8051與AndesCore的軟件差異與移植

　　1. 8051與AndesCoreTM

　　本文將介紹使用8051與AndesCore™差異事項(xiàng)，并對(duì)兩種CPU系統(tǒng)相關(guān)事項(xiàng)做說明，后面再介紹從 8051移植到AndesCore ™上注意事項(xiàng)，舉中斷向量表及異常處理函數(shù)的例子說明差異及移植，最后簡(jiǎn)要介紹AndesCore™在MCU應(yīng)用的三款CPU: N705,N801 和N968A。

　　2. 8051與AndesCore常見差異事項(xiàng)

　　2.1. 位寬的差異

　　位寬是指處理器一次執(zhí)行指令的數(shù)據(jù)帶寬。8051 是8 位寬的處理器， 而AndesCore™是32位寬的處理器，支持32位與 16位的混合指令集，位數(shù)越寬，在數(shù)據(jù)的處理方面就更有效率。

　　2.2. 指令差異

　　8051 匯編語言共有111 條指令集，AndeStar™的V3m指令集有 157 條，AndeStar™的V3指令集有 200 多條，兩種 CPU的指令集大概可以分為以下幾類：算術(shù)運(yùn)算，如加，減，乘，除等操作;數(shù)據(jù)傳送，如數(shù)據(jù)在寄存器，內(nèi)存間的傳送，賦值等;邏輯跳轉(zhuǎn)，如函數(shù)呼叫，無條件跳轉(zhuǎn)，條件跳轉(zhuǎn)，中斷返回等;在AndesCore ™中還有特權(quán)模式的指令部分，關(guān)于兩種指令集的具體差別，可以分別參考對(duì)應(yīng)的指令集介紹文檔。

　　2.3. 地址空間映射差異

　　AndesCore™使用memory map 方式映射地址空間，主要有兩種，內(nèi)存的空間映射，如其中的RAM或ROM地址，它們用于存放程序運(yùn)行時(shí)的代碼和數(shù)據(jù)，在AndesCore™上代碼在link 后，程序運(yùn)行的代碼和數(shù)據(jù)地址會(huì)最終確定，Andes 提供了一個(gè)簡(jiǎn)便的 link script 工具sag ，可以很方便的對(duì)系統(tǒng)中可用的內(nèi)存空間進(jìn)行分配設(shè)定。

　　另一個(gè)是外設(shè)所對(duì)應(yīng)的地址空間，可以通過查看SoC 對(duì)應(yīng)的手冊(cè)了解對(duì)應(yīng)的外設(shè)映射的空間范圍及相應(yīng)的使用方法。

　　2.4. 堆棧設(shè)置差異

　　8051的堆棧的起始位置是固定的(部分衍生 8051可以做程序設(shè)定)，它通常固定在片內(nèi)的RAM中，8051 內(nèi)存空間有限，非常小，程序中所使用的變量存放于特定的數(shù)據(jù)空間中，并不會(huì)放在堆?？臻g，所以在 8051中所需要的堆?？臻g很小。而對(duì)于 And esCore™來說，堆棧可以設(shè)置在任意合適的 RAM上。程序運(yùn)行時(shí)所有的局部變量都存放在堆棧中，只需要確保在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候有足夠的堆?？臻g。在 AndesCore™中有$ sp寄存器表示棧頂位置，這需要在系統(tǒng)上電或者是系統(tǒng)reset 后初始化時(shí)進(jìn)行設(shè)置。

　　2.5. 代碼和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)差異

　　在8051 系列單片機(jī)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)可以分為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)以及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。

　　內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)有幾個(gè)區(qū)別：data ，bdata，idata。

　　data : 片內(nèi)RAM直接尋址區(qū)。bdata: 片內(nèi)RAM位尋址區(qū)。idata: 片內(nèi) RAM間接尋址區(qū)。

　　外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)又有：xdata，pdata。

　　xdata 和pdata：是外部存儲(chǔ)區(qū)，有些芯片會(huì)帶有 XRAM 。

　　在有些開發(fā)工具中，如K eil，可以通過設(shè)置存儲(chǔ)模式來處理，存儲(chǔ)模式?jīng)Q定了默認(rèn)的存儲(chǔ)器類型, 此存儲(chǔ)器類型將應(yīng)用于函數(shù)參數(shù), 局部變量和定義時(shí)未包含存儲(chǔ)器類型的變量。

