C8051F12X存儲大量常量代碼的編譯技巧

1 處理大量常量代碼面臨的困難
通常帶中文液晶顯示的系統(tǒng)采用的是不帶中文字庫的圖形液晶顯示模塊，需要給點陣字庫分配存儲空間。常用的是1616點陣字庫，每個漢字占用32字節(jié)存儲空間，64KB空間可存儲2048個漢字。標(biāo)準(zhǔn)51MCU只能直接訪問64KB程序空間，采用BANK技術(shù)可擴展空間，但處理編譯復(fù)雜，且需要額外I／O口線作BANK選擇控制。有的系統(tǒng)是將字庫單獨燒寫到外部Flash中，而硬件接法上使用數(shù)據(jù)空間地址，但標(biāo)準(zhǔn)51 MCU數(shù)據(jù)空間也只有64KB，不進行分頁外擴同樣不能實現(xiàn)2048字以上的漢字存儲。此外，程序運行也需要數(shù)據(jù)空間，實際字庫容量更小。C805lFl2X具有完善的片上外設(shè)資源，8KB的片上RAM。特別是128KB的Flash資源，不必外擴存儲器即可實現(xiàn)帶較大容量的中文液晶顯示字庫的完整系統(tǒng)。
KEIL C5l是目前最流行的51系列MCU編譯器。
如果程序代碼與字庫常量代碼總和不超過64 KB，則可在KEIL UV2的集成開發(fā)環(huán)境下，通過安裝Silicon Laboratories公司的驅(qū)動程序直接對C805lFl2X進行編譯，并通過JTAG調(diào)試仿真器實現(xiàn)不占用戶資源的實時／斷點調(diào)試。但當(dāng)程序代碼與字庫常量代碼總和超過64 KB時，在KEIL UV2下，只能采用BANK編譯技術(shù)。常量默認(rèn)設(shè)置是分配到低32 KB的COMMON區(qū)，而COMMON區(qū)還要存放中斷處理等代碼，因此如果想將點陣字庫常量分配到指定的BANK，還需要采取其他方法。

2 處理大量常量代碼的思路與實現(xiàn)
如果C8051F12X需要下載的程序代碼與字庫常量代碼總和超過64 KB，則可使用Silicon Laboratories公司的集成開發(fā)環(huán)境。在此IDE中，C805lFl2X的Flash編程是分4個BANK進行的，每個BANK對應(yīng)一個HEX格式的代碼文件。根據(jù)這樣的特點，可以繞開KEIL C5l編譯器，直接把點陣字庫或其他常量表格處理為標(biāo)準(zhǔn)HEX格式文件，從而實現(xiàn)常量代碼在任意BANK的存放。
假設(shè)一個點陣字庫含3200個常用漢字，需要分配323200=102 400字節(jié)空間。設(shè)計上可以這樣分配空間：BANKl及BANK2全部使用，各32 768字節(jié)，共可以存放2048個漢字的點陣。由于C805lFl2X最后1026字節(jié)為系統(tǒng)保留空間，所以BANK3分配990個漢字的點陣，占99032=3l680字節(jié)，還剩162個漢字的點陣，需5184字節(jié)，分配到COMMON(BANKO)的最高端。BANKl～BANK3的起始地址都是由8000H開始的。對BANKO來說，162個漢字的點陣字庫從613COH開始存放，這也意味著留給程序的空間不能超過27584字節(jié)。如果程序較大，但不超過64KB，同時字庫不需要很大，則可分配63KB為字庫，64 KB為程序(若程序用不完64 KB，則多余空間也可分配給字庫，以擴大字庫容量)。生成點陣字庫的HEX文件，可采用ASM的DB定義方法、C51的數(shù)組定義方法或者自己編寫運行于PC的程序的方法。前兩種方式還需要經(jīng)KEIL編譯，但可靈活選擇所需的漢字。從編譯方面看，ASM的DB定義方式不需要額外設(shè)置編譯參數(shù)，比C51的數(shù)組定義方法要好。通常字模軟件都有ASM格式和C51格式的選擇，可以利用其ASM格式輸出，按上述空間分配原則，分別對每個BANK做對應(yīng)的HEX文件。下面舉例說明。假設(shè)使用4個ASM文件，每個都是64字節(jié)。B0．ASM內(nèi)容是00H～3FH，存放于BANK0從7FC0H開始的空間；B1．ASM內(nèi)容是40H～7FH，B2．ASM內(nèi)容是80H～CFH，B3．ASM內(nèi)容是DOH～FFH，BANKl～BANK3均存放于各自BANK從8000H開始的空間，物理上分別位于C8051F12X的8000H、10000H、18000H開始的區(qū)域。B0．ASM中的內(nèi)容為：
ORG 7FCOH
DB 000H．001H，002H，003H+004H，005H，006H，007H
DB 008H，009H，OOAH，00BH，OOCH，OODH，00EH，00FH
DB 010H，011H，012H，013H，014H，015H，016H，017H
DB 018H，019H，01AH，0lBH，01CH，01DH，01EH，0lFH
DB 020H，021H，022H，023H，024H，025H，026H，027H
DB 028H，029H，02AH，02BH，02CH，02DH，02EH，02FH
DB 030H，03lH，032H，033H，034H，035H，036H，037H
DB 038H，039H，03AH，03BH，03CH，03DH，03EH，03FH
END；
其他3個ASM文件格式一樣，但ORG全部改為8000H，內(nèi)容也相應(yīng)替換。

