ASM5無參數(shù)化調(diào)用C51函數(shù)的實現(xiàn)

MCS -51系列單片機在目前和今后的相當一段時間內(nèi)都將是我國的單片機主流機種。但在早期的開發(fā)過程中，程序員不得不從深奧的匯編語言開始摸索，同時要求開發(fā)人員對硬件亦有相當?shù)淖咏狻Ｏ啾榷?，專?051系列單片機設(shè)計的Franklin C51語言是一種通用的高級結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言。入門容易，程序可讀性強，調(diào)試、移植都很方便，故開發(fā)效率高，尤其在數(shù)值運算處理方便具有很大的優(yōu)勢（這正是ASM51匯編語言的薄弱環(huán)節(jié)）。不過，C語言雖然也可對計算機的硬件系統(tǒng)進行操作，但在處理特殊I/O口和中斷向量方面，不如匯編那樣直接、有效。因而，在效率為重的今天，將ASM51匯編與C51語言結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，無疑是單片機開發(fā)人員的最佳選擇。

1 匯編與C51的混合編程

一般的做法都是利用C51上手容易、便于理解的優(yōu)勢來編寫主程序，在C51語言不便處理或者效率比較低時調(diào)用匯編函數(shù)。考慮到MCS-51（尤其是8031 內(nèi)部的資源配置情況：可用的RAM不到256字節(jié)，5個固定地址的有限中斷源，4個8位并口中實際可作I/O口的只有P1口。因而要求開發(fā)都對單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有清楚的了解，并盡可能地統(tǒng)籌安排這些資源。事實也證明，不理解匯編語言是很難寫出高效程序的。故筆者的觀點是利用匯編語言對I/O接口、中斷向量及程序空間分配的茂大優(yōu)勢，讓程序員對MCS-51內(nèi)的第一個字節(jié)甚至是每一比特（可位尋址的空間）全部進行統(tǒng)籌安排，設(shè)計好各個程序模塊，包括I/O口地址和中斷向量地址的處理；同時在具體的數(shù)據(jù)處理、通信等不需要過多與硬件直接打交道的程序模塊中，充分利用C51語言強大高效的編程能力。

最后的關(guān)鍵是如何讓匯編模塊能正確識別C51函數(shù)并調(diào)用它來完成相應(yīng)的功能。ASM51匯編與C51 語言之間的調(diào)用約定并不簡單，而且各種編譯器使用的約定不盡相同，甚至還依賴于程序所選擇的大、中、小存儲模式。通常每個需傳遞的參數(shù)按調(diào)用順序和類型分別由約定的寄存器來傳遞。如果參數(shù)過多或者無足夠寄存器可用時，參數(shù)的傳遞將在固定持存儲器區(qū)域內(nèi)進行，相同類型的參數(shù)共享一個參數(shù)傳遞段，按參數(shù)調(diào)用順序遞增其存放地址，返回值也由約定的寄存器或地址段返回。由此可見程序調(diào)用的效率必將受到接口復(fù)雜度的影響。盡管目前的單片機仿真器已經(jīng)提供了標準接口的全自動轉(zhuǎn)換功能，減少了接口工作量，但在程序的調(diào)試及移植中，如果程序員不了解這些接口的各種約定，將對出現(xiàn)的錯誤不知所措。比如返回值不止一個時，編譯器自己就無法正確完成接口配置。這里力薦一種簡潔有效的調(diào)用方法——無參數(shù)化調(diào)用。

