在Bank Switch基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)大程序和數(shù)據(jù)空間

1、在bank switch基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)大程序和數(shù)據(jù)空間mcs51系列是目前應(yīng)用十分廣泛的8位。mcs5l系列單片機(jī)的地址為16位，不作擴(kuò)展的狀況下其最大的程序和數(shù)據(jù)地址空間為64 kb。但是隨著控制領(lǐng)域的不斷智能化、復(fù)雜化，程序代碼或數(shù)據(jù)空間的大小可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于64 kb。結(jié)合相應(yīng)的硬件地址擴(kuò)展，用法c5l的blank switch技術(shù)可生成代碼長度和數(shù)據(jù)空間大于64 kb的目標(biāo)程序。keil c5l的blank switch技術(shù)突破了51系列單片機(jī)在地址空間方面的不足，在無數(shù)領(lǐng)域中拓展了它的用法。筆者就曾用法blank switch開發(fā)了程序空間為512 kb，數(shù)據(jù)空間為256 kb的一個(gè)較復(fù)雜的

2、程控交換機(jī)控制程序。本文以該程控交換機(jī)主控制部分的實(shí)現(xiàn)過程為例，介紹keilc5l的blank switch技術(shù)的詳細(xì)應(yīng)用。1 blank switch技術(shù)介紹詳細(xì)實(shí)現(xiàn)blank switch技術(shù)的是keilc5l中的分組銜接定位器bl5l。keil c5l語言源程序經(jīng)過c5l編譯器編譯后，生成浮動(dòng)地址的目標(biāo)代碼文件。這種浮動(dòng)地址的目標(biāo)代碼必需經(jīng)過銜接定位器bl5l的銜接和定位，生成具有肯定地址的目標(biāo)代碼，才干寫入程序存儲(chǔ)器正常運(yùn)行。 bl51支持分組銜接定位，允許生成代碼大于64 kb的目標(biāo)程序，可以在具有適當(dāng)硬件擴(kuò)展規(guī)律的系統(tǒng)中舉行代碼組之間的切換，以達(dá)到正常運(yùn)行的目的。v5.03版本的b

3、l5l可以管理最多64個(gè)代碼組，每個(gè)代碼組最大為64 kb。bl51銜接定位器生成的0mf5l格式的肯定目標(biāo)文件，可裝入dscope51或intel兼容的器舉行調(diào)試，也可通過符號(hào)轉(zhuǎn)換器oh51轉(zhuǎn)換成intelhex文件以便于eprom編程。 在keil c5l開發(fā)工具的迅速更新過程中，lx51成為功能更為完美的銜接定位器，用法它替代bl51能夠增強(qiáng)更多的銜接定位功能。筆者用法lx5l可以越發(fā)便利程序的開發(fā)。2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)在采納bl5l對(duì)目標(biāo)程序舉行分組銜接定位時(shí)，要求系統(tǒng)具有相應(yīng)的硬件分組擴(kuò)展規(guī)律。bl5l默認(rèn)的分組方式是采納mcu的p1端口作硬件擴(kuò)展地址線采納l條pl引腳時(shí)，分組數(shù)為2，

4、采納6條p1引腳時(shí)，最多可分為64個(gè)代碼組，剩余的pl口線也可做其他用途。 硬件分組還可采納外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器xdata空間地址單元來舉行，與采納805l的pl端口作為分組地址線不同的是，對(duì)于一個(gè)指定用于分組地址的xdata端口字節(jié)中的剩余位，不能再用于其他目的。 在系統(tǒng)中，以pl端口作硬件擴(kuò)展地址線，用法了4條pl引腳(p1.4"p1.7)。主控部分硬件基本原理圖1所示。在這里，去除了外圍控制接口(如串口)與其他cpu的互聯(lián)等，主要突出如何實(shí)現(xiàn)用法pl端口作硬件擴(kuò)展來增強(qiáng)程序空間和數(shù)據(jù)空間筆者用法flash29c040作為程序存儲(chǔ)器，通過pl擴(kuò)展引腳與該芯片的高4位地址線相連，用法32

