第6章C51与汇编语言混合编程

1,2,第6章C51与汇编语言混合编程,6.1、C51与汇编语言混合编程概述6.2、C51和A51程序接口基础6.3、混合编程的实现,3,6.1C51与汇编语言混合编程概述,在一个应用程序中，根据每个任务的具体特点和要求，用不同的编程语言编写源程序，最后通过编译/连接器生成一个可执行的完整程序，这种编程方式称为混合编程。,汇编语言特点：优点：执行速度快、效率高、实时性强、与硬件结合紧密。缺点：编程难度大、可读性差，不便于移植、开发时间长。C语言特点：优点：编程容易、可移植性强、支持多种数据类型，能直接对硬件进行操作，效率高。缺点：实时处理弱于汇编语言，无法准确定时。混合编程特点：效率高、速度快、易于编程、可读性、可移植性好，使用范围广,4,单片机程序的编译过程：,无论是C语言还是汇编语言，源程序都要被转换成目标代码（机器语言），单片机才能识别。在Keil中程序的编译过程如图61所示。,图61程序编译连接过程,在单片机混合编程中，C模块与汇编模块的接口简单，分别用C51和A51对源文件进行编译，然后经连接定位器L51产生可下载到程序存储器的十六进制可执行文件。,5,6.2C51和A51程序接口基础,C语言与汇编语言程序的连接，在技术上有两个问题：一个是C语言程序与汇编语言程序如何相互调用；另一个是C语言程序和汇编语言程序如何实现相互之间的数据传递。混合编程中，必须约定两个规则，即命名规则和参数传递规则。6.2.1C51函数名的转换及其命名规则C51程序模块编译成目标文件后，其中的函数名要依据其定义的性质转换为相应不同的函数名。因此，在C和汇编程序的相互调用中，要求汇编程序必须服从这种函数名的转换规则，否则将无法调用到所需的函数甚至出现错误。C51中函数名的转换规则如表61所示，其汇编符号名全部转换为大写。,6,表61C51中函数名的转换规则,7,6.2.2C51函数及其相关段的命名规则,一个C51源程序模块被编译后，其中的每个函数以“？PR？函数名？模块名”为命名规则被分配到一个独立的CODE段。例如，如果模块“FUNC51”内包含一个名为“func”的函数，则其CODE段的名字是“？PR？FUNC？FUNC51”。如果一个函数包含有data或bit类型的局部变量，编译器将按“？函数名？BYTE”或“？函数名？BIT”命名规则建立一个data或bit段，它们代表所要传递参数的起始位置，其偏移量为0。这些段是公开的，因而它们的地址可以被其它模块访问。这些段被编译器赋予“OVERLAYABLE”标志，可被L51连接/定位器作覆盖分析。依据所使用的存储器模式，这些段按表62所列规则命名，在相互调用时，汇编语言必须服从C51有关段名的命名规则。,8,表62各种存储模式下C51函数段名的命名规则,9,6.2.3C51函数的参数传递规则,C51中调用汇编程序时参数传递有两种方式，一种是通过寄存器传递，一种是通过固定存储区传递。1通过寄存器传递参数KeilC51规定，调用函数时，通过寄存器最多可传递3个参数，余下的通过固定存储区传递。如果在源程序中采用了编译控制命令“#pragmaNOREGPARMS”，则所有参数传递都发生在固定的存储区域，所使用的地址空间依赖于所选择的存储模式。用寄存器传递参数的函数在编译时被C51编译器在函数名前加了一个“_”的前缀，用固定存储区传递参数的函数转换成的函数名没有下划线，如表61所示。不同的参数用到的寄存器不一样，不同的数据类型用到的寄存器也不同。表63是利用寄存器传递参数的规则。,10,表63C51利用寄存器传递参数规则,其中，int型和long型数据传递时，低地址寄存器中放数据的高位字节，高地址寄存器中放数据的低位字节；float型数据满足IEEE格式，R4中存放阶码和符号位，尾数按从高位到低位的顺序依次存放在寄存器R5、R6和R7中；通用指针的存储类型存放在R3中，高位在R2，低位在R1。如果某一函数的形式参数有两个或更多，当发生寄存器冲突时，后者改为通过固定存储区传递。,11,【例61】函数参数传递举例。,func1(inta)a是第一个参数，在R6，R7中传递。func2(intb,intc,int*d)“b”是第一个参数，在R6，R7中传递；“c”是第二个参数，在R4，R5中传递；“d”是第三个参数，在R1，R2和R3中传递。func3(longe,longf)“e”是第一个参数，在R4R7中传递；“f”是第二个参数，不能在寄存器中传递，只能在固定存储区中传递。func4(floatg,charh)“g”是第一个参数，在R4R7中传递；“h”是第二个参数，必须在固定存储区中传递。,12,2通过固定存储区传递,通过固定存储区传递参数的优点是传递途径非常清晰，缺点是代码效率不高，速度较慢。