利用全局及外部變量實(shí)現(xiàn)C51無能數(shù)化調(diào)用A51函數(shù)

闡述了ASM51無參數(shù)化調(diào)用C51 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理并給出實(shí)例來驗(yàn)證該方法的優(yōu)越性和可行性。作者在文章中表明這樣一種觀點(diǎn)：“利用匯編語言對(duì)I/O接口、中斷向量及程序空間分配的巨大優(yōu)勢，讓程序員對(duì)MCS51內(nèi)的每一字節(jié)甚至是每一比特（可位尋址空間）全部進(jìn)行統(tǒng)籌安排，設(shè)計(jì)好各個(gè)程序模塊，包括I/O口地址和中斷向量地址的處理；同時(shí)在具體數(shù)據(jù)處理、通信等不需要過多與硬件打交道的程序模塊中，充分利用C51語言強(qiáng)大高效的編程能力”。上述觀點(diǎn)并沒有錯(cuò)，但是對(duì)I/O接口、中斷向量及程序空間分配及MCS-51內(nèi)的每一個(gè)字節(jié)甚至是每一比特（可位尋址空間）全部進(jìn)行統(tǒng)籌安排，對(duì)于大多數(shù)程序員來講恰恰是件不容易的事。地址空間、棧的起始地址和中斷向量地址的分配等，經(jīng)常顧此失彼，這邊可行，那邊又出問題。其實(shí)完全可以把上述繁重的工作交給C51去完成，由C51定義各個(gè)變量并自動(dòng)分配各個(gè)變量的空間，而集中精力完成所需功能的A51程序設(shè)計(jì)。筆者在研制基于C51、插拔式DFLASH存儲(chǔ)器的無紙記錄儀中，就是利用全局及外部變量實(shí)現(xiàn)C51無參數(shù)化調(diào)用A51函數(shù)的，取得了很好的效果。

1 C51無參數(shù)化調(diào)用A51函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理

為了說明其原理，必須理解局部變量、全局變量和外部變量的意義。

局部變量：是在函數(shù)內(nèi)部定義的變量，只在定義它的函數(shù)內(nèi)部有效，僅在使用它時(shí)，才為它分配內(nèi)存單元。

全局變量：又稱外部變量，是在函數(shù)外部定義的變量，可以為多個(gè)函數(shù)共同使用，其有效作用范圍是從它定義的位置開始直到整個(gè)程序文件結(jié)束。若一個(gè)全局變量不是在程序文件開始處定義的，但又希望在它的定義點(diǎn)之前的函數(shù)中引用該變量，這時(shí)應(yīng)在引用該變量的函數(shù)中用關(guān)鍵字EXTERN將其說明為外部變量。此外如果一個(gè)程序模塊文件中應(yīng)用另一個(gè)程序模塊中定義的變量時(shí)，也必須用EXTERN進(jìn)行說明。全局變量在整個(gè)程序的執(zhí)行過程中都要占用內(nèi)存單元。

外部變量（EXTERN）：使用存儲(chǔ)種類說明符EXTERN定義的變量稱為外部變量。按照缺省規(guī)則，凡在所有函數(shù)之前，在函數(shù)外部定義的變量都是外部變量，定義時(shí)可以不寫EXTERN說明符。但是，在一個(gè)函數(shù)體內(nèi)說明一個(gè)在該函數(shù)體外或別的程序模塊文件中定義過的外部變量時(shí)，則必須使用EXTERN說明符。一個(gè)外部變量被定義之后，它就被分配了固定的內(nèi)存空間。外部變量的生存期為程序的整個(gè)執(zhí)行時(shí)間。

C語言允許將大型的程序分解為若干個(gè)獨(dú)立的程序模塊，各個(gè)模塊可分別進(jìn)行編譯，然后將它們連接在一起。如果某個(gè)變量需要在所有程序模塊文件中使用，只要在一個(gè)程序模塊中將該變量定義成全局變量，而在其它程序模塊中用EXTERN說明該變量是已被定義過的外部變量就可以了。

