单片机原理与应用-基于汇编C51及混合编程第6章C51与汇编语言混合编程

1第6章C51与汇编语言混合编程6.1、C51与汇编语言混合编程概述6.2、C51和A51程序接口基础6.3、混合编程的实现26.1C51与汇编语言混合编程概述•在一个应用程序中，根据每个任务的具体特点和要求，用不同的编程语言编写源程序，最后通过编译/连接器生成一个可执行的完整程序，这种编程方式称为混合编程。•汇编语言特点：优点：执行速度快、效率高、实时性强、与硬件结合紧密。缺点：编程难度大、可读性差，不便于移植、开发时间长。•C语言特点：优点：编程容易、可移植性强、支持多种数据类型，能直接对硬件进行操作，效率高。缺点：实时处理弱于汇编语言，无法准确定时。•混合编程特点：效率高、速度快、易于编程、可读性、可移植性好，使用范围广3单片机程序的编译过程：无论是C语言还是汇编语言，源程序都要被转换成目标代码（机器语言），单片机才能识别。在Keil中程序的编译过程如图6－1所示。图6－1程序编译连接过程在单片机混合编程中，C模块与汇编模块的接口简单，分别用C51和A51对源文件进行编译，然后经连接定位器L51产生可下载到程序存储器的十六进制可执行文件。46.2C51和A51程序接口基础•C语言与汇编语言程序的连接，在技术上有两个问题：一个是C语言程序与汇编语言程序如何相互调用；另一个是C语言程序和汇编语言程序如何实现相互之间的数据传递。•混合编程中，必须约定两个规则，即命名规则和参数传递规则。6.2.1C51函数名的转换及其命名规则•C51程序模块编译成目标文件后，其中的函数名要依据其定义的性质转换为相应不同的函数名。因此，在C和汇编程序的相互调用中，要求汇编程序必须服从这种函数名的转换规则，否则将无法调用到所需的函数甚至出现错误。•C51中函数名的转换规则如表6－1所示，其汇编符号名全部转换为大写。5表6－1C51中函数名的转换规则C51函数声明汇编符号名说明voidfunc1(void)FUNC1无参数传递或不含寄存器的函数，名称不作改变直接转入目标文件中。voidfunc2(char)_FUNC2通过寄存器传递参数，函数名加前缀“_”voidfunc3(void)reentrant_?FUNC3重入函数，通过堆栈传递参数，函数名加前缀“_?”66.2.2C51函数及其相关段的命名规则•一个C51源程序模块被编译后，其中的每个函数以“？PR？函数名？模块名”为命名规则被分配到一个独立的CODE段。•例如，如果模块“FUNC51”内包含一个名为“func”的函数，则其CODE段的名字是“？PR？FUNC？FUNC51”。•如果一个函数包含有data或bit类型的局部变量，编译器将按“？函数名？BYTE”或“？函数名？BIT”命名规则建立一个data或bit段，它们代表所要传递参数的起始位置，其偏移量为0。这些段是公开的，因而它们的地址可以被其它模块访问。•这些段被编译器赋予“OVERLAYABLE”标志，可被L51连接/定位器作覆盖分析。依据所使用的存储器模式，这些段按表6－2所列规则命名，在相互调用时，汇编语言必须服从C51有关段名的命名规则。7表6－2各种存储模式下C51函数段名的命名规则数据段类型段名程序代码CODE？PR？函数名？模块名（所有存储器模式）局部变量DATA？DT？函数名？模块名（SMALL模式）PDATA？PD？函数名？模块名（COMPACT模式）XDATA？XD？函数名？模块名（LARGE模式）局部bit变量BIT？BI？函数名？模块名（所有存储器模式）86.2.3C51函数的参数传递规则C51中调用汇编程序时参数传递有两种方式，一种是通过寄存器传递，一种是通过固定存储区传递。1．通过寄存器传递参数•KeilC51规定，调用函数时，通过寄存器最多可传递3个参数，余下的通过固定存储区传递。•如果在源程序中采用了编译控制命令“#pragmaNOREGPARMS”，则所有参数传递都发生在固定的存储区域，所使用的地址空间依赖于所选择的存储模式。•用寄存器传递参数的函数在编译时被C51编译器在函数名前加了一个“_”的前缀，用固定存储区传递参数的函数转换成的函数名没有下划线，如表6－1所示。•不同的参数用到的寄存器不一样，不同的数据类型用到的寄存器也不同。表6－3是利用寄存器传递参数的规则。9表6－3C51利用寄存器传递参数规则参数类型charintlong/float通用指针第1个参数R7R6、R7R4－R7R1－R3第2个参数R5R4、R5无R1－R3第3个参数R3R2、R3无R1－R3其中，int型和long型数据传递时，低地址寄存器中放数据的高位字节，高地址寄存器中放数据的低位字节；float型数据满足IEEE格式，R4中存放阶码和符号位，尾数按从高位到低位的顺序依次存放在寄存器R5、R6和R7中；通用指针的存储类型存放在R3中，高位在R2，低位在R1。如果某一函数的形式参数有两个或更多，当发生寄存器冲突时，后者改为通过固定存储区传递。10【例6－1】函数参数传递举例。•func1(inta)a是第一个参数，在R6，R7中传递。•func2(intb,intc,int*d)“b”是第一个参数，在R6，R7中传递；“c”是第二个参数，在R4，R5中传递；“d”是第三个参数，在R1，R2和R3中传递。•func3(longe,longf)“e”是第一个参数，在R4－R7中传递；“f”是第二个参数，不能在寄存器中传递，只能在固定存储区中传递。•func4(floatg,charh)“g”是第一个参数，在R4－R7中传递；“h”是第二个参数，必须在固定存储区中传递。112．通过固定存储区传递•通过固定存储区传递参数的优点是传递途径非常清晰，缺点是代码效率不高，速度较慢。•用固定存储区传递参数给汇编程序，参数段首地址通过名为“？函数名？BYTE”的符号确定。当传递位值时，使用名为“？函数名？BIT”的符号保存位参数段首地址。所有传递的参数存放在以首地址开始递增的存储区内，即使通过寄存器传递参数，参数也将在这些段中分配空间，参数按声明的先后在每个段中顺序保存。