用固定存储区传递参数给汇编程序，参数段首地址通过名为“？函数名？BYTE”的符号确定。当传递位值时，使用名为“？函数名？BIT”的符号保存位参数段首地址。所有传递的参数存放在以首地址开始递增的存储区内，即使通过寄存器传递参数，参数也将在这些段中分配空间，参数按声明的先后在每个段中顺序保存。用作参数传递的固定存储区可能在内部数据区或外部数据区，由存储模式决定。SMALL模式的参数段用内部数据区，COMPACT和LARGE模式用外部数据区。,13,3函数返回值,当函数具有返回值时，也需传递参数，这种返回值的传递是通过51内核单片机内部寄存器完成的，其传递规则如表64所示。,14,表64函数返回值所用寄存器分配,15,【例62】C51的函数名转换规则、段命名规则及参数传递规则举例。,/*文件名：DIV.c功能：计算x/y*/#include#defineucharunsignedcharucharfunc(ucharx,uchary);/函数func原型声明voidmain(void)/主函数func(0 x12,0 x34);/调用函数funcwhile(1);ucharfunc(ucharx,uchary)return(x/y);/计算x/y并返回结果,16,/*文件名：DIV.SRC说明：此文件是DIV.c编译后的汇编输出文件（限于篇幅，有所省略）*/?PR?main?DIVSEGMENTCODE；主函数main代码段声明?PR?_func?DIVSEGMENTCODE；函数func代码段声明EXTRNCODE(?C_STARTUP)；使用其它模块中的符号?C_STARTUPPUBLIC_func;公开函数名，以便可以被其它模块调用PUBLICmain;#include;#defineucharunsignedchar;ucharfunc(ucharx,uchary);voidmain(void)RSEG?PR?main?DIV,17,main:；主函数代码段起始USING0;SOURCELINE#4;SOURCELINE#5;func(0 x12,0 x34);SOURCELINE#6MOVR5,#034H；R5传递第二个char参数MOVR7,#012H；R7传递第一个char参数LCALL_func；调用函数func?C0001:;while(1);SOURCELINE#7SJMP?C0001;ENDOFmain;,18,;ucharfunc(ucharx,uchary)RSEG?PR?_func?DIV_func:;函数func代码段起始USING0;SOURCELINE#9;Variabley?141assignedtoRegisterR5;Variablex?140assignedtoRegisterR7;SOURCELINE#10;return(x/y);SOURCELINE#11MOVA,R7；计算x/yMOVB,R5DIVABMOVR7,A;结果经R7返回,19,;SOURCELINE#12?C0004:RET；返回;ENDOF_funcEND；结束上面给出了一个C51程序及其编译后的程序清单，可以看出，函数func有2个char型参数，通过R7，R5传递，所以转换成汇编函数名_func，返回值通过R7传递回主函数。如果在前述的DIV.C源文件中使用“#pragmaNOREGPARMS”控制命令，禁止寄存器内参数传递，则所有参数均通过固定的存储区传递。其编译后的汇编输出文件如下：,20,?PR?main?DIVSEGMENTCODE；主函数main代码段声明?PR?func?DIVSEGMENTCODE；函数func代码段声明?DT?func?DIVSEGMENTDATAOVERLAYABLE；局部变量内部数据段声明EXTRNCODE(?C_STARTUP)；使用外部模块?C_STARTUPPUBLIC?func?BYTE；公开函数func中的data区的局部变量PUBLICfunc;公开函数名，以便可以被其它模块调用PUBLICmainRSEG?DT?func?DIV?func?BYTE:；局部变量内部存储区首地址x?140:DS1ORG1y?141:DS1,21,;#include;#defineucharunsignedchar;#pragmaNOREGPARMS;ucharfunc(ucharx,uchary);voidmain(void)RSEG?PR?main?DIVmain:；主函数代码段起始USING0;SOURCELINE#5;SOURCELINE#6;func(0 x12,0 