在C51中定義函數(shù)時(shí)如果冠以關(guān)鍵字EXTERN即將其明確定義為一個(gè)外部函數(shù)。

具體方法是：在C51用unsigned char定義的變量，則在A51中必須對(duì)應(yīng)聲明該變量在DATA區(qū)；在C51用bit定義位變量，則在A51中必須對(duì)應(yīng)聲明該變量在可位選區(qū)。A51中用關(guān)鍵字EXTRN表示外部變量，對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

C51 定義 A51聲明
unsigned char varible_name<->EXTRN DATA(varible_name)
bit bit_name <->EXTRN BIT (bit_name)

此外，C51編譯器支持在C語言源程序中直接編寫8051單片機(jī)的中斷服務(wù)程序，從而減輕采用匯編語言編寫中斷服務(wù)程序的繁鎖程度。C51編譯器對(duì)函數(shù)的定義進(jìn)行了擴(kuò)展，增加了一個(gè)擴(kuò)展關(guān)鍵字interrupt。定義中斷服務(wù)函數(shù)的一般格式為：

函數(shù)類型 函數(shù)名（形式參數(shù)表） [interrupt n]
[using n]

關(guān)鍵了interrupt后面的n是中斷號(hào)，取值為0～31，編譯器從8n+3處產(chǎn)生中斷向量。Using后的n取值為0～3，表示選擇那一組寄存器。

2 C51無參數(shù)化調(diào)用A51函數(shù)的實(shí)例

研制的無紙記錄儀實(shí)現(xiàn)的功能是：記錄儀有4個(gè)通道，每秒采樣1次，每個(gè)通道每次采樣需記錄兩個(gè)字節(jié)，根據(jù)各個(gè)通道的轉(zhuǎn)儲(chǔ)速率（從1～255可設(shè)定），把采樣的數(shù)據(jù)寫入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器62256，一旦滿512字節(jié)，就把512字節(jié)一次性寫入FLASH MEMORY中。

主程序用C51編程，每秒中斷采樣程序由A51實(shí)現(xiàn)。主程序的主要工作是：把采集到的數(shù)據(jù)按曲線、棒圖和數(shù)據(jù)送到液晶顯示器顯示；根據(jù)一公平的條件查詢數(shù)據(jù)等。中斷程序就是采樣4個(gè)通道，把在A51采樣所寫入的單元及所需要的一些位變量在C51定義為全局變量，在A51中這些變量聲明為外部變量，在C51調(diào)用A51的中斷函數(shù)必須聲明為外部函數(shù)。這樣就實(shí)現(xiàn)了C51無參數(shù)化調(diào)用A51。

C51主程序如下：
程序名為MYMAIN.C
#include <reg51.h>
#include <absacc.h>
#include <intrins.h>
#define uchar unsigned char
//以下3個(gè)函數(shù)在采樣程序模塊ZTDJLY.A51中，名稱就是標(biāo)號(hào)
extern void sample(); //中斷采樣程序
extern void initial(); //AD7715初始化
extern void res_ram(); //外部存儲(chǔ)器62256地址指針復(fù)位

//以下變量為采樣程序模塊ZTDJLY.A51中所用到的變量
bit write_alw,vz_bit,fs_bit；//write_alw=1，寫放FLASH允許，vz_bit,fs_bit是零標(biāo)定及滿刻度標(biāo)定的標(biāo)志
uchar sample_w[12]；//4路連零點(diǎn)采樣值，每路2個(gè)字節(jié)共10個(gè)字節(jié)，另外2個(gè)字節(jié)作定改62256前把采樣值添加通道號(hào)處理所需單元
uchar xdata *ram_point；//62256的指針
uchar sa_p,sa_vzt[8]；//sa_p為采樣當(dāng)前路，sa_vzt[8]為4路的零點(diǎn)
uchar sa_timer[8]={1,1,1,1,1,1,1,1}; //4路的轉(zhuǎn)儲(chǔ)速率，前為子，后為母本
……
void disp_int0() interrupt 0 using 2 //用中斷0，使用寄存器2組
{
sample()；//C51無參數(shù)化調(diào)用A51函數(shù)
}
main()
{
…
initial();
while(1) //主循環(huán)
{
……
}
}

