淺析嵌入式存儲系統(tǒng)設計方法

為此，將公共代碼段中的程序單獨編譯，并且在鏈接、定位目標代碼時，給操作系統(tǒng)和公共庫函數(shù)的每個函數(shù)在0x0000～0x7FFFH內(nèi)分別指定一個固定的首地址。鑒于用戶程序可能調(diào)用這些函數(shù)，需要為這些函數(shù)分別編寫一個相同類型的同名偽函數(shù)，每個偽函數(shù)僅包含一條到真實函數(shù)（入口地址已知）的轉(zhuǎn)移指令，所有這些函數(shù)都存放在一個被稱為虛擬接口的頭文件中。虛擬接口文件與用戶程序一起編譯，完成用戶程序與操作系統(tǒng)兩次編譯的接口。顯然這種方法僅占用了用戶區(qū)的極少量代碼空間，而絲毫沒有浪費用戶數(shù)據(jù)區(qū)，同時又實現(xiàn)了地址復用。

公共代碼段和操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)區(qū)特殊的對應關系（見圖4），很容易通過P2端口線來指定。由單片機外部程序區(qū)訪問時序（圖 5）可知，PSEN的上升沿后數(shù)據(jù)總線A0～A7上開始出現(xiàn)指令或指令操作數(shù)，此時的地址線A15指示當前訪問的是公共代碼段（對應數(shù)據(jù)區(qū)高64k）還是其他程序段（對應數(shù)據(jù)區(qū)低64k），因此在PSEN上升沿鎖存地址線A15，用它可以選擇不同的數(shù)據(jù)存儲器空間。

3 存儲系統(tǒng)的性能分析

本文基于虛擬存儲系統(tǒng)思想實現(xiàn)了嵌入式存儲系統(tǒng)中大容量存儲器的擴展。不難看出系統(tǒng)的擴展余地受端口線的限制。由于在同一塊芯片中構造圖2所示的結構，需要多使用一根端口線，因此對于8051系列使用整個P1口可以將系統(tǒng)的程序虛擬空間擴展至8M字節(jié)。數(shù)據(jù)存儲區(qū)擴展的最大容量還與程序在編譯時所被分成塊的數(shù)目有關，最大可達16M字節(jié)，這在單片機嵌入式存儲系統(tǒng)中已經(jīng)是足夠大了。

程序在調(diào)用不同頁面的函數(shù)時需要額外的軟件切換周期，頻繁的頁面切換會降低系統(tǒng)的性能，因此編譯時應仔細選擇函數(shù)，盡可能將相關的函數(shù)分配在同一頁中。

數(shù)據(jù)存儲區(qū)切換是由硬件實現(xiàn)的，頁面切換并不降低系統(tǒng)性能。由于操作系統(tǒng)與用戶程序數(shù)據(jù)區(qū)相互獨立，對用戶來說整個64k空間都是可用的，這就增加了操作系統(tǒng)的透明性。

4結論

嵌入式存儲系統(tǒng)由于它的專用性和特殊性，系統(tǒng)的軟硬件設計都與傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)設計方法有所不同。但進行嵌入式系統(tǒng)設計時仍然很有必要借鑒傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)體系結構成熟的設計方法，“量體裁衣”為我所用。作者在進行嵌入式存儲系統(tǒng)平臺設計時借鑒了傳統(tǒng)計算機虛擬存儲思想來擴展存儲系統(tǒng)，并在實際項目中得以應用，證明這種方法是非常有效的。