單片機(jī)雙DPTR的使用方法

　　DPTR是某些單片機(jī)中一個(gè)功能比較特殊的寄存器，是一個(gè)16位的特殊功能寄存器， 其高位字節(jié)寄存器用DPH表示，低位字節(jié)寄存器用DPL表示，DPTR既可以作為一個(gè)16位的寄存器來(lái)處理，也可以作為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器來(lái)使用

　　主要功能是存放16位地址，作為片外RAM尋址用的地址寄存器（間接尋址），故稱數(shù)據(jù)指針，也可以將外部RAM中地址的內(nèi)容傳送到內(nèi)部RAM的地址所指向的內(nèi)容中。DPH和DPL的地址分別為83H、82H。

　　單片機(jī)雙DPTR的使用方法

　　1.簡(jiǎn)述

　　在重新設(shè)計(jì)程序升級(jí)的過(guò)程中，51系列單片機(jī)增加了另一個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR

　　軟件能利用附加的數(shù)據(jù)指針加快程序的執(zhí)行速度和縮減程序大小

　　本文的開始概述了原數(shù)據(jù)指針的操作接著簡(jiǎn)述了新數(shù)據(jù)指針如何匹配原先數(shù)據(jù)指針本文還解釋了雙數(shù)據(jù)指針部分在物理和軟件上的識(shí)別最后還對(duì)采用雙數(shù)據(jù)指針的各種軟件策略包括匯編語(yǔ)言中斷和C進(jìn)行了說(shuō)明

　　2數(shù)據(jù)指針DPTR的概述

　　在Intel MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)中16位DPTR寄存器能對(duì)存貯區(qū)內(nèi)的各個(gè)部分進(jìn)行尋址使用DPTR尋址存貯器的指令如下所示

　　MOVX @DPTR，A 將累加器A的內(nèi)容送到由DPTR尋址的數(shù)據(jù)存貯區(qū)內(nèi) MOVX A@DPTR 將由DPTR尋址的數(shù)據(jù)存貯區(qū)內(nèi)的內(nèi)容送到累加器A

　　8051結(jié)構(gòu)用腳PSEN和RD分別選通程序存貯器只讀和數(shù)據(jù)存貯器MOVX指令訪問(wèn)數(shù)據(jù)存貯器（例如RD腳數(shù)據(jù)存貯器一般是指RAM或存儲(chǔ)映像I/O

　　MOVC A@DPTR 將由DPTR尋址的程序存貯區(qū)內(nèi)的內(nèi)容送到累加器A

　　MOVC指令通過(guò)訪問(wèn)程序存貯器例如PSEN腳，以存取只讀常數(shù)（例如：數(shù)據(jù)表字符串）程序存貯器一般是指ROM或EPROM JMP @A+DPTR 轉(zhuǎn)移到由DPTR和A的內(nèi)容相加形成的地址處

　　相加形成的地址送PC寄存器DPTR和A都沒(méi)有改變這條指令常用于執(zhí)行查表功能在表內(nèi)DPTR指向表的基址變址由A表示 操作DPTR的指令如下所示

　　INC DPTR DPTR加1

　　MOV DPTR#16 將16位立即數(shù)送到DPTR

　　然而DPTR也與其他CPU寄存器如ABPSW一樣被操縱為特殊功能寄存器SFR所有特殊功能寄存器通過(guò)各種指令例如PUSH和MOV存取字節(jié)并采用直接尋址方式

　　16位DPTR可被映像成兩個(gè)特殊功能寄存器 用于字節(jié)尋址這兩個(gè)特殊功能寄存器即為DPH高位字節(jié)地址為83H和DPL低位字節(jié)地址為82H指令如下 MOV DPTR#1234H 用立即數(shù)1234H裝載DPTR

　　其功能等同于執(zhí)行下面兩條程序但執(zhí)行程序的時(shí)間和程序大小不相等 MOV DPH#12H 將立即數(shù)12H送到DPTR高字節(jié)83H MOV DPL#34H 將立即數(shù)34H送到DPTR低字節(jié)82H

　　3雙DPTR數(shù)據(jù)指針

　　下面的51系列CPU通過(guò)采用雙數(shù)據(jù)指針而得到升級(jí)P8xC51P8xC52P8xC54P8xC58

　　聯(lián)系飛利蒲半導(dǎo)體廠商以確定這些產(chǎn)品和將來(lái)產(chǎn)品的雙數(shù)據(jù)指針的轉(zhuǎn)換狀態(tài)參見圖1這些升級(jí)的CPU仍然只有一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)指針但可分成兩個(gè)在物理上獨(dú)立的數(shù)據(jù)指針索引單邏輯數(shù)據(jù)指針例如通過(guò)把DPTR作為一個(gè)操作數(shù)的指令可根據(jù)AUXR1特殊功能寄存器地址為A2H的DPS位的狀態(tài)以確定使用其中物理數(shù)據(jù)指針之一類似地SFR尋址DPH83H和DPL82H的索引可訪問(wèn)當(dāng)前選擇的數(shù)據(jù)指針。

