8051與AndesCore的軟件差異與移植

　　1. 8051與AndesCoreTM

　　本文將介紹使用8051與AndesCore™差異事項(xiàng)，并對兩種CPU系統(tǒng)相關(guān)事項(xiàng)做說明，后面再介紹從 8051移植到AndesCore ™上注意事項(xiàng)，舉中斷向量表及異常處理函數(shù)的例子說明差異及移植，最后簡要介紹AndesCore™在MCU應(yīng)用的三款CPU: N705,N801 和N968A。

　　2. 8051與AndesCore常見差異事項(xiàng)

　　2.1. 位寬的差異

　　位寬是指處理器一次執(zhí)行指令的數(shù)據(jù)帶寬。8051 是8 位寬的處理器， 而AndesCore™是32位寬的處理器，支持32位與 16位的混合指令集，位數(shù)越寬，在數(shù)據(jù)的處理方面就更有效率。

　　2.2. 指令差異

　　8051 匯編語言共有111 條指令集，AndeStar™的V3m指令集有 157 條，AndeStar™的V3指令集有 200 多條，兩種 CPU的指令集大概可以分為以下幾類：算術(shù)運(yùn)算，如加，減，乘，除等操作;數(shù)據(jù)傳送，如數(shù)據(jù)在寄存器，內(nèi)存間的傳送，賦值等;邏輯跳轉(zhuǎn)，如函數(shù)呼叫，無條件跳轉(zhuǎn)，條件跳轉(zhuǎn)，中斷返回等;在AndesCore ™中還有特權(quán)模式的指令部分，關(guān)于兩種指令集的具體差別，可以分別參考對應(yīng)的指令集介紹文檔。

　　2.3. 地址空間映射差異

　　AndesCore™使用memory map 方式映射地址空間，主要有兩種，內(nèi)存的空間映射，如其中的RAM或ROM地址，它們用于存放程序運(yùn)行時的代碼和數(shù)據(jù)，在AndesCore™上代碼在link 后，程序運(yùn)行的代碼和數(shù)據(jù)地址會最終確定，Andes 提供了一個簡便的 link script 工具sag ，可以很方便的對系統(tǒng)中可用的內(nèi)存空間進(jìn)行分配設(shè)定。

　　另一個是外設(shè)所對應(yīng)的地址空間，可以通過查看SoC 對應(yīng)的手冊了解對應(yīng)的外設(shè)映射的空間范圍及相應(yīng)的使用方法。

　　2.4. 堆棧設(shè)置差異

　　8051的堆棧的起始位置是固定的(部分衍生 8051可以做程序設(shè)定)，它通常固定在片內(nèi)的RAM中，8051 內(nèi)存空間有限，非常小，程序中所使用的變量存放于特定的數(shù)據(jù)空間中，并不會放在堆棧空間，所以在 8051中所需要的堆棧空間很小。而對于 And esCore™來說，堆?？梢栽O(shè)置在任意合適的 RAM上。程序運(yùn)行時所有的局部變量都存放在堆棧中，只需要確保在設(shè)計系統(tǒng)的時候有足夠的堆棧空間。在 AndesCore™中有$ sp寄存器表示棧頂位置，這需要在系統(tǒng)上電或者是系統(tǒng)reset 后初始化時進(jìn)行設(shè)置。

　　2.5. 代碼和數(shù)據(jù)的存儲差異

　　在8051 系列單片機(jī)中，數(shù)據(jù)存儲區(qū)可以分為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)以及外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)。

　　內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)有幾個區(qū)別：data ，bdata，idata。

　　data : 片內(nèi)RAM直接尋址區(qū)。bdata: 片內(nèi)RAM位尋址區(qū)。idata: 片內(nèi) RAM間接尋址區(qū)。

　　外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)又有：xdata，pdata。

　　xdata 和pdata：是外部存儲區(qū)，有些芯片會帶有 XRAM 。

　　在有些開發(fā)工具中，如K eil，可以通過設(shè)置存儲模式來處理，存儲模式?jīng)Q定了默認(rèn)的存儲器類型, 此存儲器類型將應(yīng)用于函數(shù)參數(shù), 局部變量和定義時未包含存儲器類型的變量。

