在8051體系中,數據指針DPTR作為一個特殊的16位寄存器,用于尋址64 KB的XDATA或CODE空間,通常它被當作一個16位指針,指向一個常數表。雙數據指針可以改善同時有兩個16位指針使用時的性能。作為一種增強特性,有許多8051派生型器件支持雙數據指針。以宏晶科技STC89系列的產品為例,DPTR被增強為DPTR0和DPTR1兩個,仍然使用原來的地址,用另外一個SFR AUXR1的0位DPS來切換。當DPS位為0時,所有對DPTR的操作使用DPTR0;當DPS位為1時,所有對DPTR的操作使用DPTR1。這樣,通過一個簡單的INC AUXR1指令,就可以來回切換兩個數據指針。
1 Keil C51對雙數據指針的支持情況
作為一個常用的C51編譯器,Keil C51是支持雙數據指針的,但并不是直接支持。如果要在C51程序中使用雙數據指針,有一些特別的要求。
首先來看Keil C51是如何支持雙數據指針的。
在Keil C51的編譯器手冊中指出:#pragma modp2可以打開Philips或Atmel WM系列器件中有雙DPTR的型號,并且可以提升以下庫函數的性能,包括:memcpy,memmove,memcmp,strcpy,strcmp。
Keil公司也提供了一個對照表,對比性能的提升。對比的型號是8051和Dallas 320,函數是memcpy塊拷貝。對照表如下:
看起來似乎使用庫函數就可以大幅度提高程序性能,但實際上這樣做并不能保證一定可以提高程序性能。首先Dallas 320是4T的CPU,本身就比12T的8051快。其次,以memcpy為例,它的原型是void*memcpy(void*s1,const void*s2,int len),其傳人參數有3個,合計8字節(jié),要使用數據段來傳送。在數據量少的情況下,參數傳遞的開銷就有可能大過數據傳遞的開銷。如果想要在數據塊拷貝或移動的同時對數據加以處理,比如在一個目的數據塊后面加上一個校驗和,那么使用庫函數是辦不到的,只有通過循環(huán)來進行。當數據塊的源和目都是16位地址時,每一次循環(huán)都會有兩次對數據指針的賦值,在源地址和目地址之間來回切換,這時采用雙數據指針會有效地提高程序性能。
如果要在程序中直接生成使用雙數據指針的代碼,目前沒有直接的編譯指令。Keil公司在它的網站上曾說過多數據指針支持庫函數,并且目前也未打算在編澤器中直接支持多數據指針。
2 Keil C中直接生成雙數據指針的代碼
實際上,Keil C51編譯器還是可以直接生成使用雙數據指針的代碼的,只要沒定好適當的優(yōu)化級別,安排好適當的C51語句,編譯器就會生成使用雙數據指針的代碼。下面給出一個例子,使用雙數據指針將CODE區(qū)的一個16字節(jié)的數組拷貝到XDATA區(qū)。 編譯后其中for循環(huán)的匯編代碼主體如下:
可以看到,匯編代碼基本上是最簡化的使用雙數據指針的匯編程序。
由上面的代碼可知,在優(yōu)化級別7(Extended Index Ac-cess Optimizing)的作用下,DPTR被調用了。通過類型轉換和SFR指令的配合,雙數據指針指令被生成。這足一個經驗方法,基本上這是一個框架,可以在看到雙DPTR調用被生成后加入其他語句,在塊操作的同時處理數據。
3 調試環(huán)境的設定
在Keil uVision2環(huán)境下,軟件仿真Philips或AtmelWM系列器件中有雙DPTR的型號時,仿真器中會有AUXR1、DPTR0、DPTR1這3個寄存器。如果不使能雙DPTR特性,仿真時DPTR的值是混亂的。對于宏晶科技STC89系列器件的雙DPTR特性,打開軟件仿真設定的具體步驟是:在File/Device Database菜單中選擇STC的某一具體型號,在Options框中"CPU="一項后加上MODP2,然后單擊Update更新器件庫。打開雙數據指針調試后,再啟動Debug,就會有AUXR1、DPTR[0]、DPTR[1]這3個寄存器。當加載上述程序時,會清楚地看到雙數據指針的操作和AUXR1的變化。