基于單片機的大程序和數(shù)據(jù)空間的設(shè)計和實現(xiàn)

　　MCS51系列單片機是目前應(yīng)用非常廣泛的8位MCU.MCS5l系列單片機的地址總線為16位，不作擴展的情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)空間的大小可能遠遠大于64 KB.結(jié)合相應(yīng)的硬件地址擴展，使用KeilC5l的Blank Switch技術(shù)可生成代碼長度和數(shù)據(jù)空間大于64 KB的目標程序。

　　1 Blank Switch技術(shù)介紹

　　具體實現(xiàn)Blank Switch技術(shù)的是KeilC5l中的分組連接定位器BL5l.Keil C5l語言源程序經(jīng)過C5l編譯器編譯后，生成浮動地址的目標代碼文件。這種浮動地址的目標代碼必須經(jīng)過連接定位器BL5l的連接和定位，生成具有絕對地址的目標代碼，才能寫入程序存儲器正常運行。

　　BL51支持分組連接定位，允許生成代碼大于64 KB的目標程序，可以在具有適當硬件擴展邏輯的系統(tǒng)中進行代碼組之間的切換，以達到正常運行的目的。

　　在Keil C5l開發(fā)工具的快速更新過程中，LX51成為功能更為完善的連接定位器，使用它替代BL51能夠增加更多的連接定位功能。筆者使用LX5l可以更加方便程序的開發(fā)。

　　2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計

　　在采用BL5l對目標程序進行分組連接定位時，要求系統(tǒng)具有相應(yīng)的硬件分組擴展邏輯。BL5l默認的分組方式是采用MCU的P1端口作硬件擴展地址線。采用l條Pl引腳時，分組數(shù)為2,采用6條P1引腳時，最多可分為64個代碼組，剩余的Pl口線也可做其他用途。

　　在系統(tǒng)中，以Pl端口作硬件擴展地址線，使用了4條Pl引腳（P1.4~P1.7）。主控部分硬件基本原理圖如圖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)等電路，主要突出如何實現(xiàn)使用Pl端口作硬件擴展來增加程序空間和數(shù)據(jù)空間。筆者使用Flash29C040作為程序存儲器，由于程控交換機中有很多參數(shù)和設(shè)置數(shù)據(jù)需要斷電保存，所以使用了另一Flash29CO4O作為擴展的外部數(shù)據(jù)存儲器。

　　在和數(shù)據(jù)存儲器的連接中，增加了P1.O和P2.7組合對數(shù)據(jù)Flash 29C040的片選，主要是考慮可以增加主控芯片對外圍器件的控制。例如，當設(shè)置P1.0為0,地址為高32KB時，可以擴展增加訪問串口或其他器件。在本文就不再對該部分內(nèi)容詳細描述了。同時，需要注意安排好變量的存儲地址，這一點將在下文中詳細描述。

　　在程序設(shè)計過程中，P1擴展地址線對程序員而言是不可見的。由BL5l產(chǎn)生的代碼來控制硬件的擴展引腳和代碼組的切換，這使程序員只需要將精力花費在代碼編寫和代碼組的安排上，大大提高了程序設(shè)計效率和穩(wěn)定性。

　　3 KeilC51的環(huán)境設(shè)置

　　除需要正確設(shè)計硬件電路，同時還要對Keil C5l提供的文件和環(huán)境進行正確設(shè)置才能真正實現(xiàn)地址的擴展。下面是需要進行相關(guān)配置的幾項。

　　在菜單Project選擇中選擇OpTION for Target“Tar-get”選擇項，按圖2所示進行項目配置。

　　◆由于使用4個Pl引腳進行硬件的擴展，所以在Banks選擇中使用16個物理頁。

　　◆使用32KB作為一個分頁的空間大小，所以在Bank Area中寫入地址范圍為0x8000~0xffff.

　　◆由于使用了擴展的數(shù)據(jù)存儲空間，所以選擇支持使用“far”變量類型，這樣就能方便地使用FARRAY、FVAR等宏和指針來訪問擴展的空間地址。

　　在菜單Project選擇中選擇Option for Target“Output”選擇項，按圖3所示進行項目配置。