　　復(fù)位時(shí)DPS被設(shè)置為0為了能簡(jiǎn)單處理DPSAUXR1中的非定義位可寫入任何值但讀操作時(shí)只能為1CPU是采用單數(shù)據(jù)指針還是雙數(shù)據(jù)指針可通過(guò)檢測(cè)DPS位的當(dāng)前值來(lái)決定

　　下面對(duì)80C51僅為80C51的AUXR1特殊功能寄存器作專門的說(shuō)明具有雙數(shù)據(jù)指針的新80C51 AUXR1的格式與上面AUXR1的格式有稍微的不同圖2所示位3為WUPD從低功耗模式喚醒模式選擇位當(dāng)復(fù)位時(shí)WUPD和DPS一起設(shè)置為0利用CPU掉電方式的應(yīng)用程序在復(fù)位后能把WUPD置1使能喚醒特性位2定義為0是為了容易處理DPS位正如下節(jié)所描述的。

　　圖2 AUXR1#的定義80C51

　　4匯編語(yǔ)言

　　附加的數(shù)據(jù)指針能通過(guò)許多途徑加速程序的執(zhí)行和縮減程序大小例如通過(guò)用一個(gè)數(shù)據(jù)指針作為源指針另一個(gè)作為目的指針能很好地處理許多通用塊操作比如復(fù)制比較搜索等

　　------------------------------------------ 塊移動(dòng)使用雙數(shù)據(jù)指針

　　破壞DPTR0DPTR1A和PSW

　　注釋DPS退出時(shí)的狀態(tài)與入口時(shí)的狀態(tài)相反 除非把額外的INC AUXR1的指令增加進(jìn)去

　　----------------------------------------- 00A2 AUXR1 EQU 0A2H

　　0000 909000 MOV DPTR#SOURCE 用DPTR存源地址

　　000305A2INC AUXR1

　　切換數(shù)據(jù)指針

　　0005 90A000 MOV DPTR#DEST 用DPTR存目的地址

　　0008 LOOP

　　0008 05A2 INC AUXR1 切換數(shù)據(jù)指針

　　000A E0 MOVX A@DPTR

　　從源地址處取字節(jié)000B A3 INC DPTR

　　增加源地址000C 05A2 INC AUXR1

　　切換數(shù)據(jù)指針000E F0 MOVX @DPTRA 向目的地址寫入字節(jié)000F A3 INC DPTR 增加目的地址0010 70F6 JNZ LOOP 檢查是否為00012 05A2 INC AUXR1 可選還原DPS

　　對(duì)于處理AUXR1的DPS位INC是一條短2個(gè)字節(jié)且執(zhí)行速度快12個(gè)時(shí)鐘的命令然而INC指令不能直接使DPS位處于參與狀態(tài)而是要對(duì)DPS位進(jìn)行簡(jiǎn)單切換 在簡(jiǎn)單的程序操作中例如塊移動(dòng)DPS位只是以適當(dāng)順序被切換而不是通過(guò)它的

　　實(shí)際值換句話說(shuō)塊移動(dòng)操作不用理會(huì)入口時(shí)DPS位的值是0還是1

　　注意到如果沒(méi)有最后一條指令I(lǐng)NC AUXR1程序會(huì)在DPS處于相反狀態(tài)時(shí)退出對(duì)于80C51位2定義為0這樣重復(fù)的INC操作不會(huì)傳播位2上次的值且不會(huì)影響WUPD位

　　在某些情況下例如錯(cuò)誤恢復(fù)或中斷僅切換DPS位是不夠的DPS必須設(shè)置為一個(gè)已知值且這個(gè)值與當(dāng)前狀態(tài)無(wú)關(guān)

　　53A27E ANLAUXR1#7EH DPS=0

　　43A201 ORLAUXR1#1 DPS=1 每條指令都占用3個(gè)字節(jié)和24個(gè)時(shí)鐘

　　5中斷

　　另外一種采用附加數(shù)據(jù)指針的情況是用數(shù)據(jù)指針處理一個(gè)或多個(gè)中斷在傳統(tǒng)方式例如單數(shù)據(jù)指針處理程序必須存放入口時(shí)DPTR的當(dāng)前值一般存到寄存器或堆棧處用處理器的值裝載DPTR在退出時(shí)反向處理

