ANSIC与C51.docx

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ANSIC与C51

ANSIC与C51

深入明白得并应用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差不多上直截了当针对8051系列CPU硬件的。

大致有以下8类：

l8051储备类型及储备区域

l储备模式

l储备器类型声明

l变量类型声明

l位变量与位寻址

l专门功能寄存器（SFR）

lC51指针

l函数属性

具体说明如下（8031为缺省CPU）。

1.第一节KeilC51扩展关键字

C51V4.0版本有以下扩展关键字（共19个）：

_at_　idatasfr16alieninterruptsmall

bdatalarge_task_Codebitpdata

usingreentrantxdatacompactsbitdatasfr

2.第二节内存区域（MemoryAreas）：

1.1.PragramArea：

由Code说明可有多达64kBytes的程序储备器

2.2.InternalDataMemory:

内部数据储备器可用以下关键字说明：

data：

直截了当寻址区，为内部RAM的低128字节00H～7FH

idata：

间接寻址区，包括整个内部RAM区00H～FFH

bdata：

可位寻址区，　20H～2FH

3.3.ExternalDataMemory

外部RAM视使用情形可由以下关键字标识：

xdata：

可指定多达64KB的外部直截了当寻址区，地址范畴0000H～0FFFFH

pdata：

能访问1页（25bBytes）的外部RAM，要紧用于紧凑模式（CompactModel）。

4.4.SpeciacFunctionRegisterMemory

8051提供128Bytes的SFR寻址区，这区域可位寻址、字节寻址或字寻址，用以操纵定时器、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sfrP0=0x80;为PO口地址为80H，“＝”后H～FFH之间的常数。

sfr16：

字寻址，如sfr16T2=0xcc;指定Timer2口地址T2L=0xccT2H=0xCD

sbit：

位寻址，如sbitEA=0xAF;指定第0xAF位为EA，即中断承诺

还能够有如下定义方法：

sbit0V=PSW^2；（定义0V为PSW的第2位）

sbit0V＝0XDO^2；（同上）

或bit0V-＝0xD2（同上）。

.第三节储备模式

储备模式决定了没有明确指定储备类型的变量，函数参数等的缺省储备区域，共三种：

1.1.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。

2.2.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为富裕速度较Small慢，较large要快，是一种中间状态。

3.3.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：

储备模式在C51编译器选项中选择。

4.第四节储备类型声明

变量或参数的储备类型可由储备模式指定缺省类型，也可由关键字直截了当声明指定。

各类型分别用：

code,data,idata,xdata,pdata说明，例：

datauar1

charcodearray[]＝“hello!

”;

unsignedcharxdataarr[10][4][4]；

5.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1

sbit从字节中定义的位变量0或1

sfrsfr字节地址0～255

sfr16sfr字地址0～65535

其余数据类型如：

char,enum,short,int,long,float等与ANSIC相同。

6.第六节位变量与声明

1.1.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＃pragmadisable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：

bitarr[5]；错误。

2.2.可位寻址区说明20H－2FH

可作如下定义：

intbdatai；

charbdataarr[3]，

然后：

sbitbito＝in0；sbitbit15=I^15；

sbitarr07=arr[0]^7；sbitarr15=arr[i]^7；

7.第七节KeilC51指针

C51支持一样指针（GenericPointer）和储备器指针（Memory_SpecificPointer）.

