Keil C51的一些有趣特性
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首先得說(shuō)的是我是菜鳥(niǎo)，在此論壇上學(xué)了很多的東東。但是今年以來(lái)，論壇上似乎沒(méi)有了去年一大幫高手討論問(wèn)題的場(chǎng)面了，似乎失去了往日的風(fēng)光了。在此我那出我近日一些不成熟的想法，希望大家斧正。有啥不正確的，請(qǐng)一定告之與我。
Keil c51號(hào)稱(chēng)作為51系列單片機(jī)最好的開(kāi)發(fā)環(huán)境，大家一定都很熟悉。它的一些普通的特性大家也都了解，（書(shū)上也都說(shuō)有）如：因?yàn)?1內(nèi)的RAM很小，C51的函數(shù)并不通過(guò)堆棧傳遞參數(shù)（重入函數(shù)除外），局部變量也不存儲(chǔ)在堆棧中，而是存在于固定的RAM中及寄存器中。那么看一下下面的程序。
void fun1(unsigned char i)
{
…
}
正常情況參數(shù)i通過(guò)R7傳入函數(shù)，那么它的實(shí)際地址在什么地方呢？就是R7嗎？回答這個(gè)問(wèn)題之前我們先來(lái)了解keil c51的幾個(gè)有趣的特性（不考慮重入函數(shù)）。
一、函數(shù)在調(diào)用前定義與在調(diào)用后定義產(chǎn)生的代碼是有很大差別的（特別是在優(yōu)化級(jí)別大于3級(jí)時(shí)）。（本人也不太清楚為什么，大概因?yàn)樵谡{(diào)用前定義則調(diào)用函數(shù)已經(jīng)知道被調(diào)用函數(shù)對(duì)寄存器的使用情況，則可對(duì)函數(shù)本身進(jìn)行優(yōu)化；而在調(diào)用后進(jìn)行定義則函數(shù)不知被調(diào)用函數(shù)對(duì)寄存器的使用情況，它默認(rèn)被調(diào)用函數(shù)對(duì)寄存器（ACC、 B、 DPH、 DPL、 PSW、 R0、 R1、 R2、 R3、R 4、 R5、, R6、 R7）都已經(jīng)改變，因此不在這些寄存器中存入有效的數(shù)據(jù)）
二、函數(shù)調(diào)用函數(shù)時(shí)除在堆棧中存入返回地址之外，不在堆棧中保存其它任何寄存器（ACC、 B、 DPH、 DPL、 PSW、 R0、 R1、 R2、 R3、R 4、 R5、, R6、 R7）的內(nèi)容。（除非被調(diào)用函數(shù)使用了using特性）
三、中斷函數(shù)是一個(gè)例外，它會(huì)計(jì)算自身及它所調(diào)用的函數(shù)對(duì)寄存器（ACC、 B、 DPH、 DPL、 PSW、 R0、 R1、 R2、 R3、R 4、 R5、, R6、 R7）的改變，并保存相應(yīng)它認(rèn)為被改變了的寄存器。
四、使用C寫(xiě)程序時(shí)，盡量少使用using n (n=0,1,2,3)特性。（這個(gè)特性在本人使用的過(guò)程中存在一些問(wèn)題，不知算不算是一個(gè)小bug）
以下的試驗(yàn)都是在（環(huán)境 keil c51 v7.20）中，優(yōu)化級(jí)為default下完成。
先看第一個(gè)特性問(wèn)題。
例1：
void fun2(void)
{
}
void fun1(unsigned char i)
{
fun2();
while(i--);
}
它的匯編代碼如下：
; void fun2(void)
RSEG ?PR?fun2?TEST
fun2:
; SOURCE LINE # 12
; {
; SOURCE LINE # 13
; }
; SOURCE LINE # 14
RET
; END OF fun2
;
; void fun1(unsigned char i)
RSEG ?PR?_fun1?TEST
_fun1:
USING 0
; SOURCE LINE # 16
;---- Variable 'i?240' assigned to Register 'R7' ----
; {
; SOURCE LINE # 17
; fun2();
; SOURCE LINE # 18
LCALL fun2
?C0003:
; while(i--);
; SOURCE LINE # 19
MOV R6,AR7
DEC R7
MOV A,R6
JNZ ?C0003
; }
; SOURCE LINE # 20
?C0005:
RET
; END OF _fun1
從中可以看到fun2()在fun1()前先定義，fun1()知道fun2()對(duì)寄存器的使用情況，知道R7沒(méi)有改變，而參數(shù)i存于R7中，即i既是R7。（;---- Variable 'i?140' assigned to Register 'R7' ----）
看另一情況
void fun2(void);
void fun1(unsigned char i)
{
fun2();
while(i--);
}
void fun2(void)
{
}
匯編代碼如下：
; void fun1(unsigned char i)
RSEG ?PR?_fun1?TEST
_fun1:
USING 0
; SOURCE LINE # 14
MOV i?140,R7
; {
; SOURCE LINE # 15
; fun2();
; SOURCE LINE # 16
LCALL fun2
?C0002:
; while(i--);
; SOURCE LINE # 17
MOV R7,i?140
DEC i?140
MOV A,R7
JNZ ?C0002
; }
; SOURCE LINE # 18
?C0004:
RET
; END OF _fun1
;
; void fun2(void)
RSEG ?PR?fun2?TEST
fun2:
; SOURCE LINE # 20
; {
; SOURCE LINE # 21
; }
; SOURCE LINE # 22
RET
; END OF fun2