　　現(xiàn)在在典型的前臺(tái)和后臺(tái)中斷模式中每個(gè)處理器能單獨(dú)使用數(shù)據(jù)指針通過(guò)去掉用單數(shù)據(jù)指針的指令在數(shù)據(jù)指針之間進(jìn)行切換能加速中斷響應(yīng)速度和縮減程序大小

　　在更多情況下這些情況包括有兩個(gè)中斷處理器和/或在多于一個(gè)處理器中使用兩個(gè)數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針能被共享使用方法與傳統(tǒng)的單數(shù)據(jù)指針儲(chǔ)存和恢復(fù)DPTR一樣由于這種方案一般能通過(guò)對(duì)SFR尋址來(lái)實(shí)現(xiàn)因此支持直接尋址模式例如PUSH或MOV的任何指令都能被使用

　　在一些情況下例如中斷或子程序調(diào)用有必要存DPS位的狀態(tài)因?yàn)橹袛嗷蜃映绦蚯短自谑褂肈PTR時(shí)會(huì)破壞DPS通過(guò)使用支持直接尋址模式例如PUSH或MOV的的任何指令A(yù)UXR1特殊功能寄存器能含有DPS被儲(chǔ)存和恢復(fù)

　　這些技術(shù)應(yīng)用到塊移動(dòng)例子中兩個(gè)數(shù)據(jù)指針的內(nèi)容會(huì)被儲(chǔ)存和恢復(fù)由于這個(gè)塊移動(dòng)程序的DPS值在退出時(shí)等同于入口時(shí)的值DPS的狀態(tài)AUXR1的內(nèi)容不需要準(zhǔn)確地被儲(chǔ)存

　　--------------------------------------

　　塊移動(dòng)程序使用雙數(shù)據(jù)指針

　　這個(gè)程序能儲(chǔ)存和恢復(fù)數(shù)據(jù)指針的狀態(tài)

　　僅破壞A和PSW

　　-------------------------------------

　　00A2 AUXR1 EQU OA2H

　　0000 C083PUSH DPH 存第一個(gè)數(shù)據(jù)指針

　　0002 CO82PUSH DPL

　　0004 909000 MOV DPTR#SOURCE 用它存放源地址

　　0007 05A2INC AUXR1 切換數(shù)據(jù)指針

　　0009 C083PUSH DPH 存第二個(gè)數(shù)據(jù)指針

　　000B C082PUSH DPL

　　000D 90A000MOV DPTR#DEST 用它存放目的地址

　　0010 LOOP

　　0010 05A2INC AUXR1 切換數(shù)據(jù)指針

　　0012 E0MOVX A@DPTR 從源地址處取字節(jié)

　　0013 A3INC DPTR 增加源地址

　　0014 05A2INC AUXR1 切換數(shù)據(jù)指針

　　0016 F0MOVX @DPTRA 向目的地址處寫入字節(jié)

　　0017 A3INC DPTR 增加目的地址

　　0018 70F6JNZ LOOP 判斷是否為0

　　001A D082POP DPL 恢復(fù)第二個(gè)數(shù)據(jù)指針

　　001C D083POP DPH001E 05A2INCV AUXR1 切換數(shù)據(jù)指針

　　0020 D082POP DPL 恢復(fù)第一個(gè)數(shù)據(jù)指針

　　0022 D083POP DPH

　　6C編譯器

　　C編譯器的操作不會(huì)受到附加數(shù)據(jù)指針的影響假設(shè)在RESET后DPS位不改變則C程序?qū)⒗^續(xù)使用單數(shù)據(jù)指針

　　在許多情況下程序混合含有C和匯編語(yǔ)言使用當(dāng)前論及的技術(shù)匯編語(yǔ)言部分例如常規(guī)程序庫(kù)入口中斷處理程序等能得到升級(jí)在不影響C編譯器使用第一個(gè)數(shù)據(jù)指針的情況下匯編語(yǔ)言能使用第二個(gè)數(shù)據(jù)指令

　　用‘C’編寫的應(yīng)用程序有很多好處它采用雙數(shù)據(jù)指針從而使編譯器得到升級(jí)如圖3所示 通過(guò)修改塊定向COPY和MOVE庫(kù)程序性能提高的升幅是顯而易見的約15-30%以后代碼發(fā)生器和參數(shù)的最優(yōu)化會(huì)獲得更好的性能改進(jìn)

　　圖3 雙DPTRC的性能改進(jìn)