1.1.一样指针

一样指针的声明和使用均与标准C相同，只是同时还能够说明指针的储备类型，例如：

long*state;为一个指向long型整数的指针，而state本身则依储备模式存放。

char*xdataptr；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储备器中。

一样指针本身用3个字节存放，分别为储备器类型，高位偏移，低位偏移量。

2.2.储备器指针

基于储备器的指针说明时即指定了存贮类型，例如：

chardata*str;str指向data区中char型数据

intxdata*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。

3.3.指针转换

即指针在上两种类型之间转化：

l当基于储备器的指针作为一个实参传递给需要一样指针的函数时，指针自动转化。

l假如不说明外部函数原形，基于储备器的指针自动转化为一样指针，导致错误，因而请用“＃include”说明所有函数原形。

l能够强行改变指针类型。

8.第八节KeilC51函数

C51函数声明对ANSIC作了扩展，具体包括：

1.1.中断函数声明：

中断声明方法如下：

voidserial_ISR（）interrupt4[using1]

{

/*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。

/*definenotusedinterrupt,sogenerate"IRET"intheirentrance*/

voidextern0_ISR（）interrupt0{}/*notused*/

voidtimer0_ISR（）interrupt1{}/*notused*/

voidextern1_ISR（）interrupt2{}/*notused*/

voidtimer1_ISR（）interrupt3{}/*notused*/

voidserial_ISR（）interrupt4{}/*notused*/

2.2.通用储备工作区

3.3.选通用储备工作区由usingx声明，见上例。

4.4.指定储备模式

由smallcompact及large说明，例如：

voidfun1（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点能够如此声明，以提高运行速度。

5.5.#pragmadisable

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。

6.6.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51一样使用寄存器传递参数，内部变量一样在RAM中，函数重入时会破坏上次调用的数据。

能够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“#pragmadisable”声明，即只承诺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：

voidfunc（param...）reentrant;

KeilC51编译后将生成一个可重入变量堆栈，然后就能够模拟通过堆栈传递变量的方法。

由于一样可重入函数由主程序和中断调用，因此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“#pragmanoaregs”，以禁止编译器使用绝对寄存器寻址，可生成不依靠于寄存器组的代码。

7.7.指定PL/M－51函数

由alien指定。

4.第四章KeilC51高级编程

本章讨论以下内容：

l绝对地址访问

lC与汇编的接口

lC51软件包中的通用文件

l段名转换与程序优化

1.第一节绝对地址访问

C51提供了三种访问绝对地址的方法：

1.1.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

2.2._at_关键字

直截了当在数据定义后加上_at_const即可，然而注意：

（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：

idatastructlinklist_at_0x40;指定list结构从40h开始。

xdatachartext[25b]_at_0xE000；指定text数组从0E000H开始

提示：

假如外部绝对变量是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。

3.3.连接定位操纵

此法是利用连接操纵指令codexdatapdata\databdata对“段”地址进行，如要指定某具体变量地址，则专门有局限性，不作详细讨论。

2.第二节KeilC51与汇编的接口

1.1.模块内接口

方法是用＃pragma语句具体结构是：

#pragmaasm

汇编行

#pragmaendasm

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，因而在编译操纵指令中有SRC以操纵将这些不用编译的行存入其中。

2.2.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charintlong,float一样指针

123R7R5R3R6&R7R4&R5R2&R3R4～R7R4～R7R1～R3R1～R3R1～R3

（2）通过固定储备区传递（fixedmemory）

这种方法将bit型参数传给一个储备段中：

　？

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。

至于那个固定储备区本身在何处，则由储备模式默认。

（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：

returntypeRegistev说明

bit标志位由具体标志位返回

char/unsignedchar1_byte指针R7单字节由R7返回

int/unsignedint2_byte指针R6&R7双字节由R6和R7返回,MSB在R6

long&unsignedlong　R4～R7MSB在R4,LSB在R7

floatR4～R732BitIEEE格式

一样指针R1～R3储备类型在R3高位R2低R1

（4）SRC操纵

该操纵指令将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。

3.第三节KeilC51软件包中的通用文件

在C51\LiB名目下有几个C源文件，这几个C源文件有专门重要的作用，对它们稍事修改，就能够用在自己的专用系统中。

1.1.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。

它能够指定动态内存的位置及大小，只有使用了init_mem（）才能够调回其它函数，诸如malloccalloc,realloc等。

calloc.c：

此文件是给数组分配内存的源代码，它能够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。

2.2.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中加入那个文件，只要复位，则该文件赶忙执行，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储备器

