主要介紹Keil C51的預(yù)處理方法如宏定義、常用的預(yù)處理指令及文件包含指令，C51編譯庫的選擇及代碼優(yōu)化原理，C51與匯編混合編程的方法與實現(xiàn)以及超過64KB空間的地址分頁方法的C51實現(xiàn)。
教學(xué)目標(biāo)
1.了解Keil C51的預(yù)處理方法，主要有宏定義#define、常用的預(yù)處理指令#define、#error、#if 、#else、#elif、#endif、#ifdef、#ifndef 、#undef 、#line 、#pragma 及文件包含指令#include。
2.了解small、compact、large三種編譯模式信代碼優(yōu)化方法。
3. 掌握C51模塊內(nèi)部調(diào)用匯編程序的三種方法，理解C51模塊與匯編模塊之間的接口規(guī)則，主要有C51函數(shù)名與匯編程序名的轉(zhuǎn)換規(guī)則、C51函數(shù)及其相關(guān)段的命名規(guī)則、C51函數(shù)的參數(shù)傳遞規(guī)則。
4.理解Keil C51的Bankswitch原理，了解Keil C51的三種分頁方式、公共空間的概念，掌握BL51有關(guān)分頁的配置，以PSD813F2為硬件基礎(chǔ)，掌握Keil C51分頁的實現(xiàn)過程，能進行分頁的程序設(shè)計。
一、預(yù)處理器
1.1宏定義
宏定義格式如下：#define 名稱 替換文字
宏是一種簡單的替換，在程序中凡是出現(xiàn)“名稱”之處均被“替換文字”替代，替換文字可以是數(shù)字，也可以是字符串。
1.2預(yù)處理指令
由ANSI C的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,預(yù)處理指令主要包括: #define、#error、#if 、#else、#elif、#endif、#ifdef、#ifndef 、#undef 、#line 、#pragma。
#define 指令
例如：#define PI 3.1415926凡是出現(xiàn)“PI”的地方均以“3.1415926”替換。宏的出現(xiàn)有助于提高程序的可讀性及書寫方便性，也有助于程序的調(diào)試。但是，出現(xiàn)在引號中的字符串是不能替換的。如printf(“PIn”);該語句運行后輸出的是：PI而不是3.1415926。
define注意事項：
1)在宏定義語名后沒有“;”；
2)在C51程序中習(xí)慣上用大寫字符作為宏替換名，常放在程序開頭；
3)宏定義還有一個特點，就是宏替換名可以帶有形式參數(shù)，在程序中用到時，實際參數(shù)會代替這些形式參數(shù)。
例如: #define MAX(x, y) (x>y)?x:y
main(){inti=10,j=15;printf("TheMaxmumis%d",MAX(i,j);}上例宏定義語句的含義是用宏替換名MAX(x, y)代替x, y中較大者，同樣也可定義:
#define MIN(x, y) (x
4)#define命令在程序之外，其有效范圍為定義命令之后到源文件結(jié)束，但是可以用#undef命令終止宏定義的作用域。如：
#definePI3.1415926voidmain(void){……}#undefPIPI的范圍從#define 開始到#undef PI 結(jié)束。
#if、#else、#endif指令
#if、#els和#endif指令為條件編擇指令, 它的一般形式為:
#if常數(shù)表達式語句段;#else語句段;#endif
上述結(jié)構(gòu)的含義是: 若#if指令后的常數(shù)表達式為真, 則編譯#if到#else 之間的程序段; 否則編譯#else到#endif之間的程序段。
例如:
#defineMAX200main(){#ifMAX>999printf("compiledforbiggern");#elseprintf("compiledforsmalln");#endif} #undef指令
#undef指令用來刪除事先定義的宏定義, 其一般形式為:
#undef 宏替換名
例如:
#defineTRUE1...#undefTURE
#undef主要用來使宏替換名只限定在需要使用它們的程序段中。
#include
文件包含是指用#include通常用來將一些常用的宏定義或變量定義所在的源文件包含到“#include”所在的文件中來。
通常格式如下：
#include“filename”或#include
在編譯預(yù)處理時，將#include命令進行文件包含處理，即將filename中的全部內(nèi)容復(fù)制插入到該指令處，減少重復(fù)勞動。通常引號包含的文件與現(xiàn)文件在同一個位置，否則用“<>”括起來。
在源文件開始處一般都要用一些#include指令，如
#include“stdio.h”#include“reg51.h”
如用戶自定義了一個字庫文件”kzk.h”,在源文件開始用#include “hzk.h”，之后，則可以在源程序中使用字庫。
二、C51編譯庫及代碼優(yōu)化技術(shù)
2.1 C51編譯庫
C51編譯器包含6個不同的編譯庫，如表12-2-1可根據(jù)不同需要進行優(yōu)化 , C51 編譯器包含的庫模塊，都有源代碼，對它們可作與硬件相關(guān)的修改。用戶改變對于現(xiàn)有硬件輸入和輸出結(jié)構(gòu)的兩個模塊，就可修改所有庫函數(shù)，同樣也可以重新很快地構(gòu)造如“printf”和“puts”函數(shù)系統(tǒng)默認串口為輸出設(shè)備，但用戶可修改為LCD 顯示。
2.2 代碼優(yōu)化
C51可將即使有經(jīng)驗的程序員編制的代碼進行優(yōu)化,用戶可選6個優(yōu)化級，C51的所有優(yōu)化方法如下：