　　SMALL 所有的變量存放在片內(nèi) RAM(data 區(qū)間)

　　COMPACT 所有的變量存放在外部存儲(chǔ)區(qū)(pdata 區(qū)間)

　　LARGE 所有的變量存放在外部存儲(chǔ)區(qū)(xdata 區(qū)間)

　　AndesCore™以內(nèi)存映射的方式，內(nèi)存空間不會(huì)有特別的限制，就是說不會(huì)像8051那樣需放在某處區(qū)間，這樣的設(shè)計(jì)更方便靈活，允許程序代碼和數(shù)據(jù)在可用的空間里自由放置。

　　有時(shí)候需要將某段代碼或者數(shù)據(jù)存放在指定的位置上，在8051 中，可以在代碼中使用"at" 關(guān)鍵字，但該關(guān)鍵字是 8051 中所特有的，會(huì)造成可移植性和維護(hù)的問題，在 AndesCore™上，提供了一種簡(jiǎn)便的 link script 工具，如上所提到的sag 工具，在 C 代碼中使用GNU標(biāo)準(zhǔn)的語法格式，在 link 之后相應(yīng)的代碼和數(shù)據(jù)將存放于指定的位置，這樣可以避免在代碼中使用"at" 該平臺(tái)相關(guān)的屬性設(shè)置。

　　2.6. 數(shù)據(jù)類型及對(duì)齊差異

　　8051和AndesCore ™是不同類型的CPU,它們所使用的數(shù)據(jù)類型所對(duì)應(yīng)的寬度也不同，如下表所示：

　　在鏈接完成后數(shù)據(jù)通常都會(huì)按照本身的屬性對(duì)齊，比如int 類型則會(huì)4 bytes對(duì)齊，short則會(huì)2 bytes對(duì)齊。這樣的存放方式可以提高 CPU對(duì)數(shù)據(jù)讀取時(shí)的效率。雖然AndesCore™是32bit的CPU， 在只需要8bit 和16bit的數(shù)據(jù)時(shí)能節(jié)省存儲(chǔ)空間，但在處理16bit 和32bit的數(shù)據(jù)上則有更高效。

　　在8051中有sbit 關(guān)鍵字用于設(shè)置對(duì)特殊功能寄存器 SFR的直接訪問，8051的特殊功能寄存器分布在內(nèi)存地址0x80到0xFF處，如下表：

　　sbit 是8051擴(kuò)展的變量類型，非標(biāo)準(zhǔn) C 語法，移植的時(shí)候需要將其修改成標(biāo)準(zhǔn)C 操作語法，另外在AndesCore™中，所有的寄存器都是單獨(dú)存在的，不會(huì)占用內(nèi)存的空間。

　　2.7. 指針使用差異

　　8051中兩種類型的指針，分別是存儲(chǔ)器指針和通用指針，通用指針由3 個(gè)字節(jié)組成，第一個(gè)字節(jié)用來指明對(duì)應(yīng)的內(nèi)存類型，所以這種類型的指針類型占用空間更大也更慢，存儲(chǔ)器指針只能用來訪問指定類型的存儲(chǔ)器空間。

　　而在AndesCore™上指針不會(huì)有這方面的限制，它是一個(gè) 32bit的數(shù)據(jù)，普通的寄存器就可以存放指針內(nèi)容，可以訪問到系統(tǒng)4G 范圍內(nèi)的空間(N705,N801地址空間只有 16M,N968A以上的 CPU地址空間可達(dá)4G)。

　　2.8. 函數(shù)聲明差異

　　在8051中由于堆?？臻g有限，如果有函數(shù)是可重入的，需要在函數(shù)聲明的時(shí)候用關(guān)鍵字reentrant 做說明。8051 的中斷處理函數(shù)則需要使用關(guān)鍵字interrupt 聲明，中斷處理函數(shù)有時(shí)也需要用 using 關(guān)鍵字指明哪一寄存器組會(huì)被使用到。

　　在AndesCore™中，都采用標(biāo)準(zhǔn)的 C 語法，在聲明函數(shù)時(shí)并不需要這些附加的聲明。AndesCore™遵行底層的ABI 機(jī)制，編譯器處理底層的寄存器及堆棧相關(guān)機(jī)制。對(duì)于上層用戶來說是透明的。