l按储备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

XDATASTART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0

IBPSTACKTOP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0

XBPSTACKTOP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0

PBPSTACKTOP指定Compact模式重入堆栈顶部地址

PPAGEENABLEP2初始化承诺开关

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：

假如要初始化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：

L51PDATA（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点：

;------------------------------------------------------------------------------

;ThisfileispartoftheC51Compilerpackage

;CopyrightKEILELEKTRONIKGmbH1990

;------------------------------------------------------------------------------

;STARTUP.A51:

Thiscodeisexecutedafterprocessorreset.

;

;TotranslatethisfileuseA51withthefollowinginvocation:

;

;A51STARTUP.A51

;

;TolinkthemodifiedSTARTUP.OBJfiletoyourapplicationusethefollowing

;L51invocation:

;

;L51,STARTUP.OBJ

;

;------------------------------------------------------------------------------

;

;User-definedPower-OnInitializationofMemory

;

;WiththefollowingEQUstatementstheinitializationofmemory

;atprocessorresetcanbedefined:

;

;　;theabsolutestart-addressofIDATAmemoryisalways0

IDATALENEQU80H;thelengthofIDATAmemoryinbytes.

;

XDATASTARTEQU0H;theabsolutestart-addressofXDATAmemory

XDATALENEQU0H;thelengthofXDATAmemoryinbytes.

;

PDATASTARTEQU0H;theabsolutestart-addressofPDATAmemory

PDATALENEQU0H;thelengthofPDATAmemoryinbytes.

;

;Notes:

TheIDATAspaceoverlapsphysicallytheDATAandBITareasofthe

;8051CPU.AtminimumthememoryspaceoccupiedfromtheC51

;run-timeroutinesmustbesettozero.

;------------------------------------------------------------------------------

;

;ReentrantStackInitilization

;

;ThefollowingEQUstatementsdefinethestackpointerforreentrant

;functionsandinitializedit:

;

;StackSpaceforreentrantfunctionsintheSMALLmodel.

IBPSTACKEQU0;setto1ifsmallreentrantisused.

IBPSTACKTOPEQU0FFH+1;settopofstacktohighestlocation+1.

;

;StackSpaceforreentrantfunctionsintheLARGEmodel.

XBPSTACKEQU0;setto1iflargereentrantisused.

XBPSTACKTOPEQU0FFFFH+1;settopofstacktohighestlocation+1.

;

;StackSpaceforreentrantfunctionsintheCOMPACTmodel.

PBPSTACKEQU0;setto1ifcompactreentrantisused.

PBPSTACKTOPEQU0FFFFH+1;settopofstacktohighestlocation+1.

;

;------------------------------------------------------------------------------

;

;PageDefinitionforUsingtheCompactModelwith64KBytexdataRAM

;

;ThefollowingEQUstatementsdefinethexdatapageusedforpdata

;variables.TheEQUPPAGEmustconformwiththePPAGEcontrolused

;inthelinkerinvocation.

;

PPAGEENABLEEQU0;setto1ifpdataobjectareused.

PPAGE　EQU0;definePPAGEnumber.

;

;------------------------------------------------------------------------------

3.3.标准输入输出文件

putchar.c

putchar.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.c

getkey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。

4.4.其它文件

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

4.第四节段名协定与程序优化

1.1.段名协定（SegmentNamingConventions）

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，一个段能够是可重定位的，也能够是绝对段，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，前缀表示储备类型，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。

2.2.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关心。

在C51中提供以下编译操纵指令操纵代码优化：

OPTIMIZE（SJXE）：

尽量采纳子程序，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）AKOPTIMIZE（speed）提供6级优化功能，缺省为：

OPTIMIZE（6,SPEED）。

5.第五章KeilC51库函数参考

C51强大功能及其高效率的重要表达之一在于其丰