5、 kb空間的62256作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。因?yàn)槌炭亟粨Q機(jī)中有無數(shù)參數(shù)和設(shè)置數(shù)據(jù)需要斷電保存，所以用法了另一flash29co4o作為擴(kuò)展的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在這里需要注重的是，cpu地址線的最高位(p2.7)并不是挺直與對(duì)應(yīng)的程序flash 29c040和數(shù)據(jù)flash29c040地址線相連。在和程序存儲(chǔ)器的銜接中，p2.7和pl端口通過與的關(guān)系銜接到flash 29c040的地址線高4位。公共代碼區(qū)域程序始終都是從flash 29c040的低32 kb中讀取，而不需要在每個(gè)分組前存放32 kb的公共代碼區(qū)域程序，從而節(jié)省了存儲(chǔ)空間。在和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的銜接中，增強(qiáng)了p1.o和p2.7組合對(duì)數(shù)據(jù)fl

6、ash 29c040的片選，主要是考慮可以增強(qiáng)主控芯片對(duì)外圍器件的控制。例如，當(dāng)設(shè)置p1.0為0，地址為高32kb時(shí)，可以擴(kuò)展增強(qiáng)拜訪串口或其他器件。在本文就不再對(duì)該部分內(nèi)容具體描述了。同時(shí)，需要注重支配好變量的存儲(chǔ)地址，這一點(diǎn)將在下文中具體描述。 在程序設(shè)計(jì)過程中，p1擴(kuò)展地址線對(duì)程序員而言是不行見的。由bl5l產(chǎn)生的代碼來控制硬件的擴(kuò)展引腳和代碼組的切換，這使程序員只需要將精力花費(fèi)在代碼編寫和代碼組的支配上，大大提高了程序設(shè)計(jì)效率和穩(wěn)定性。3 keilc51的環(huán)境設(shè)置除需要正確設(shè)計(jì)硬件電路，同時(shí)還要對(duì)keil c5l提供的文件和環(huán)境舉行正確設(shè)置才干真正實(shí)現(xiàn)地址的擴(kuò)展。下面是需要舉行相關(guān)配置

7、的幾項(xiàng)。 在菜單project挑選中挑選option for target“tar-get”挑選項(xiàng)，按圖2所示舉行項(xiàng)目配置。因?yàn)橛梅?個(gè)pl引腳舉行硬件的擴(kuò)展，所以在banks挑選中用法16個(gè)物理頁。用法32kb作為一個(gè)分頁的空間大小，所以在bank area中寫入地址范圍為0x8000"0xffff。因?yàn)橛梅藬U(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，所以挑選支持用法“far”變量類型，這樣就能便利地用法farray、fvar等宏和指針來拜訪擴(kuò)展的空間地址。 在菜單project挑選中挑選option for target“output”挑選項(xiàng)，按圖3所示舉行項(xiàng)目配置。在輸出的文件格式上用法hex-38

8、6的文件格式。這是用法lx51銜接定位器時(shí)產(chǎn)生的一種擴(kuò)展型的hex文件類型。 在工程窗體中，對(duì)工程中的每個(gè)源程序合理支配分組的位置，有以下幾點(diǎn)需要特殊注重：復(fù)位和中斷向量、代碼常數(shù)、c51中斷函數(shù)、組切跳轉(zhuǎn)表、庫函數(shù)這些代碼必需支配在公共代碼區(qū)域。代碼組切換需要大約50個(gè)機(jī)器周期和2字節(jié)的堆棧空間。因此應(yīng)該認(rèn)真支配程序結(jié)構(gòu)以盡量削減代碼之間的切換。被囫圇程序常常調(diào)用的函數(shù)應(yīng)該支配在公共代碼區(qū)域。同時(shí)，同一功能模塊的函數(shù)大多互相調(diào)用，所以應(yīng)該支配在同一代碼組，以削減代碼組的切換，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。l5l_bank.a51必需支配在公共代碼區(qū)域。令common代碼組和banko代碼組在物理上實(shí)際是

