8051體系中Keil C51中對雙數(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，通常它被當作一個16位指針，指向一個常數(shù)表。雙數(shù)據(jù)指針可以改善同時有兩個16位指針使用時的性能。作為一種增強特性，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被增強為DPTR0和DPTR1兩個，仍然使用原來的地址，用另外一個SFR AUXR1的0位DPS來切換。當DPS位為0時，所有對DPTR的操作使用DPTR0；當DPS位為1時，所有對DPTR的操作使用DPTR1。這樣，通過一個簡單的INC AUXR1指令，就可以來回切換兩個數(shù)據(jù)指針。

1 Keil C51對雙數(shù)據(jù)指針的支持情況

作為一個常用的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的編譯器手冊中指出：#pragma modp2可以打開Philips或Atmel WM系列器件中有雙DPTR的型號，并且可以提升以下庫函數(shù)的性能，包括：memcpy，memmove，memcmp，strcpy，strcmp。

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



看起來似乎使用庫函數(shù)就可以大幅度提高程序性能，但實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，合計8字節(jié)，要使用數(shù)據(jù)段來傳送。在數(shù)據(jù)量少的情況下，參數(shù)傳遞的開銷就有可能大過數(shù)據(jù)傳遞的開銷。如果想要在數(shù)據(jù)塊拷貝或移動的同時對數(shù)據(jù)加以處理，比如在一個目的數(shù)據(jù)塊后面加上一個校驗和，那么使用庫函數(shù)是辦不到的，只有通過循環(huán)來進行。當數(shù)據(jù)塊的源和目都是16位地址時，每一次循環(huán)都會有兩次對數(shù)據(jù)指針的賦值，在源地址和目地址之間來回切換，這時采用雙數(shù)據(jù)指針會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，目前沒有直接的編譯指令。Keil公司在它的網(wǎng)站上曾說過多數(shù)據(jù)指針支持庫函數(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，只要沒定好適當?shù)膬?yōu)化級別，安排好適當?shù)腃51語句，編譯器就會生成使用雙數(shù)據(jù)指針的代碼。下面給出一個例子，使用雙數(shù)據(jù)指針將CODE區(qū)的一個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)化級別7(Extended Index Ac-cess Optimizing)的作用下，DPTR被調(diào)用了。通過類型轉換和SFR指令的配合，雙數(shù)據(jù)指針指令被生成。這足一個經(jīng)驗方法，基本上這是一個框架，可以在看到雙DPTR調(diào)用被生成后加入其他語句，在塊操作的同時處理數(shù)據(jù)。

3 調(diào)試環(huán)境的設定

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