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

【摘　要】利用匯編模塊對C51模塊進行“無參數(shù)”式調(diào)用，從根本上避開了傳統(tǒng)匯編模塊和C51模塊之間調(diào)用時的繁瑣接口編程問題，本文以實例驗證了該方法的優(yōu)越性和有效性。
?? 關(guān)鍵詞：ASM51 C51 無參數(shù)化調(diào)用
　　
1　引　言
　 隨著計算機應用技術(shù)的發(fā)展，MCS－51系列單片機在我國工業(yè)測控領域中的應用日益廣泛。因而，如何快速有效地進行MCS－51系列單片機的開發(fā)便成了大家頗為關(guān)心的話題。ASM51匯編語言雖然簡潔高效，但晦澀難懂，不易編寫，它還要求開發(fā)人員對硬件亦有相當?shù)牧私?。相比而言，專為MCS－51系列單片機設計的Franklin C51語言是一種通用的高級結(jié)構(gòu)化的程序設計語言，入門容易，程序可讀性強，調(diào)試、移植都很方便，開發(fā)效率高，尤其在數(shù)值運算處理等方面具有很大的優(yōu)勢（而這正是匯編語言的薄弱環(huán)節(jié)）。因而，在效率為重的今天，將ASM51匯編語言與Franklin C51語言兩者結(jié)合起來進行混合編程，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。
　 筆者曾開發(fā)過一系統(tǒng)，要求用單片機根據(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。設計任務很簡單，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毫米（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。因此必然要進行浮點數(shù)運算，另外還涉及到數(shù)據(jù)的各種進制間的換算。雖然算法簡單，但實際運用時，用匯編語言實現(xiàn)起來經(jīng)?？紤]不周，調(diào)試起來費時費力。那如何利用C51語言來幫助簡化編程呢？
2　ASM51匯編語言與C51語言的混合編程
　 一般的混合編程都是利用C51上手容易、便于理解的優(yōu)點來編寫主程序，同時在C51語言不便處理或者效率比較低時調(diào)用匯編函數(shù)。MCS－51單片機（尤其是8031）內(nèi)部的資源配置情況如下：可用的RAM不到256字節(jié)，5個固定地址的有限中斷，4個8位并口中往往實際可作I／O口的只有P1口。鑒于此，要求開發(fā)者對單片機內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有清楚的了解,并盡可能地統(tǒng)籌安排這些資源。另外，事實證明不理解匯編語言是很難寫出高效程序的。故筆者傾向利用匯編語言在I／O接口、中斷向量及程序空間分配上一目了然的巨大優(yōu)勢 ，讓程序員對MCS－51內(nèi)的每一個字節(jié)甚至是每一位Bite（可以位尋址的空間）進行全面統(tǒng)籌安排，設計好各個程序模塊，包括I／O口地址的處理和中斷向量的地址等（而這些簡短程序用ASM51匯編語言來寫并不困難）；同時在具體的數(shù)據(jù)處理、通信等不太需要過多與硬件直接打交道的程序模塊中（這也正是匯編語言的薄弱環(huán)節(jié)），充分利用C51語言強大高效的編程能力。
?? 針對前面提出的問題，可先用ASM51匯編語言設計好各個模塊，包括“循環(huán)顯示車速和輪徑值”的主程序模塊、響應“采樣轉(zhuǎn)速值”和“鍵盤輸入”兩個中斷的模塊，如例1所示（具體實現(xiàn)過程略）。
例1：
?? EXTRN　CODE（CALL1）；聲明外部C51函　　數(shù)CALL1（）
?? ORG 0000H?
?? LJMPMAIN
?? ORG 0003H
?? AJMPKEYINPUT；鍵盤輸入中斷
?? ORG 000BH
?? AJMPSETTIME；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
?? LCALLCALL1RETI
?? 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
　 這些小模塊用匯編語言實現(xiàn)起來不僅容易，而且程序員可以清楚地了解到各個模塊的出入口及其相應的功能，實現(xiàn)對程序空間的充分配置。
??? 另外用C51語言來實現(xiàn)復雜的車速計算模塊CALL1（），結(jié)果以前用匯編語言編寫的近四百行代碼，一下子被壓縮到二三十行(真正的計算代碼僅九行，參見例2中的代碼)！不僅簡短易懂，而且?guī)缀蹙筒恍枰{(diào)試了！最后的一個關(guān)鍵是如何讓匯編模塊正確識別C51函數(shù)CALL1（）并調(diào)用它來完成相應的功能。
3　ASM51“無參數(shù)化”調(diào)用C51函數(shù)的實現(xiàn)原理
　 為了實現(xiàn)函數(shù)調(diào)用時參數(shù)的正確傳送，一般都要在ASM51匯編語言與C51語言之間制定一系列約定，而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；參數(shù)過多或者無足夠寄存器可用時，參數(shù)的傳遞將在一定的存儲器區(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。由此可以想見，接口如何復雜，程序調(diào)用的效率也將受到影響。盡管目前的單片機仿真器已經(jīng)普遍提供了這種標準接口約定的幾乎全自動轉(zhuǎn)換，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。比如在前面要實現(xiàn)的車速計算模塊CALL1（）中，為便于其顯示模塊中操作簡便，要求該模塊能直接按小數(shù)、個、十、百位返回車速，由于返回值有多個（另有兩個參數(shù)），故編譯器自己無法正確完成接口配置。而且由于這種接口編程與純C51語言或者純匯編語言有一定差別，難免造成初學者對此望而生畏（限于篇幅，這種帶參數(shù)調(diào)用函數(shù)的繁瑣實現(xiàn)請讀者參考其它資料 。）。經(jīng)過筆者的嘗試，這里向大家推薦一種簡捷有效的調(diào)用方法——“無參數(shù)化”調(diào)用。
　 所謂的“無參數(shù)化”調(diào)用實現(xiàn)是指讓C51子函數(shù)不帶任何形參，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，而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，則通過加入C51提供的＜absacc．h＞頭文件來解決。