9、同一個(gè)代碼組，所以不要用法bank0代碼組來給源程序分配空間。在l51_banka5l文件中需按照硬件的詳細(xì)狀況配置修改以下代碼。?b_nbabiks equ 16 定義最大分組(o"64)，可為2、4、8、16、32、64。?b_mode equ 0 o：通過80的i0口舉行分組切換，l：通過xdata存儲(chǔ)器單元舉行分組切換。?b_rtx equ o 0；不用法keil的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)?b_var_bankingequ l l；支持變量分頁(數(shù)據(jù)空間擴(kuò)展)?b_firstbit equ 4 對(duì)應(yīng)最低位的pl位 在這里需要注重的是，要按照自己系統(tǒng)的實(shí)際狀況來支配硬件設(shè)計(jì)和軟件配置。例如

10、，假如系統(tǒng)中用法了rtx-5l實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，那么在l51_banka5l文件中b_rtx應(yīng)該改寫為1。4 程序設(shè)計(jì)的相關(guān)問題源程序通過對(duì)上文中環(huán)境和l5l_bal7ka5l文件的設(shè)置后，銜接定位器，自行支配目標(biāo)代碼的程序空間和控制代碼組程序切換。普通狀況下，不需要程序員作更細(xì)微的支配，但是變量空間的支配需要按照實(shí)際系統(tǒng)作出合理分配。 從硬件設(shè)計(jì)中可知，當(dāng)cpu的地址線最高位p2.7為0時(shí)，不論p1擴(kuò)展地址是多少，拜訪的數(shù)據(jù)空間是62256。在p2.7為l時(shí)，并且p1.0為1時(shí)，拜訪的數(shù)據(jù)空間是數(shù)據(jù)flash 29c040。在系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器拜訪地址對(duì)應(yīng)的flash 29c020實(shí)際地址如表l

11、所列。在實(shí)踐過程中，用法farray、fvar等宏設(shè)置肯定地址來拜訪擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器flash 29c040取得很抱負(fù)的效果。farrav宏實(shí)現(xiàn)對(duì)擴(kuò)展空間以數(shù)組方式的拜訪，fvar宏實(shí)現(xiàn)對(duì)擴(kuò)展空間以單個(gè)變量方式的拜訪。例如，在頭文件中設(shè)置了如下兩個(gè)宏： define faext farray(unsigned int，0x18800)0x18800-0xlsfff 2byte*1024 define fvhcad farray(1ong，oxl9000)oxl9000 4 byte 通過宏faexthot可以u(píng)nsigned int類型數(shù)組拜訪29c040。通過宏fvhcad可以long類型的

12、變量拜訪29c040(占用其0x9000開頭的4個(gè)字節(jié))。 下面是讀取數(shù)據(jù)的例子。 unsisned int singleext； long head comp； singeext=faext；讀取數(shù)組中的其次個(gè)數(shù)據(jù) headcomp=0x559； fvhead=headcomp；寫入數(shù)據(jù)到29c040 需要注重的是：應(yīng)該合理支配數(shù)組大小，不要造成存儲(chǔ)空間的重復(fù)用法。例如這個(gè)數(shù)組的大小是1024，那么在支配后面的宏fvhead時(shí)，其地址應(yīng)該在0x18fff之后。因?yàn)橛梅ǖ臄U(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是flash，所以應(yīng)該注重flash的寫入是以頁的方式舉行的，寫入數(shù)據(jù)時(shí)不要將奉頁的其他數(shù)據(jù)擦除掉。因?yàn)橄到y(tǒng)的實(shí)際需要，用法flash做擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，假如應(yīng)用中對(duì)ra