　　SMALL 所有的變量存放在片內(nèi) RAM(data 區(qū)間)

　　COMPACT 所有的變量存放在外部存儲區(qū)(pdata 區(qū)間)

　　LARGE 所有的變量存放在外部存儲區(qū)(xdata 區(qū)間)

　　AndesCore™以內(nèi)存映射的方式，內(nèi)存空間不會有特別的限制，就是說不會像8051那樣需放在某處區(qū)間，這樣的設(shè)計更方便靈活，允許程序代碼和數(shù)據(jù)在可用的空間里自由放置。

　　有時候需要將某段代碼或者數(shù)據(jù)存放在指定的位置上，在8051 中，可以在代碼中使用"at" 關(guān)鍵字，但該關(guān)鍵字是 8051 中所特有的，會造成可移植性和維護(hù)的問題，在 AndesCore™上，提供了一種簡便的 link script 工具，如上所提到的sag 工具，在 C 代碼中使用GNU標(biāo)準(zhǔn)的語法格式，在 link 之后相應(yīng)的代碼和數(shù)據(jù)將存放于指定的位置，這樣可以避免在代碼中使用"at" 該平臺相關(guān)的屬性設(shè)置。

　　2.6. 數(shù)據(jù)類型及對齊差異

　　8051和AndesCore ™是不同類型的CPU,它們所使用的數(shù)據(jù)類型所對應(yīng)的寬度也不同，如下表所示：

　　在鏈接完成后數(shù)據(jù)通常都會按照本身的屬性對齊，比如int 類型則會4 bytes對齊，short則會2 bytes對齊。這樣的存放方式可以提高 CPU對數(shù)據(jù)讀取時的效率。雖然AndesCore™是32bit的CPU， 在只需要8bit 和16bit的數(shù)據(jù)時能節(jié)省存儲空間，但在處理16bit 和32bit的數(shù)據(jù)上則有更高效。

　　在8051中有sbit 關(guān)鍵字用于設(shè)置對特殊功能寄存器 SFR的直接訪問，8051的特殊功能寄存器分布在內(nèi)存地址0x80到0xFF處，如下表：

　　sbit 是8051擴(kuò)展的變量類型，非標(biāo)準(zhǔn) C 語法，移植的時候需要將其修改成標(biāo)準(zhǔn)C 操作語法，另外在AndesCore™中，所有的寄存器都是單獨(dú)存在的，不會占用內(nèi)存的空間。

　　2.7. 指針使用差異

　　8051中兩種類型的指針，分別是存儲器指針和通用指針，通用指針由3 個字節(jié)組成，第一個字節(jié)用來指明對應(yīng)的內(nèi)存類型，所以這種類型的指針類型占用空間更大也更慢，存儲器指針只能用來訪問指定類型的存儲器空間。

　　而在AndesCore™上指針不會有這方面的限制，它是一個 32bit的數(shù)據(jù)，普通的寄存器就可以存放指針內(nèi)容，可以訪問到系統(tǒng)4G 范圍內(nèi)的空間(N705,N801地址空間只有 16M,N968A以上的 CPU地址空間可達(dá)4G)。

　　2.8. 函數(shù)聲明差異

　　在8051中由于堆棧空間有限，如果有函數(shù)是可重入的，需要在函數(shù)聲明的時候用關(guān)鍵字reentrant 做說明。8051 的中斷處理函數(shù)則需要使用關(guān)鍵字interrupt 聲明，中斷處理函數(shù)有時也需要用 using 關(guān)鍵字指明哪一寄存器組會被使用到。

　　在AndesCore™中，都采用標(biāo)準(zhǔn)的 C 語法，在聲明函數(shù)時并不需要這些附加的聲明。AndesCore™遵行底層的ABI 機(jī)制，編譯器處理底層的寄存器及堆棧相關(guān)機(jī)制。對于上層用戶來說是透明的。