•用作参数传递的固定存储区可能在内部数据区或外部数据区，由存储模式决定。SMALL模式的参数段用内部数据区，COMPACT和LARGE模式用外部数据区。123．函数返回值当函数具有返回值时，也需传递参数，这种返回值的传递是通过51内核单片机内部寄存器完成的，其传递规则如表6－4所示。13表6－4函数返回值所用寄存器分配返回值类型寄存器说明bitCY进位标志char,unsignedchar,或1字节指针R7int,unsignedint,或2字节指针R6、R7高位字节在R6，低位字节在R7long或unsignedlongR4－R7高位字节在R4，低位字节在R7floatR4－R732位IEEE格式，阶码和符号位在R4，尾数高位字节在R5，低位字节在R7通用指针R1－R3R3存放存储器类型，高位字节在R2，低位字节在R114【例6－2】C51的函数名转换规则、段命名规则及参数传递规则举例。/*－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－文件名：DIV.c功能：计算x/y－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－*/#includeSTC12C5A.h#defineucharunsignedcharucharfunc(ucharx,uchary);//函数func原型声明voidmain(void)//主函数{func(0x12,0x34);//调用函数funcwhile(1);}ucharfunc(ucharx,uchary){return(x/y);//计算x/y并返回结果}15/*－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－文件名：DIV.SRC说明：此文件是DIV.c编译后的汇编输出文件（限于篇幅，有所省略）－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－*/?PR?main?DIVSEGMENTCODE；主函数main代码段声明?PR?_func?DIVSEGMENTCODE；函数func代码段声明EXTRNCODE(?C_STARTUP)；使用其它模块中的符号?C_STARTUPPUBLIC_func;公开函数名，以便可以被其它模块调用PUBLICmain;#includeSTC12C5A.h;#defineucharunsignedchar;ucharfunc(ucharx,uchary);;voidmain(void)RSEG?PR?main?DIV16main:；主函数代码段起始USING0;SOURCELINE#4;{;SOURCELINE#5;func(0x12,0x34);;SOURCELINE#6MOVR5,#034H；R5传递第二个char参数MOVR7,#012H；R7传递第一个char参数LCALL_func；调用函数func?C0001:;while(1);;SOURCELINE#7SJMP?C0001;ENDOFmain;}17;ucharfunc(ucharx,uchary)RSEG?PR?_func?DIV_func:;函数func代码段起始USING0;SOURCELINE#9;－－Variable'y?141'assignedtoRegister'R5'－－－;－－Variable'x?140'assignedtoRegister'R7'－－－;{;SOURCELINE#10;return(x/y);;SOURCELINE#11MOVA,R7；计算x/yMOVB,R5DIVABMOVR7,A;结果经R7返回18;};SOURCELINE#12?C0004:RET；返回;ENDOF_funcEND；结束•上面给出了一个C51程序及其编译后的程序清单，可以看出，函数func有2个char型参数，通过R7，R5传递，所以转换成汇编函数名_func，返回值通过R7传递回主函数。•如果在前述的DIV.C源文件中使用“#pragmaNOREGPARMS”控制命令，禁止寄存器内参数传递，则所有参数均通过固定的存储区传递。其编译后的汇编输出文件如下：19?PR?main?DIVSEGMENTCODE；主函数main代码段声明?PR?func?DIVSEGMENTCODE；函数func代码段声明?DT?func?DIVSEGMENTDATAOVERLAYABLE；局部变量内部数据段声明EXTRNCODE(?C_STARTUP)；使用外部模块?C_STARTUPPUBLIC?func?BYTE；公开函数func中的data区的局部变量PUBLICfunc;公开函数名，以便可以被其它模块调用PUBLICmainRSEG?DT?func?DIV?func?BYTE:；局部变量内部存储区首地址x?140:DS1ORG1y?141:DS120;#includeSTC12C5A.h;#defineucharunsignedchar;#pragmaNOREGPARMS;ucharfunc(ucharx,uchary);;voidmain(void)RSEG?PR?main?DIVmain:；主函数代码段起始USING0;SOURCELINE#5;{;SOURCELINE#6;func(0x12,0x34);;SOURCELINE#7MOV?func?BYTE,#012H；固定存储区首地址单元传递第一个参数MOV?func?BYTE+01H,#034H；固定存储区首地址加1单元传递第二个参数LCALLfunc；调用函数func21?C0001:;while(1);;SOURCELINE#8SJMP?C0001;ENDOFmain;};ucharfunc(ucharx,uchary)RSEG?PR?func?DIVfunc:;函数func代码段起始USING0;SOURCELINE#10;{;SOURCELINE#11;return(x/y);;SOURCELINE#1222MOVA,x?140；计算x/yMOVB