??? 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 ＂指令的外部數(shù)據(jù)XDATA區(qū)。它們的類型決定了所訪問的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，也就不用定義C51函數(shù)與匯編接口的參數(shù)和返回值配置，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，如例2中＃define處所示，括號“〔〕”中即為8051的RAM絕對地址），在別的匯編模塊中將C51函數(shù)中將要使用的參數(shù)值放入這些絕對地址中，在被調(diào)用的C51模塊中將輸出的計算值（可以不止一個）也同樣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)傳遞的值時，就直接從相應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)的返回值時，也同樣直接對存放返回值的絕對地址進行讀操作即可。筆者用該法輕松實現(xiàn)了對具有多個返回值的計算模塊CALL 1（）的調(diào)用。
4　ASM51“無參數(shù)化”調(diào)用C51函數(shù)的實現(xiàn)示例
　? 例2是計算模塊CALL1（）及相應絕對地址定義的代碼實現(xiàn)。
例2：
?? ＃pragma code small
?? ＃include＜absacc．h＞
?? ＃include＜math．h＞
　 ＃define PI3．1415926；以下定義幾個需要的絕對地址
　 ＃define NCIRCLE DBYTE〔0x3A〕；定義放置轉(zhuǎn)速的絕對地址
　 ＃define DIRECT1 DBYTE〔0x70〕；定義放置輪徑千位的絕對地址
　 ＃define DIRECT2 DBYTE〔0x71〕；定義放置輪徑百位的絕對地址
　 ＃define DIRECT3 DBYTE〔0x72〕；定義放置輪徑十位的絕對地址
　 ＃define DIRECT4 DBYTE〔0x73〕；定義放置輪徑個位的絕對地址
　 ＃define VELOCITY1 DBYTE〔0x74〕；定義返回車速的百位絕對地址
　 ＃define VELOCITY2 DBYTE〔0x75〕；定義返回車速的十位絕對地址
　 ＃define VELOCITY3 DBYTE〔0x76〕；定義返回車速的個位絕對地址
　 ＃define VELOCITY4 DBYTE〔0x77〕；定義返回車速的小數(shù)位絕對地址

?? 在例2中主程序前用9個define語句預定義了絕對地址空間70H－77H和3AH。其中3AH的空間中存放“采樣轉(zhuǎn)速值輸入”中斷模塊輸入的轉(zhuǎn)速；70H－73H的地址空間中存放“鍵盤輸入中斷”中斷模塊中鍵盤輸入的輪徑值；而地址為74H－77H的空間中則存放“計算”模塊中的車速計算返回值。盡管需要傳遞和返回的參數(shù)比較多，但通過這些絕對地址的定義，完全解決了原來復雜的匯編與C51之間的調(diào)用接口配置。“計算”模塊中需要使用轉(zhuǎn)速和輪徑值時，將自動從相應絕對地址3AH和70H－73H中取值 ；在“循環(huán)顯示車速和輪徑值”的主程序模塊中則直接讀取絕對地址空間70H－77H的各個數(shù)據(jù)進行循環(huán)顯示。當然，程序員可以根據(jù)自己的空間配置另外定義這些絕對地址 。
　 以上程序代碼已在“Dais－52．196P”仿真器上調(diào)試通過并正確運行。
　 由上面的簡單程序已經(jīng)可以看出這種“無參數(shù)化”調(diào)用方法的優(yōu)越性和有效性：從程序代碼看，無論是編寫C51子程序還是匯編主程序，都與編寫純C51函數(shù)或者純匯編主程序的格式完全一樣，簡化了C51與匯編函數(shù)之間的接口編程，提高了程序調(diào)用的效率；同時充分利用了匯編與高級C51語言各自的優(yōu)點，開發(fā)、調(diào)試快速方便，通用性強，尤其適合于初學者。對于復雜程序，同樣可以利用“無參數(shù)化”方法來幫助實現(xiàn)。這對于加快單片機應用程序的開發(fā)效率和普及是很有意義的。
5　結(jié)束語
? “無參數(shù)化”調(diào)用實質(zhì)上相當于在C51函數(shù)中定義了幾個全局變量（絕對地址），依靠他們直接完成參數(shù)值的傳遞和返回值的調(diào)用，相當于一種程序員自定義的傳遞方式，而拋棄了傳統(tǒng)C語言與匯編語言之間的接口約定。只要程序員安排得當，還可以進一步人工實現(xiàn)C51中的“動態(tài)覆蓋重用”，提高RAM區(qū)的利用效率。由上也可看出：“無參數(shù)化”調(diào)用方法要在AS M匯編調(diào)用C51函數(shù)時才能充分發(fā) 揮其巨大優(yōu)勢；如果全部采用C51編程，就違背了利用匯編語言優(yōu)勢的初衷。當然，如果開發(fā)人員已經(jīng)對C51與匯編函數(shù)之間的參數(shù)傳遞接口很熟悉，那么也完全可以按接口約定或者由編譯器自動完成參數(shù)的傳遞。
1　徐愛鈞，彭秀華編著．單片機高級語言C51應用程序設計．北京：電子工業(yè)出版社，1998 ．6