A51程序如下：
NAME ztdjly.a51
ram_cs bit 090h.2 ;p1.2 ;62256片選
b373 bit 090h.1 ;p1.1
bit_dog bit 0b0h.4 ;3.4
；以上3個(gè)是AD7715的引腳定義
data_bit bit 0a0h.6 ;P2.6
adsclk_bit bit 0b0h.5 ;P3.5
drdy_bit bit 0b0h.3 ;P3.3
?PR?sample?SAMPLE SEGMENT CODE ;定義程序代碼段
EXTRN DATA （sample_w） ；聲明外部變量，在C51程序定義分配在DATA區(qū)
EXTRN DATA（sa_p）
EXTRN DATA（ram_point）
EXTRN DATA (sa_timer)
EXTRN DATA (sa_vzt)
EXTRN BIT (write_alw) ;聲明外部變量，在C51程序定義分配在可位尋址區(qū)
EXTRN BIT (vz_bit)
EXTRN BIT （fs_bit）
PUBLIFC sample ；分用符號(hào)說明
PUBLIC initial,res_ram
RSEG ?PR?sample?SAMPLE
using 0
initial：；AD7715初始化，該標(biāo)號(hào)即是C51定義外部函數(shù)
;initial()的入口地址
……
ret
;
sample： ；采樣程序，該標(biāo)號(hào)即是C51定義外部函數(shù)
；sample()的入口地址
……
ret
……
res_ram： ；62256指針復(fù)位，該標(biāo)號(hào)即是C51定義外部函數(shù)res_ram()的入口地址
……
ret
end

在研制無紙記錄儀之前，作者用MASM51開發(fā)了其他儀表，采樣部分有些相同，因此這次A51采樣程序并不是重新編寫，而是把以前的MASM51程序按A51的規(guī)則來修改。以前ASM的程序（數(shù)據(jù)段部分）如下所示：
bseg
；
write_alw bit 00h;
vz_bit bit 01h
fs_bit bit 02h
ce_bit bit p1.6
ram_cs bit p1.2
b373 bit p1.1
bit_dog bit p1.4
data_bit bit P2.6
sclk_bit bit P3.4
drdy_bit bit p3.3
ends
;
dseg
org 08h
org 28h
sample_w; ds 12
sa_p: ds 1 ;當(dāng)前通道號(hào)
ram_point: ds 2
sa_timer: ds 8 ;0,1,2,3每通道兩字節(jié)
sa_vzt: ds 8 ;0,1,2,3 vz
ends
;
cseg
org 0h
begin: reti
org 03h
lcall sample
reti
sample:
……
ends

從上述程序可以看出，在采樣程序中所用到的變量并不少，定義在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)28H單元起始的空間中。這樣安排，對(duì)匯編程序沒什么問題，但與C51主程序連接的時(shí)候，并不一定好，很多時(shí)候碰到地址空間溢出的問題（C51主程序編譯連接后將近16K字節(jié)，CPU采用ATMEL公司的AT89C55WD）。如何調(diào)整這些變量的分配，并非容易。另外，C51隨時(shí)要用到采樣單元sample_w[12]的值，如果采用一般的參數(shù)傳遞，將是相當(dāng)復(fù)雜而繁瑣的；而采用全局及外部變量實(shí)現(xiàn)C51無參數(shù)經(jīng)調(diào)用A51函數(shù)，極大簡化了這些工作，大大提高了工作效率。

本文第2部分的程序，采用Keil公司的Keil C V6.10集成開發(fā)工具包完成。所研制的無紙記錄儀已經(jīng)通過福建省科技廳的鑒定。