Cx51程序設(shè)計的堆棧空間計算方法

　　這段程序中資源的分配情況如下：一個全變量M（無符號字符型）存放最大公約數(shù)；主函數(shù)中定義一個局部變量n（無符號字符型）存放最小公倍數(shù)；求最大公約數(shù)的函數(shù)unsigned char max(unsigned char a, unsigned char b)，有兩個參數(shù)a和b；求最小公倍數(shù)的函數(shù)unsigned char min(unsigned char a, unsigned char b)，有兩個參數(shù)a和b，并且定義了一個變量k存放函數(shù)的返回值?？梢杂纱?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/計算">計算出系統(tǒng)分配給變量的空間。函數(shù)的參數(shù)和返回值在工作寄存器組中存放，所以不占用0x08地址以后的空間。系統(tǒng)只給變量M和變量n分配存儲空間，這兩個變量占兩個字節(jié)（地址為0x08和0x09），則堆棧指針SP應(yīng)該指向0x09。Cx51系統(tǒng)編譯后生成代碼的系統(tǒng)資源占用情況如下：全局變量M的地址為0x08，n的地址為0x09，SP的值為0x09。這與我們的計算結(jié)果相符。

　　3計算用戶需要堆棧的大小

　　堆棧區(qū)到底留多大才算足夠呢？ Cx51程序設(shè)計中，用戶需要堆棧的大小可以從普通子函數(shù)和中斷子程序的嵌套層數(shù)來計算。普通子函數(shù)的調(diào)用比較簡單，每次調(diào)用時就是將函數(shù)的返回地址保存在堆棧中，這個地址占兩個字節(jié)。函數(shù)嵌套調(diào)用時，從最內(nèi)層的子函數(shù)算起，總的堆棧需求字節(jié)數(shù)為嵌套的層數(shù)乘以2。中斷子程序的堆棧需求分為兩種情況：

　　① 中斷子程序使用中斷發(fā)生前的寄存器組。在中斷發(fā)生時，保存中斷子程序的返回地址需要2個字節(jié)。中斷發(fā)生后，在中斷子程序中系統(tǒng)會自動進行如下操作：將ACC、B、DPH、DPL、PSW、R0~R7共13個寄存器壓棧。加上中斷返回地址，中斷的堆棧需求為15個字節(jié)。

　?、?中斷子程序使用自己專用的寄存器組。這種情況下不需要保存R0~R7的內(nèi)容，可以減少堆棧需求，其他的內(nèi)容仍需要壓棧保護。中斷發(fā)生時，保存中斷子程序的返回地址需要2個字節(jié)。中斷發(fā)生后，在中斷子程序中系統(tǒng)會自動進行如下操作：將ACC、B、DPH、DPL、PSW共5個寄存器壓棧。加上、中斷返回地址，這種堆棧的需求為7個字節(jié)。但是這種情況應(yīng)該注意：如果中斷子程序中調(diào)用子函數(shù)，且函數(shù)需要參數(shù)和返回值，則被調(diào)用的子函數(shù)和中斷子程序要使用相同的寄存器組，否則會出現(xiàn)不可預(yù)料的后果。以一個溫度測試系統(tǒng)為例。系統(tǒng)采用8051作為處理器，溫度信號在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后通過外部中斷0提醒單片機接收處理。定時中斷0作為監(jiān)控程序，中斷周期為20 ms。溫度信號可以自動測量（每秒一次）或者手動測量（按測量鍵后測量），這兩種測量方法可以通過控制鍵切換。中斷子程序和普通子函數(shù)的嵌套情況為：在定時中斷程序中調(diào)用顯示子程序，外部中斷0內(nèi)部沒有函數(shù)調(diào)用。部分程序如下：

　　void int0(void) interrupt 0 using 1 {

　　讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；

　　數(shù)據(jù)處理；

　　}

　　void time0 (void) interrupt 1 {

　　計數(shù)值重裝；

　　讀鍵；

　　按鍵處理；

　　leddisp(adat);//顯示

　　}

　　void main (void) {

　　相關(guān)數(shù)據(jù)初始化和數(shù)碼顯示自檢；

　　外部中斷和定時器初始化設(shè)置；

　　單片機休眠；

　　}

　　void leddisp(unsigned char *pt) {

　　用串口工作方式0發(fā)送顯示數(shù)據(jù)，并經(jīng)過74LS164轉(zhuǎn)換后靜態(tài)顯示；

　　}

　　接下來分析這段程序的最大堆棧需求。假設(shè)定時器0中斷時，調(diào)用了顯示函數(shù)void leddisp(unsigned char *pt)，在調(diào)用顯示函數(shù)時A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束發(fā)生了外部中斷0的中斷。這時應(yīng)該是程序?qū)Χ褩５淖畲笮枨?，堆棧的大小是：定時器0（15字節(jié)）＋顯示函數(shù)（2字節(jié)）＋外部中斷0（7字節(jié)）＝24字節(jié)。

　　結(jié)語

　　通過精確的計算編譯系統(tǒng)分配給用戶的堆?？臻g和用戶自己最大的堆棧需求，不僅能從根本上解決堆棧溢出的問題，還可以很好地安排單片機比較緊張的資源。此外，通過在片內(nèi)存儲器存放適量局部變量，還可以有效地提高軟件的執(zhí)行速度。