fun2()在fun1()調(diào)用后定義，因fun1()調(diào)用fun2()時(shí)不知道fun2()對(duì)寄存器的使用情況，則認(rèn)為fun2()改變了所有的寄存器（ACC、 B、 DPH、 DPL、 PSW、 R0、 R1、 R2、 R3、R 4、 R5、, R6、 R7）。因?yàn)閒un1()認(rèn)為fun2()改變了寄存器的值（包括R7），因此i雖然通過(guò)R7傳遞，但因已因調(diào)用fun2()而改變，所以不能再存在R7了，而上在RAM中額外的用一個(gè)Byte來(lái)存儲(chǔ)。
這也就解釋了在開(kāi)始時(shí)的那個(gè)問(wèn)題，參數(shù)i的存儲(chǔ)是看問(wèn)題而定的。
是否很有趣呢。在節(jié)約RAM方面，這可是一個(gè)很有用的特性哦。（大家是否也為自己的節(jié)省了1Byte的RAM）
這個(gè)例子還解釋了第二個(gè)特性，函數(shù)調(diào)用函數(shù)時(shí)除在堆棧中存入返回地址之外，不在堆棧中保存其它任何寄存器（ACC、 B、 DPH、 DPL、 PSW、 R0、 R1、 R2、 R3、R 4、 R5、R6、R7）的內(nèi)容。函數(shù)在調(diào)用函數(shù)前，盡量不在這些寄存器中保存有效的數(shù)據(jù)，實(shí)在無(wú)法避免，則把有效數(shù)據(jù)存入固定的RAM中。
對(duì)于中斷函數(shù)問(wèn)題，當(dāng)你看到下面的程序相差55 Byte時(shí)，不知你會(huì)怎么想的。
例2：
void OSTimeDly(void); //using 1
static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 //using 1
{
TR0 = 0;
TH0 = 100;
TL0 = 100;
TR0 = 1;
OSTimeDly();
}
void OSTimeDly(void) //using 1
{
}
與
void OSTimeDly(void) //using 1
{
}
static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 //using 1
{
TR0 = 0;
TH0 = 100;
TL0 = 100;
TR0 = 1;
OSTimeDly();
}
它們的匯編代碼分別是，
; static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 //using 1
RSEG ?PR?Timer0OVInt?TEST
USING 0
Timer0OVInt:
PUSH ACC
PUSH B
PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH PSW
MOV PSW,#00H
PUSH AR0
PUSH AR1
PUSH AR2
PUSH AR3
PUSH AR4
PUSH AR5
PUSH AR6
PUSH AR7
USING 0
; SOURCE LINE # 24
; {
; TR0 = 0;
; SOURCE LINE # 26
CLR TR0
; TH0 = 100;
; SOURCE LINE # 27
MOV TH0,#064H
; TL0 = 100;
; SOURCE LINE # 28
MOV TL0,#064H
; TR0 = 1;
; SOURCE LINE # 29
SETB TR0
;
; OSTimeDly();
; SOURCE LINE # 31
LCALL OSTimeDly
; }
; SOURCE LINE # 32
POP AR7
POP AR6
POP AR5
POP AR4
POP AR3
POP AR2
POP AR1
POP AR0
POP PSW
POP DPL
POP DPH
POP B
POP ACC
RETI
; END OF Timer0OVInt
;
;
; void OSTimeDly(void) //using 1
RSEG ?PR?OSTimeDly?TEST
OSTimeDly:
; SOURCE LINE # 35
; {
; SOURCE LINE # 36
;
; }
; SOURCE LINE # 38
RET
; END OF OSTimeDly
及
; void OSTimeDly(void) //using 1
RSEG ?PR?OSTimeDly?TEST
OSTimeDly:
; SOURCE LINE # 22
; {
; SOURCE LINE # 23
;
; }
; SOURCE LINE # 25
RET
; END OF OSTimeDly
CSEG AT 0000BH
LJMP Timer0OVInt
;
; static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 //using 1
RSEG ?PR?Timer0OVInt?TEST
USING 0
Timer0OVInt:
; SOURCE LINE # 27
; {
; TR0 = 0;
; SOURCE LINE # 29
CLR TR0
; TH0 = 100;
; SOURCE LINE # 30
MOV TH0,#064H
; TL0 = 100;
; SOURCE LINE # 31
MOV TL0,#064H
; TR0 = 1;
; SOURCE LINE # 32
SETB TR0
;
; OSTimeDly();
; SOURCE LINE # 34
LCALL OSTimeDly
; }
; SOURCE LINE # 35
RETI
; END OF Timer0OVInt
這個(gè)例子的匯編代碼很好的解釋了上面的特性1及3。
至于第四個(gè)特性，值得特別說(shuō)明一下。看下例：
例3：
void OSTimeDly(void);
static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 using 0
{
TR0 = 0;
TH0 = 100;
TL0 = 100;
TR0 = 1;
OSTimeDly();
}
void OSTimeDly(void) // using 0