1）一般優(yōu)化：
常數(shù)折迭：發(fā)生在一個表達式或地址計算中的幾個常數(shù)值組合為一個常數(shù)；
跳轉(zhuǎn)優(yōu)化：跳轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到最終的目標(biāo)地址，以提高程序效率；
死碼消除：不可執(zhí)行代碼（死碼）可從程序中去掉；
寄存器變量：只要有可能，自動變量和參量放入寄存器中；
通過寄存器傳遞參數(shù)：寄存器中可傳遞最多三個參數(shù)；
全局公共子式消除：相同的子表達式或地址計算（多次發(fā)生在同一函數(shù)中）將被識別出來，并且只要有可能，將只計算一次。
2）基于8051 的優(yōu)化
窺孔（PEEPHOLE）優(yōu)化：只要能節(jié)省存貯空間或執(zhí)行時間，復(fù)雜的運算都將化簡。
訪問優(yōu)化：常數(shù)和變量直接包含在操作中。
數(shù)據(jù)覆蓋：函數(shù)的數(shù)據(jù)和位移被標(biāo)記為OVERLAYABLE，被L51 用其它數(shù)據(jù)和位覆蓋。
CASE/SWITCH 優(yōu)化：SWITCH/CASE 語句優(yōu)化為一個跳轉(zhuǎn)或一串跳轉(zhuǎn)。
3）代碼生成選項：
OPTMIZE（SIZE）：共同的“C”操作被子程序代替：程序碼長被壓縮。
NOAREGS：不使用絕對寄存器訪問，程序代碼在這種方式下獨立于寄存器組。
NOREGPARMS：參數(shù)傳遞總是在本數(shù)據(jù)段完成，程序代碼與早期C51 版本兼容。
三、C51與ASM混合編程技術(shù)
3.1 混合編程意義
通常用C51來編寫主程序。然而，在一些時序要求嚴(yán)格的采用匯編程序設(shè)計具有更高的效率，因此要求在C程序中調(diào)用一些用匯編語言編寫的子程序。
另一方面，在以匯編語言為主體的程序開發(fā)過程中，如果涉及到復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，往往需要借助C51提供的運算庫函數(shù)和強大的數(shù)據(jù)處理能力，這就要求在匯編中調(diào)用C51函數(shù)。
3.2 C51模塊內(nèi)的匯編接口
模塊內(nèi)接口通常是指在C函數(shù)內(nèi)部插入?yún)R編代碼,也稱內(nèi)嵌匯編語句 。
在線匯編提供了能直接讀寫硬件的能力，如讀寫中斷控制允許寄存器等，但編譯器并不檢查和分析在線匯編語言，插入在線匯編語言改變匯編環(huán)境或可能改變C變量的值可能導(dǎo)致嚴(yán)重的錯誤。
方法一、直接在函數(shù)體內(nèi)的每個匯編語句前加?“asm”預(yù)編譯指令。
voidreset_data(void){asmMOVR1,#0AHasmLOOP:INCAasmDJNZR0,LOOPreturn;}方法二、把asm作為關(guān)鍵字后續(xù)匯編用大括號括起來即可。
voidreset_data(void){asm{MOVR1,#0AHLOOP:INCADJNZR0,LOOP}return;}方法三、在C模塊內(nèi)通過語句“＃pragma”嵌入?yún)R編代碼。
voidreset(void){#pragmaasmMOVR1,#0AHLOOP:INCADJNZR0,LOOP#pragmaendasmreturn;} Keil C51編譯環(huán)境相關(guān)設(shè)置
將嵌有匯編語句源文件加入要編譯的項目文件，將光標(biāo)指向此文件，選擇右鍵菜單“option?for?file?'asm.c'”,將屬性單“properties”中的“Generate?Assembler?SRC?File”與“Assemble?SRC?File”兩項設(shè)置成黑體的“√”，將“Link?Public?Only”的“√”去掉，再編譯即可。用此方法可以在C51源代碼的任意位置用#pragma?asm和#pragma?endasm嵌入?yún)R編語句。如果編譯時未用SRC指令，則C51中的匯編代碼會被編譯器忽略。
3.3 C51與匯編的模塊間接口
1、C51函數(shù)名與匯編程序名的轉(zhuǎn)換規(guī)則
C51程序模塊編譯成目標(biāo)文件后，其中的函數(shù)名依據(jù)其定義的性質(zhì)不同會轉(zhuǎn)換為不同的函數(shù)名，因此在C51和匯編程序的相互調(diào)用時要求匯編程序必須服從這種函數(shù)名的轉(zhuǎn)換規(guī)則。C51中函數(shù)名轉(zhuǎn)換規(guī)則如表12-3-1所列。
2、C51函數(shù)及其相關(guān)段的命名規(guī)則
一個C51源程序模塊被編譯后，其中的每一個函數(shù)以“？PR？函數(shù)名？模塊名”為名的命名規(guī)則被分配到一個獨立的CODE段。
如:模塊“FUNC51”內(nèi)包含一個名為“func”的函數(shù)，則其CODE段的名字是“？PR？FUNC？FUNC51”。
如果一個函數(shù)包含有data和bit對象的局部變量，編譯器將按“？函數(shù)名？BYTE和？函數(shù)名？BIT”命令規(guī)則建立一個data和bit段，它們代表所要傳遞參數(shù)的起始位置，其偏移值為零。這些段是公開的，因而它們的地址可被其它模塊訪問。另外，這些段被編譯器賦予“OVERLAYABLE”標(biāo)志，故可被L51連接/定位器作覆蓋分析。
依賴于所使用的存儲器模式，這些段的段名按表12-3-2所列規(guī)則命名，在相互調(diào)用時，匯編語言必須服從C51有關(guān)段名的命名規(guī)則。
各種存儲器模式下函數(shù)相關(guān)段名的命名規(guī)則
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