMIZE(6,SPEED)。