2 ASM51無參數(shù)化調(diào)用C51函數(shù)的實現(xiàn)原理

所謂的無參數(shù)化調(diào)用是指讓C51子函數(shù)不帶任何參數(shù)，這樣就可以從根本上避開調(diào)用參數(shù)的傳遞和返回值的安排等繁瑣易出錯的問題，只需要簡單地在匯編語言開頭說明一下外部C51子函數(shù)（“EXTRN code（C51模塊名稱>）”）。至于C51函數(shù)中需要使用的外部參數(shù)值及其返回值，完全可以通過加入C51 的absacc.h>頭文件來解決。

absacc.h>頭文件中的函數(shù)原型為：

# define CBYTE（（unsigned char *）0x50000L）

# define DBYTE ((unsigned char *)0x50000L)

# define PBYTE ((unsigned char *)0x50000L)

# define XBYTE((unsigned char *)0x50000L)

其中CBYTE定義為尋址CODE程序區(qū)；DBYTE定義為尋址DATA數(shù)據(jù)區(qū)；PBYTE定義為尋址相對于MOVX @R0"指令的分頁數(shù)據(jù)XDATA區(qū)；XBYTE定義為尋址相對于MOVX @DPTR"指令的分布數(shù)據(jù)XDATA區(qū)。它們的類型決定了絕對地址空間的位置。

引進該頭文件后，程序員就可以對8051系列單片機的存儲器進行絕對地址的訪問，把對參數(shù)值和返回值的操作轉(zhuǎn)化為對存儲器絕對地址的操作，像純匯編操作一樣，根本不用定義C51函數(shù)與匯編接口的參數(shù)和返回值的配置，從而提高了調(diào)用效率。具體做法是：先在 C51函數(shù)中定義好傳遞參數(shù)和返回值所需要的各個絕對地址（視程序員自己的空間配置而定），在其它匯編模塊中將C51函數(shù)中將要使用的參數(shù)值放入這些絕對地址中，把被調(diào)用C51模塊將輸出的計算值（可以不止一個）也放入類似的絕對地址中。于是，當C51函數(shù)中需要使用某個參數(shù)值時，就直接從相應(yīng)的絕對地址中讀取該值；當別的匯編模塊中需要使用C51函數(shù)返回值時，也直接對存放返回值的絕對地址進行讀操作即可。下面以一個調(diào)試通過的匯編調(diào)用C51函數(shù)的簡單程序為例進行具體說明。

3 ASM51無參數(shù)化調(diào)用C51函數(shù)的實現(xiàn)示例

該系統(tǒng)要示然而單片機根據(jù)實時采樣輸入的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)機車速度的測量，并可隨鍵盤輸入的車輪直徑變化實時調(diào)整車速，最后將車速和輪徑值都顯示出來。設(shè)計任務(wù)很簡單，編程中的最大難度就在于車速的計算程序。由于輪徑值要求精確到mm(最大值超過了1000)，車速的計算結(jié)果要保留到小數(shù)點后一位，因此需要進行浮點數(shù)運算，期間還要完成數(shù)的各種進制間的換算。雖然算法簡單，但實際用匯編語言實現(xiàn)起來經(jīng)?？紤]不周，調(diào)試起來費時費力（筆者調(diào)試通過的這段匯編代碼長達近 400行）。這樣，自然就想到調(diào)用C51函數(shù)了，充發(fā)發(fā)揮兩種語言的優(yōu)勢。先用匯編語言設(shè)計好各個模塊，包括循環(huán)顯示車速和輪徑值的主程序模塊，響應(yīng)采樣轉(zhuǎn)速值和鍵盤輸入兩個中斷模塊，代碼如下所示。

EXTRN CODE（CALL1） ；聲明外部C51函數(shù)

ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 0003H

AJMP KEYINPUT ；鍵盤輸入中斷

ORG 000BH

AJMP SETTIME ；采樣時間到，采樣轉(zhuǎn)速值中斷

ORG 0100H

KEYINPUT：…… ；鍵盤輸入中斷

…… ；將鍵盤輸入信號保存在

；70h～73h的地址空間中

RETI

ORG 0600H

SETTIME：…… ；采樣時間到，采樣轉(zhuǎn)速值中斷

…… ；將轉(zhuǎn)速值放置在地址為3Ah的空間中

；緊接著調(diào)用外部C51函數(shù)CALL1（）進

；行車速的計算

LCALL CALL1

RETI

ORG 2000H ；主程序模塊

MAIN：…… ；首先進行初始化操作

……

；直接從地址空間70h～77h中讀取顯示數(shù)據(jù)，循環(huán)顯示車速和輪徑值

END