資料介紹
用C語言進行MCS51系列單片機程序設(shè)計是單片機開發(fā)和應用的必然趨勢。Keil公司的C51編譯器支持經(jīng)典8051和8051派生產(chǎn)品的版本,通稱為Cx51。應該說,Cx51是C語言在MCS51單片機上的擴展,既有C語言的共性,又有它自己的特點。本文介紹的是Cx51程序設(shè)計時堆棧的計算方法。
1.堆棧的溢出問題
MCS51系列單片機將堆棧設(shè)置在片內(nèi)RAM中,由于片內(nèi)RAM資源有限,堆棧區(qū)的范圍也是有限的。堆棧區(qū)留得太大,會減少其他數(shù)據(jù)的存放空間,留得太少則很容易溢出。所謂堆棧溢出,是指在堆棧區(qū)已經(jīng)滿了的時候還要進行新的壓棧操作,這時只好將壓棧的內(nèi)容存放到非堆棧區(qū)的特殊功能寄存器(SFR)中或者堆棧外的數(shù)據(jù)區(qū)中。特殊功能寄存器的內(nèi)容影響系統(tǒng)的狀態(tài),數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容又很容易被程序修改,這樣一來,之后進行出棧操作(如子程序返回)時內(nèi)容已變樣,程序也就亂套了。因此,堆棧區(qū)必須留夠,寧可大一些。要在Cx51程序設(shè)計中防止堆棧的溢出,要解決兩個問題:第一,精確計算系統(tǒng)分配給用戶的堆棧大小,假設(shè)是M;第二,精確計算用戶需要堆棧的大小,假設(shè)是N。要求M≥N,下面分別分析這兩個問題。
2.計算系統(tǒng)分配給用戶的堆棧大小
Cx51程序設(shè)計中,因為動態(tài)局部變量是長駐內(nèi)存中的,實際上相當于局部靜態(tài)變量,即使在函數(shù)調(diào)用結(jié)束時也不釋放空間(這一點不同于標準C語言)。Cx51編譯器按照用戶的設(shè)置,將所有的變量存放在片內(nèi)和片外的RAM中。片內(nèi)變量分配好空間后,將剩下的空間全部作為堆??臻g,這個空間是最大可能的堆棧空間。當然,因為Cx51是一種可以訪問寄存器的C語言(特殊功能寄存器),因此可在程序中訪問SP,將堆棧空間設(shè)置得小一點。不過,一般沒有人這么做。
本文只是討論放在片內(nèi)RAM的變量。我們把變量分為兩種情況:
?、?用作函數(shù)的參數(shù)和函數(shù)返回值的局部變量。這種變量盡量在寄存器組中存放。為了討論方便,假設(shè)統(tǒng)一用寄存器組0,具體的地址為0x00~0x07。最多可以傳遞3個參數(shù),如果參數(shù)的個數(shù)比較多,就將多余的參數(shù)放到內(nèi)存(0x08以后的地址)中存放。這里,假設(shè)每個函數(shù)的參數(shù)都不大于3個。
② 我們在程序中定義的全局變量,以及不是用作函數(shù)的參數(shù)和函數(shù)返回值的局部變量。以上兩種變量在內(nèi)存中0x08地址以后存放,存放完畢后將堆棧指針SP指向分配了變量的片內(nèi)RAM的最后一個字節(jié)。因為MCS51單片機的堆棧是一種滿遞增堆棧且堆棧的寬度為8位,所以在需要壓棧操作時將堆棧指針先加1,后入棧有效內(nèi)容。有了以上規(guī)則,就可以精確地計算出系統(tǒng)分配給用戶的堆??臻g。以求兩個數(shù)的最大公約數(shù)和最小公倍數(shù)的函數(shù)為例,代碼如下
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