基于單片機(jī)的大程序和數(shù)據(jù)空間的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

　　MCS51系列單片機(jī)是目前應(yīng)用非常廣泛的8位MCU.MCS5l系列單片機(jī)的地址總線為16位，不作擴(kuò)展的情況下其最大的程序和數(shù)據(jù)地址空間為64 KB.但是隨著控制領(lǐng)域的不斷智能化、復(fù)雜化，程序代碼或數(shù)據(jù)空間的大小可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于64 KB.結(jié)合相應(yīng)的硬件地址擴(kuò)展，使用KeilC5l的Blank Switch技術(shù)可生成代碼長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)空間大于64 KB的目標(biāo)程序。

　　1 Blank Switch技術(shù)介紹

　　具體實(shí)現(xiàn)Blank Switch技術(shù)的是KeilC5l中的分組連接定位器BL5l.Keil C5l語(yǔ)言源程序經(jīng)過(guò)C5l編譯器編譯后，生成浮動(dòng)地址的目標(biāo)代碼文件。這種浮動(dòng)地址的目標(biāo)代碼必須經(jīng)過(guò)連接定位器BL5l的連接和定位，生成具有絕對(duì)地址的目標(biāo)代碼，才能寫入程序存儲(chǔ)器正常運(yùn)行。

　　BL51支持分組連接定位，允許生成代碼大于64 KB的目標(biāo)程序，可以在具有適當(dāng)硬件擴(kuò)展邏輯的系統(tǒng)中進(jìn)行代碼組之間的切換，以達(dá)到正常運(yùn)行的目的。

　　在Keil C5l開發(fā)工具的快速更新過(guò)程中，LX51成為功能更為完善的連接定位器，使用它替代BL51能夠增加更多的連接定位功能。筆者使用LX5l可以更加方便程序的開發(fā)。

　　2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

　　在采用BL5l對(duì)目標(biāo)程序進(jìn)行分組連接定位時(shí)，要求系統(tǒng)具有相應(yīng)的硬件分組擴(kuò)展邏輯。BL5l默認(rèn)的分組方式是采用MCU的P1端口作硬件擴(kuò)展地址線。采用l條Pl引腳時(shí)，分組數(shù)為2,采用6條P1引腳時(shí)，最多可分為64個(gè)代碼組，剩余的Pl口線也可做其他用途。

　　在系統(tǒng)中，以Pl端口作硬件擴(kuò)展地址線，使用了4條Pl引腳（P1.4~P1.7）。主控部分硬件基本原理圖如圖1所示。在這里，去除了外圍控制接口（如串口）與其他CPU的互聯(lián)等電路，主要突出如何實(shí)現(xiàn)使用Pl端口作硬件擴(kuò)展來(lái)增加程序空間和數(shù)據(jù)空間。筆者使用Flash29C040作為程序存儲(chǔ)器，由于程控交換機(jī)中有很多參數(shù)和設(shè)置數(shù)據(jù)需要斷電保存，所以使用了另一Flash29CO4O作為擴(kuò)展的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

　　在和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的連接中，增加了P1.O和P2.7組合對(duì)數(shù)據(jù)Flash 29C040的片選，主要是考慮可以增加主控芯片對(duì)外圍器件的控制。例如，當(dāng)設(shè)置P1.0為0,地址為高32KB時(shí)，可以擴(kuò)展增加訪問(wèn)串口或其他器件。在本文就不再對(duì)該部分內(nèi)容詳細(xì)描述了。同時(shí)，需要注意安排好變量的存儲(chǔ)地址，這一點(diǎn)將在下文中詳細(xì)描述。

　　在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，P1擴(kuò)展地址線對(duì)程序員而言是不可見(jiàn)的。由BL5l產(chǎn)生的代碼來(lái)控制硬件的擴(kuò)展引腳和代碼組的切換，這使程序員只需要將精力花費(fèi)在代碼編寫和代碼組的安排上，大大提高了程序設(shè)計(jì)效率和穩(wěn)定性。

　　3 KeilC51的環(huán)境設(shè)置

　　除需要正確設(shè)計(jì)硬件電路，同時(shí)還要對(duì)Keil C5l提供的文件和環(huán)境進(jìn)行正確設(shè)置才能真正實(shí)現(xiàn)地址的擴(kuò)展。下面是需要進(jìn)行相關(guān)配置的幾項(xiàng)。

　　在菜單Project選擇中選擇OpTION for Target“Tar-get”選擇項(xiàng)，按圖2所示進(jìn)行項(xiàng)目配置。

　　◆由于使用4個(gè)Pl引腳進(jìn)行硬件的擴(kuò)展，所以在Banks選擇中使用16個(gè)物理頁(yè)。

　　◆使用32KB作為一個(gè)分頁(yè)的空間大小，所以在Bank Area中寫入地址范圍為0x8000~0xffff.

　　◆由于使用了擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，所以選擇支持使用“far”變量類型，這樣就能方便地使用FARRAY、FVAR等宏和指針來(lái)訪問(wèn)擴(kuò)展的空間地址。

　　在菜單Project選擇中選擇Option for Target“Output”選擇項(xiàng)，按圖3所示進(jìn)行項(xiàng)目配置。