ANSI C与C51.docx
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ANSIC与C51
Keil C51 vs 标准C 1
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：
l8051存储类型及存储区域
l存储模式
l存储器类型声明
l变量类型声明
l位变量与位寻址
l特殊功能寄存器（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的程序存储器
2.2.InternalDataMemory:
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～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～0FFFFH
pdata：
能访问1页（25bBytes）的外部RAM，主要用于紧凑模式（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，即中断允许
还可以有如下定义方法：
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：
1.1.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为宽裕速度较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：
存储模式在C51编译器选项中选择。
4.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：
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支持一般指针（GenericPointer）和存储器指针（Memory_SpecificPointer）.
1.1.一般指针
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*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。
2.2.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：
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。
l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。
l可以强行改变指针类型。
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.通用存储工作区
3.3.选通用存储工作区由usingx声明，见上例。
4.4.指定存储模式
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方可以这样声明，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“#pragmadisable”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：
voidfunc（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“#pragmanoaregs”，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。
7.7.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：
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：
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。
3.3.连接定位控制
此法是利用连接控制指令codexdatapdata\databdata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。
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，因而在编译控制指令中有SRC以控制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一般指针
123R7R5R3R6&R7R4&R5R2&R3R4～R7R4～R7R1～R3R1～R3R1～R3
（2）通过固定存储区传递（fixedmemory）
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：
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。
3.第三节KeilC51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。
1.1.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malloccalloc,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。
2.2.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
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：
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方：
;------------------------------------------------------------------------------
;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。
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。
2.2.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）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体现之一在于其丰富的可直接
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