8051體系中Keil C51中對(duì)雙數(shù)據(jù)指針的支持情況及代碼生成

在8051體系中，數(shù)據(jù)指針DPTR作為一個(gè)特殊的16位寄存器，用于尋址64 KB的XDATA或CODE空間，通常它被當(dāng)作一個(gè)16位指針，指向一個(gè)常數(shù)表。雙數(shù)據(jù)指針可以改善同時(shí)有兩個(gè)16位指針使用時(shí)的性能。作為一種增強(qiáng)特性，有許多8051派生型器件支持雙數(shù)據(jù)指針。以宏晶科技STC89系列的產(chǎn)品為例，DPTR被增強(qiáng)為DPTR0和DPTR1兩個(gè)，仍然使用原來(lái)的地址，用另外一個(gè)SFR AUXR1的0位DPS來(lái)切換。當(dāng)DPS位為0時(shí)，所有對(duì)DPTR的操作使用DPTR0；當(dāng)DPS位為1時(shí)，所有對(duì)DPTR的操作使用DPTR1。這樣，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的INC AUXR1指令，就可以來(lái)回切換兩個(gè)數(shù)據(jù)指針。

1 Keil C51對(duì)雙數(shù)據(jù)指針的支持情況

作為一個(gè)常用的C51編譯器，Keil C51是支持雙數(shù)據(jù)指針的，但并不是直接支持。如果要在C51程序中使用雙數(shù)據(jù)指針，有一些特別的要求。
首先來(lái)看Keil C51是如何支持雙數(shù)據(jù)指針的。

在Keil C51的編譯器手冊(cè)中指出：#pragma modp2可以打開(kāi)Philips或Atmel WM系列器件中有雙DPTR的型號(hào)，并且可以提升以下庫(kù)函數(shù)的性能，包括：memcpy，memmove，memcmp，strcpy，strcmp。

Keil公司也提供了一個(gè)對(duì)照表，對(duì)比性能的提升。對(duì)比的型號(hào)是8051和Dallas 320，函數(shù)是memcpy塊拷貝。對(duì)照表如下：



看起來(lái)似乎使用庫(kù)函數(shù)就可以大幅度提高程序性能，但實(shí)際上這樣做并不能保證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為例，它的原型是void*memcpy(void*s1，const void*s2，int len)，其傳人參數(shù)有3個(gè)，合計(jì)8字節(jié)，要使用數(shù)據(jù)段來(lái)傳送。在數(shù)據(jù)量少的情況下，參數(shù)傳遞的開(kāi)銷就有可能大過(guò)數(shù)據(jù)傳遞的開(kāi)銷。如果想要在數(shù)據(jù)塊拷貝或移動(dòng)的同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)加以處理，比如在一個(gè)目的數(shù)據(jù)塊后面加上一個(gè)校驗(yàn)和，那么使用庫(kù)函數(shù)是辦不到的，只有通過(guò)循環(huán)來(lái)進(jìn)行。當(dāng)數(shù)據(jù)塊的源和目都是16位地址時(shí)，每一次循環(huán)都會(huì)有兩次對(duì)數(shù)據(jù)指針的賦值，在源地址和目地址之間來(lái)回切換，這時(shí)采用雙數(shù)據(jù)指針會(huì)有效地提高程序性能。

如果要在程序中直接生成使用雙數(shù)據(jù)指針的代碼，目前沒(méi)有直接的編譯指令。Keil公司在它的網(wǎng)站上曾說(shuō)過(guò)多數(shù)據(jù)指針支持庫(kù)函數(shù)，并且目前也未打算在編澤器中直接支持多數(shù)據(jù)指針。

2 Keil C中直接生成雙數(shù)據(jù)指針的代碼

實(shí)際上，Keil C51編譯器還是可以直接生成使用雙數(shù)據(jù)指針的代碼的，只要沒(méi)定好適當(dāng)?shù)膬?yōu)化級(jí)別，安排好適當(dāng)?shù)腃51語(yǔ)句，編譯器就會(huì)生成使用雙數(shù)據(jù)指針的代碼。下面給出一個(gè)例子，使用雙數(shù)據(jù)指針將CODE區(qū)的一個(gè)16字節(jié)的數(shù)組拷貝到XDATA區(qū)。 編譯后其中for循環(huán)的匯編代碼主體如下：





可以看到，匯編代碼基本上是最簡(jiǎn)化的使用雙數(shù)據(jù)指針的匯編程序。

由上面的代碼可知，在優(yōu)化級(jí)別7(Extended Index Ac-cess Optimizing)的作用下，DPTR被調(diào)用了。通過(guò)類型轉(zhuǎn)換和SFR指令的配合，雙數(shù)據(jù)指針指令被生成。這足一個(gè)經(jīng)驗(yàn)方法，基本上這是一個(gè)框架，可以在看到雙DPTR調(diào)用被生成后加入其他語(yǔ)句，在塊操作的同時(shí)處理數(shù)據(jù)。

3 調(diào)試環(huán)境的設(shè)定

在Keil uVision2環(huán)境下，軟件仿真Philips或AtmelWM系列器件中有雙DPTR的型號(hào)時(shí)，仿真器中會(huì)有AUXR1、DPTR0、DPTR1這3個(gè)寄存器。如果不使能雙DPTR特性，仿真時(shí)DPTR的值是混亂的。對(duì)于宏晶科技STC89系列器件的雙DPTR特性，打開(kāi)軟件仿真設(shè)定的具體步驟是：在File／Device Database菜單中選擇STC的某一具體型號(hào)，在Options框中"CPU="一項(xiàng)后加上MODP2，然后單擊Update更新器件庫(kù)。打開(kāi)雙數(shù)據(jù)指針調(diào)試后，再啟動(dòng)Debug，就會(huì)有AUXR1、DPTR[0]、DPTR[1]這3個(gè)寄存器。當(dāng)加載上述程序時(shí)，會(huì)清楚地看到雙數(shù)據(jù)指針的操作和AUXR1的變化。