Keil C51的一些有趣特性
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首先得說的是我是菜鳥，在此論壇上學了很多的東東。但是今年以來，論壇上似乎沒有了去年一大幫高手討論問題的場面了，似乎失去了往日的風光了。在此我那出我近日一些不成熟的想法，希望大家斧正。有啥不正確的，請一定告之與我。
Keil c51號稱作為51系列單片機最好的開發(fā)環(huán)境，大家一定都很熟悉。它的一些普通的特性大家也都了解，（書上也都說有）如：因為51內的RAM很小，C51的函數并不通過堆棧傳遞參數（重入函數除外），局部變量也不存儲在堆棧中，而是存在于固定的RAM中及寄存器中。那么看一下下面的程序。
void fun1(unsigned char i)
{
…
}
正常情況參數i通過R7傳入函數，那么它的實際地址在什么地方呢？就是R7嗎？回答這個問題之前我們先來了解keil c51的幾個有趣的特性（不考慮重入函數）。
一、函數在調用前定義與在調用后定義產生的代碼是有很大差別的（特別是在優(yōu)化級別大于3級時）。（本人也不太清楚為什么，大概因為在調用前定義則調用函數已經知道被調用函數對寄存器的使用情況，則可對函數本身進行優(yōu)化；而在調用后進行定義則函數不知被調用函數對寄存器的使用情況，它默認被調用函數對寄存器（ACC、 B、 DPH、 DPL、 PSW、 R0、 R1、 R2、 R3、R 4、 R5、, R6、 R7）都已經改變，因此不在這些寄存器中存入有效的數據）
二、函數調用函數時除在堆棧中存入返回地址之外，不在堆棧中保存其它任何寄存器（ACC、 B、 DPH、 DPL、 PSW、 R0、 R1、 R2、 R3、R 4、 R5、, R6、 R7）的內容。（除非被調用函數使用了using特性）
三、中斷函數是一個例外，它會計算自身及它所調用的函數對寄存器（ACC、 B、 DPH、 DPL、 PSW、 R0、 R1、 R2、 R3、R 4、 R5、, R6、 R7）的改變，并保存相應它認為被改變了的寄存器。
四、使用C寫程序時，盡量少使用using n (n=0,1,2,3)特性。（這個特性在本人使用的過程中存在一些問題，不知算不算是一個小bug）
以下的試驗都是在（環(huán)境 keil c51 v7.20）中，優(yōu)化級為default下完成。
先看第一個特性問題。
例1：
void fun2(void)
{
}
void fun1(unsigned char i)
{
fun2();
while(i--);
}
它的匯編代碼如下：
; void fun2(void)
RSEG ?PR?fun2?TEST
fun2:
; SOURCE LINE # 12
; {
; SOURCE LINE # 13
; }
; SOURCE LINE # 14
RET
; END OF fun2
;
; void fun1(unsigned char i)
RSEG ?PR?_fun1?TEST
_fun1:
USING 0
; SOURCE LINE # 16
;---- Variable 'i?240' assigned to Register 'R7' ----
; {
; SOURCE LINE # 17
; fun2();
; SOURCE LINE # 18
LCALL fun2
?C0003:
; while(i--);
; SOURCE LINE # 19
MOV R6,AR7
DEC R7
MOV A,R6
JNZ ?C0003
; }
; SOURCE LINE # 20
?C0005:
RET
; END OF _fun1
從中可以看到fun2()在fun1()前先定義，fun1()知道fun2()對寄存器的使用情況，知道R7沒有改變，而參數i存于R7中，即i既是R7。（;---- Variable 'i?140' assigned to Register 'R7' ----）
看另一情況
void fun2(void);
void fun1(unsigned char i)
{
fun2();
while(i--);
}
void fun2(void)
{
}
匯編代碼如下：
; void fun1(unsigned char i)
RSEG ?PR?_fun1?TEST
_fun1:
USING 0
; SOURCE LINE # 14
MOV i?140,R7
; {
; SOURCE LINE # 15
; fun2();
; SOURCE LINE # 16
LCALL fun2
?C0002:
; while(i--);
; SOURCE LINE # 17
MOV R7,i?140
DEC i?140
MOV A,R7
JNZ ?C0002
; }
; SOURCE LINE # 18
?C0004:
RET
; END OF _fun1
;
; void fun2(void)
RSEG ?PR?fun2?TEST
fun2:
; SOURCE LINE # 20
; {
; SOURCE LINE # 21
; }
; SOURCE LINE # 22
RET
; END OF fun2
fun2()在fun1()調用后定義，因fun1()調用fun2()時不知道fun2()對寄存器的使用情況，則認為fun2()改變了所有的寄存器（ACC、 B、 DPH、 DPL、 PSW、 R0、 R1、 R2、 R3、R 4、 R5、, R6、 R7）。因為fun1()認為fun2()改變了寄存器的值（包括R7），因此i雖然通過R7傳遞，但因已因調用fun2()而改變，所以不能再存在R7了，而上在RAM中額外的用一個Byte來存儲。