{
}
它的匯編代碼是
; static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 using 0
RSEG ?PR?Timer0OVInt?TEST
USING 0
Timer0OVInt:
PUSH ACC
PUSH B
PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH PSW
USING 0
MOV PSW,#00H
; SOURCE LINE # 24
; {
; TR0 = 0;
; SOURCE LINE # 26
CLR TR0
; TH0 = 100;
; SOURCE LINE # 27
MOV TH0,#064H
; TL0 = 100;
; SOURCE LINE # 28
MOV TL0,#064H
; TR0 = 1;
; SOURCE LINE # 29
SETB TR0
;
; OSTimeDly();
; SOURCE LINE # 31
LCALL OSTimeDly
; }
; SOURCE LINE # 32
POP PSW
POP DPL
POP DPH
POP B
POP ACC
RETI
; END OF Timer0OVInt
;
; void OSTimeDly(void) // using 0
RSEG ?PR?OSTimeDly?TEST
OSTimeDly:
; SOURCE LINE # 34
; {
; SOURCE LINE # 35
;
; }
; SOURCE LINE # 37
RET
; END OF OSTimeDly
此例中除了中斷函數(shù)使用了using 0之外，與上例中的程序并無(wú)區(qū)別，但是匯編的代碼相差卻很大。此例中的匯編代碼不再保存R0 ---- R7的值。（默認(rèn)keil c51中的函數(shù)使用的是0寄存器組，當(dāng)中斷函數(shù)使用using n時(shí)，n = 1,2,3或許是對(duì)的，但n=0時(shí)，程序就已經(jīng)存在了bug（只有中斷函數(shù)及其所調(diào)用的函數(shù)并沒(méi)有改變R0 ---- R7的值時(shí)，這個(gè)bug不會(huì)表現(xiàn)出來(lái)））
一個(gè)結(jié)論是，在中斷函數(shù)中如果使用了using n，則中斷不再保存R0----R7的值。
由此可以推論出，一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的中斷函數(shù)及一個(gè)低優(yōu)先級(jí)的中斷函數(shù)同時(shí)使用了using n，（n = 0,1,2,3）當(dāng)n相同時(shí)，這個(gè)存在的bug 是多么的隱蔽。（這恰是使人想象不到的）
最后再來(lái)看一例
例4：
void OSTimeDly(unsigned char i);
static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 using 1
{
TR0 = 0;
TH0 = 100;
TL0 = 100;
TR0 = 1;
OSTimeDly(5);
}
void OSTimeDly(unsigned char i) // using 0
{
while(i--);
}
匯編的結(jié)果
; static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 using 1
RSEG ?PR?Timer0OVInt?TEST
USING 1
Timer0OVInt:
PUSH ACC
PUSH B
PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH PSW
USING 1
MOV PSW,#08H
; SOURCE LINE # 25
; {
; TR0 = 0;
; SOURCE LINE # 27
CLR TR0
; TH0 = 100;
; SOURCE LINE # 28
MOV TH0,#064H
; TL0 = 100;
; SOURCE LINE # 29
MOV TL0,#064H
; TR0 = 1;
; SOURCE LINE # 30
SETB TR0
;
; OSTimeDly(5);
; SOURCE LINE # 32
MOV R7,#05H
LCALL _OSTimeDly
; }
; SOURCE LINE # 33
POP PSW
POP DPL
POP DPH
POP B
POP ACC
RETI
; END OF Timer0OVInt
;
; void OSTimeDly(unsigned char i) // using 0
RSEG ?PR?_OSTimeDly?TEST
_OSTimeDly:
USING 0
; SOURCE LINE # 35
;---- Variable 'i?441' assigned to Register 'R7' ----
; {
; SOURCE LINE # 36
?C0009:
; while(i--);
; SOURCE LINE # 37
MOV R6,AR7
DEC R7
MOV A,R6
JNZ ?C0009
; }
; SOURCE LINE # 38
?C0011:
RET
; END OF _OSTimeDly
注意OSTimeDly()中此處的匯編代碼，
MOV R6,AR7
DEC R7
因?yàn)門(mén)imer0OVInt（）函數(shù)使用的寄存器組是1 (using 1)，而OSTimeDly()默認(rèn)使用0寄存器組（默認(rèn)使用的寄存器組是不會(huì)用代碼顯示改變的）。因此Timer0OVInt（）調(diào)用OSTimeDly()時(shí)寄存器組仍然是1組，R7的地址是15，而AR7的地址為OSTimeDly()所使用的寄存器組中R7的地址，在0寄存器組中為7。因此當(dāng)AR7為0時(shí)，這是一個(gè)死循環(huán)。
結(jié)論，使用不同寄存器組的函數(shù)（特殊情況外）不能相互調(diào)用
評(píng)論