3 生成HEX文件方法
啟動UV2集成開發(fā)環(huán)境，新建一項目，由于現(xiàn)在儀為4個ASM的常量代碼表編譯HEX文件，器件可選包含32 KB以上ROM的任意一型號的51MCU?？紤]到以后實際使用C8051F12X，可以直接選擇C8051F12X。不必配置Code Banking的選項，在Output選項卡的CreateHEX File選項上配置．以創(chuàng)建HEX文件；同時，注意每次修改ASM都修改Name of Executable右邊的文件名，以免后續(xù)HEX文件覆蓋前次結(jié)果，如圖1所示。

分別將4個ASM文件加入項目中。每次只加入一個ASM文件，然后編譯生成HEX文件，改換HEX文件名后移走原ASM文件，再加入新的ASM文件。這樣就完成了4個HEX文件，設(shè)為B0．HEX～B3．HEX。
在C8051F12X目標(biāo)板系統(tǒng)連接好JTAG調(diào)試器并正確配置后，啟動Silicon Laboratories的IDE集成開發(fā)環(huán)境，打開Debug菜單，選擇Connect菜單項，以連接目標(biāo)器件與IDE；然后選擇該菜單下的Download Object File…，彈出Download對話框，對相關(guān)參數(shù)進行配置；最后單擊Download按鈕，完成4個BANK的相關(guān)HEX文件下載。4個BANK的參數(shù)配置如圖2所示。
KEIL UV2及Silicon Laboratories IDE只處理HEX描述的空間，其他空間維持原態(tài)，所以可以預(yù)先把基本不再修改的常量代碼表下載到C8051F12X內(nèi)，之后只須單獨處理程序代碼，但要保證程序代碼空間不超越預(yù)先分配給常量代碼的空間。在KEIL UV2的配置對話框中可以限制編譯后的空間大小，如果源代碼編譯越界，則有錯誤提示，且不能創(chuàng)建相應(yīng)的HEX文件，這有助于防止沖壞常量代碼。
打開原來的UV2項目文件，移出常量代碼表ASM文件，加入程序文件(C文件或ASM文件)，編譯通過后就可直接調(diào)試，并可訪問先前下載過的常量代碼表數(shù)據(jù)。由圖3可知，KEILUV2下顯示的4個BANK內(nèi)容確實為通過Silicon Laboratories IDE下載的相關(guān)HEX文件數(shù)據(jù)。

如果程序代碼比較大，但只要不超過64KB，那么就可直接按非BANK方式編譯。留給常量代碼的空間相應(yīng)要減少，可以使用BANK2和BANK3；BANKl中能用的常量代碼空間取決于程序代碼大小，地址必須高于程序代碼最后字節(jié)地址。下面以C8051F126讀取含32字節(jié)的數(shù)據(jù)塊函數(shù)為例，代碼如下：

大量常量代碼不局限于字庫應(yīng)用。作者開發(fā)的UHF段RFID系統(tǒng)，需要使用較多的C805lFl26的自帶外設(shè)。其他51核MCU不加外擴無法滿足要求，故選用由C8051F126為管理控制器，F(xiàn)PGA為信號處理器。其中，C8051F126內(nèi)程序量只有18 KB，F(xiàn)PGA的固件有98 KB。為充分利用C8051F126，將FPGA的BIN數(shù)據(jù)存放到C805lFl26的4個BANK中，F(xiàn)PGA綜合軟件生成的文件是BIN方式的文件，所以我們自行設(shè)計了一套運行于PC的轉(zhuǎn)換程序，輸入FPGA的固件BIN文件后，自動按照配置的地址空間生成4個HEX文件，然后利用Silicon La-boratones IDE將這4個文件下載到C8051F126中。程序的函數(shù)從Flash中讀取代碼后配置FPGA。

結(jié)語
通過繞開KEIL C51對常量代碼分配在COMMON區(qū)的限制，將常量代碼分配到任意BANK的方法，解決了一些需要存儲大量常量代碼的固件程序員使用KEIL C51無法編譯通過的問題。為許多帶有中文液晶顯示功能的系統(tǒng)提供了較好的設(shè)計參考思路。