這也就解釋了在開始時的那個問題，參數i的存儲是看問題而定的。
是否很有趣呢。在節(jié)約RAM方面，這可是一個很有用的特性哦。（大家是否也為自己的節(jié)省了1Byte的RAM）
這個例子還解釋了第二個特性，函數調用函數時除在堆棧中存入返回地址之外，不在堆棧中保存其它任何寄存器（ACC、 B、 DPH、 DPL、 PSW、 R0、 R1、 R2、 R3、R 4、 R5、R6、R7）的內容。函數在調用函數前，盡量不在這些寄存器中保存有效的數據，實在無法避免，則把有效數據存入固定的RAM中。
對于中斷函數問題，當你看到下面的程序相差55 Byte時，不知你會怎么想的。
例2：
void OSTimeDly(void); //using 1
static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 //using 1
{
TR0 = 0;
TH0 = 100;
TL0 = 100;
TR0 = 1;
OSTimeDly();
}
void OSTimeDly(void) //using 1
{
}
與
void OSTimeDly(void) //using 1
{
}
static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 //using 1
{
TR0 = 0;
TH0 = 100;
TL0 = 100;
TR0 = 1;
OSTimeDly();
}
它們的匯編代碼分別是，
; static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 //using 1
RSEG ?PR?Timer0OVInt?TEST
USING 0
Timer0OVInt:
PUSH ACC
PUSH B
PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH PSW
MOV PSW,#00H
PUSH AR0
PUSH AR1
PUSH AR2
PUSH AR3
PUSH AR4
PUSH AR5
PUSH AR6
PUSH AR7
USING 0
; SOURCE LINE # 24
; {
; TR0 = 0;
; SOURCE LINE # 26
CLR TR0
; TH0 = 100;
; SOURCE LINE # 27
MOV TH0,#064H
; TL0 = 100;
; SOURCE LINE # 28
MOV TL0,#064H
; TR0 = 1;
; SOURCE LINE # 29
SETB TR0
;
; OSTimeDly();
; SOURCE LINE # 31
LCALL OSTimeDly
; }
; SOURCE LINE # 32
POP AR7
POP AR6
POP AR5
POP AR4
POP AR3
POP AR2
POP AR1
POP AR0
POP PSW
POP DPL
POP DPH
POP B
POP ACC
RETI
; END OF Timer0OVInt
;
;
; void OSTimeDly(void) //using 1
RSEG ?PR?OSTimeDly?TEST
OSTimeDly:
; SOURCE LINE # 35
; {
; SOURCE LINE # 36
;
; }
; SOURCE LINE # 38
RET
; END OF OSTimeDly
及
; void OSTimeDly(void) //using 1
RSEG ?PR?OSTimeDly?TEST
OSTimeDly:
; SOURCE LINE # 22
; {
; SOURCE LINE # 23
;
; }
; SOURCE LINE # 25
RET
; END OF OSTimeDly
CSEG AT 0000BH
LJMP Timer0OVInt
;
; static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 //using 1
RSEG ?PR?Timer0OVInt?TEST
USING 0
Timer0OVInt:
; SOURCE LINE # 27
; {
; TR0 = 0;
; SOURCE LINE # 29
CLR TR0
; TH0 = 100;
; SOURCE LINE # 30
MOV TH0,#064H
; TL0 = 100;
; SOURCE LINE # 31
MOV TL0,#064H
; TR0 = 1;
; SOURCE LINE # 32
SETB TR0
;
; OSTimeDly();
; SOURCE LINE # 34
LCALL OSTimeDly
; }
; SOURCE LINE # 35
RETI
; END OF Timer0OVInt
這個例子的匯編代碼很好的解釋了上面的特性1及3。
至于第四個特性，值得特別說明一下。看下例：
例3：
void OSTimeDly(void);
static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 using 0
{
TR0 = 0;
TH0 = 100;
TL0 = 100;
TR0 = 1;
OSTimeDly();
}
void OSTimeDly(void) // using 0
{
}
它的匯編代碼是
; static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 using 0
