Keil C51中对双数据指针的支持及代码生成分析 寄存器, 产品, 空间

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在8051体系中，数据指针DPTR作为一个特殊的16位寄存器，用于寻址64 KB的XDATA或CODE空间，通常它被当作一个16位指针，指向一个常数表。双数据指针可以改善同时有两个16位指针使用时的性能。作为一种增强特性，有许多8051派生型器件支持双数据指针。以宏晶科技STC89系列的产品为例，DPTR被增强为DPTR0和DPTR1两个，仍然使用原来的地址，用另外一个SFR AUXR1的0位DPS来切换。当DPS位为0时，所有对DPTR的操作使用DPTR0；当DPS位为1时，所有对DPTR的操作使用DPTR1。这样，通过一个简单的INC AUXR1指令，就可以来回切换两个数据指针。



1 Keil C51对双数据指针的支持情况



作为一个常用的C51编译器，Keil C51是支持双数据指针的，但并不是直接支持。如果要在C51程序中使用双数据指针，有一些特别的要求。

首先来看Keil C51是如何支持双数据指针的。



在Keil C51的编译器手册中指出：#Pragma Modp2可以打开Philips或Atmel WM系列器件中有双DPTR的型号，并且可以提升以下库函数的性能，包括：Memcpy，Memmove，Memcmp，Strcpy，Strcmp。



Keil公司也提供了一个对照表，对比性能的提升。对比的型号是8051和Dallas 320，函数是Memcpy块拷贝。对照表如下：







看起来似乎使用库函数就可以大幅度提高程序性能，但实际上这样做并不能保证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为例，它的原型是Void*Memcpy(Void*S1，Const Void*S2，Int Len)，其传人参数有3个，合计8字节，要使用数据段来传送。在数据量少的情况下，参数传递的开销就有可能大过数据传递的开销。如果想要在数据块拷贝或移动的同时对数据加以处理，比如在一个目的数据块后面加上一个校验和，那么使用库函数是办不到的，只有通过循环来进行。当数据块的源和目都是16位地址时，每一次循环都会有两次对数据指针的赋值，在源地址和目地址之间来回切换，这时采用双数据指针会有效地提高程序性能。



如果要在程序中直接生成使用双数据指针的代码，目前没有直接的编译指令。Keil公司在它的网站上曾说过多数据指针支持库函数，并且目前也未打算在编泽器中直接支持多数据指针。



2 Keil C中直接生成双数据指针的代码



实际上，Keil C51编译器还是可以直接生成使用双数据指针的代码的，只要没定好适当的优化级别，安排好适当的C51语句，编译器就会生成使用双数据指针的代码。下面给出一个例子，使用双数据指针将CODE区的一个16字节的数组拷贝到XDATA区。 编译后其中For循环的汇编代码主体如下：











可以看到，汇编代码基本上是最简化的使用双数据指针的汇编程序。



由上面的代码可知，在优化级别7(Extended Index Ac-Cess Optimizing)的作用下，DPTR被调用了。通过类型转换和SFR指令的配合，双数据指针指令被生成。这足一个经验方法，基本上这是一个框架，可以在看到双DPTR调用被生成后加入其他语句，在块操作的同时处理数据。



3 调试环境的设定



在Keil UVision2环境下，软件仿真Philips或AtmelWM系列器件中有双DPTR的型号时，仿真器中会有AUXR1、DPTR0、DPTR1这3个寄存器。如果不使能双DPTR特性，仿真时DPTR的值是混乱的。对于宏晶科技STC89系列器件的双DPTR特性，打开软件仿真设定的具体步骤是：在File／Device Database菜单中选择STC的某一具体型号，在Options框中"CPU="一项后加上MODP2，然后单击Update更新器件库。打开双数据指针调试后，再启动Debug，就会有AUXR1、DPTR[0]、DPTR[1]这3个寄存器。当加载上述程序时，会清楚地看到双数据指针的操作和AUXR1的变化。