RSEG ?PR?Timer0OVInt?TEST
USING 0
Timer0OVInt:
PUSH ACC
PUSH B
PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH PSW
USING 0
MOV PSW,#00H
; SOURCE LINE # 24
; {
; TR0 = 0;
; SOURCE LINE # 26
CLR TR0
; TH0 = 100;
; SOURCE LINE # 27
MOV TH0,#064H
; TL0 = 100;
; SOURCE LINE # 28
MOV TL0,#064H
; TR0 = 1;
; SOURCE LINE # 29
SETB TR0
;
; OSTimeDly();
; SOURCE LINE # 31
LCALL OSTimeDly
; }
; SOURCE LINE # 32
POP PSW
POP DPL
POP DPH
POP B
POP ACC
RETI
; END OF Timer0OVInt
;
; void OSTimeDly(void) // using 0
RSEG ?PR?OSTimeDly?TEST
OSTimeDly:
; SOURCE LINE # 34
; {
; SOURCE LINE # 35
;
; }
; SOURCE LINE # 37
RET
; END OF OSTimeDly
此例中除了中斷函數使用了using 0之外，與上例中的程序并無區(qū)別，但是匯編的代碼相差卻很大。此例中的匯編代碼不再保存R0 ---- R7的值。（默認keil c51中的函數使用的是0寄存器組，當中斷函數使用using n時，n = 1,2,3或許是對的，但n=0時，程序就已經存在了bug（只有中斷函數及其所調用的函數并沒有改變R0 ---- R7的值時，這個bug不會表現出來））
一個結論是，在中斷函數中如果使用了using n，則中斷不再保存R0----R7的值。
由此可以推論出，一個高優(yōu)先級的中斷函數及一個低優(yōu)先級的中斷函數同時使用了using n，（n = 0,1,2,3）當n相同時，這個存在的bug 是多么的隱蔽。（這恰是使人想象不到的）
最后再來看一例
例4：
void OSTimeDly(unsigned char i);
static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 using 1
{
TR0 = 0;
TH0 = 100;
TL0 = 100;
TR0 = 1;
OSTimeDly(5);
}
void OSTimeDly(unsigned char i) // using 0
{
while(i--);
}
匯編的結果
; static void Timer0OVInt(void) interrupt 1 using 1
RSEG ?PR?Timer0OVInt?TEST
USING 1
Timer0OVInt:
PUSH ACC
PUSH B
PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH PSW
USING 1
MOV PSW,#08H
; SOURCE LINE # 25
; {
; TR0 = 0;
; SOURCE LINE # 27
CLR TR0
; TH0 = 100;
; SOURCE LINE # 28
MOV TH0,#064H
; TL0 = 100;
; SOURCE LINE # 29
MOV TL0,#064H
; TR0 = 1;
; SOURCE LINE # 30
SETB TR0
;
; OSTimeDly(5);
; SOURCE LINE # 32
MOV R7,#05H
LCALL _OSTimeDly
; }
; SOURCE LINE # 33
POP PSW
POP DPL
POP DPH
POP B
POP ACC
RETI
; END OF Timer0OVInt
;
; void OSTimeDly(unsigned char i) // using 0
RSEG ?PR?_OSTimeDly?TEST
_OSTimeDly:
USING 0
; SOURCE LINE # 35
;---- Variable 'i?441' assigned to Register 'R7' ----
; {
; SOURCE LINE # 36
?C0009:
; while(i--);
; SOURCE LINE # 37
MOV R6,AR7
DEC R7
MOV A,R6
JNZ ?C0009
; }
; SOURCE LINE # 38
?C0011:
RET
; END OF _OSTimeDly
注意OSTimeDly()中此處的匯編代碼，
MOV R6,AR7
DEC R7
因為Timer0OVInt（）函數使用的寄存器組是1 (using 1)，而OSTimeDly()默認使用0寄存器組（默認使用的寄存器組是不會用代碼顯示改變的）。因此Timer0OVInt（）調用OSTimeDly()時寄存器組仍然是1組，R7的地址是15，而AR7的地址為OSTimeDly()所使用的寄存器組中R7的地址，在0寄存器組中為7。因此當AR7為0時，這是一個死循環(huán)。
結論，使用不同寄存器組的函數（特殊情況外）不能相互調用
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