x34);SOURCELINE#7MOV?func?BYTE,#012H；固定存储区首地址单元传递第一个参数MOV?func?BYTE+01H,#034H；固定存储区首地址加1单元传递第二个参数LCALLfunc；调用函数func,22,?C0001:;while(1);SOURCELINE#8SJMP?C0001;ENDOFmain;ucharfunc(ucharx,uchary)RSEG?PR?func?DIVfunc:;函数func代码段起始USING0;SOURCELINE#10;SOURCELINE#11;return(x/y);SOURCELINE#12,23,MOVA,x?140；计算x/yMOVB,y?141DIVABMOVR7,A；结果经R7返回;SOURCELINE#13?C0004:RET；返回;ENDOFfuncEND；结束,24,6.3混合编程的实现,KeilC51编译器支持在C51程序中直接插入汇编语言，也可以调用以汇编语言编写的子程序。6.3.1C51程序中嵌入汇编程序有时需要在C51程序中嵌入用汇编语言编写的一个小程序段，来对硬件进行操作，提高程序的可靠性和灵活性。下面是C51文件中嵌入汇编语言的一般步骤。第一步：通过预编译命令“#pragmaasm”和“#pragmaendasm”在C语言代码中插入汇编语言代码。,25,#includesbitP1_1=P11;voidmain()while(1)P1_1=1;#pragmaasmMOVR7，#12；2TDEL：MOVR6，#250；2TDJNZR6，$；4TDJNZR7，DEL；4T#pragmaendasmP1_1=0;,【例63】用C语言程序中插入汇编语言延时程序的方法，编程实现从P1.1引脚输出周期为2ms的方波（设STC12C5A60S2单片机系统时钟频率为12MHz）。,#pragmaasmMOVR7，#12DEL：MOVR6，#250DJNZR6，$DJNZR7，DEL#pragmaendasm,26,第二步：在KeilC51环境下，在Project窗口中包含汇编代码的C文件上单击右键，在弹出的快捷菜单中选择“Optionsfor”命令，再点击选中右边的“GenerateAssemblerSRCFile”和“AssemblerSRCFile”复选框，使检查框由灰色（无效）变成黑色（有效）状态。第三步：根据选择的编译模式，把相应的库文件（如Small模式时，是KeilC51LibC51S.Lib）加入到工程中，该文件必须作为工程的最后文件。如果没有做这一步编译，则会出现如下警告“UNRESOLVEDEXTERNALSYMBOL”。,27,库文件与编译模式的关系如下：C51S.LIB_没有浮点运算的Small模式C51C.LIB_没有浮点运算的Compact模式C51L.LIB_没有浮点运算的Large模式C51FPS.LIB_带浮点运算的Small模式C51FPC.LIB_带浮点运算的Compact模式C51FPL.LIB_带浮点运算的Large模式第四步：编译，生成目标代码。,28,6.3.2C51与汇编函数的相互调用,在汇编代码比较短的场合，可以使用在C51程序中直接嵌入汇编语言的方法。如果需要汇编语言实现的功能比较复杂，就需要用汇编语言编写函数，此时就要用到C51程序调用汇编函数的方法。当然，有时候也需要用汇编调用C51函数。无论是C51调用汇编函数，还是汇编调用C51函数，其操作是完全一致的。当我们需要利用函数进行混合编程时，只需分别用C语言和汇编语言把函数写好，然后在C语言程序（汇编程序）中调用汇编函数（C函数）。也可以先用C语言编写所有的代码，包括需要汇编语言实现的部分，然后采用编译控制指令SRC对需要汇编语言实现的函数进行编译，编译后将产生一个与C文件同名的汇编语言源文件，该文件的扩展名为.SRC，根据需要再对该文件进行精炼、修改。下面分别介绍这两种方法。,29,1.混合项目文件编程,混合项目文件编程就是把用C语言编写的程序保存为扩展名为.C的C语言文件，把用汇编语言编写的程序保存为扩展名为.asm、.SRC或者.A51的汇编语言文件，然后把这些文件导入到同一个工程下进行编译连接的方法。在C语言中调用汇编程序时，对被调用函数（汇编语言函数）要在主调函数（C语言函数）所在文件中作出声明，并且对汇编语言程序有以下要求：要使用SEGMENT伪指令定义可再定位的CODE段。要根据不同情况对函数名进行转换，见表61。要使用PUBLIC伪指令将被调用函数说明为外部可用函数。若有参数传递，按照表63所列的规则使用参数。若有返回值，按照表64所列规则存入寄存器。,30,【例64】编程实现从单片机P1.0引脚输出周期为4ms的方波，同时从P1.1引脚输出周期为8ms的方波（设单片机系统时钟频率为12MHz）。,分析：分别用汇编语言和C语言设计3个模块程序如下：模块1：用C语言编写主程序，使P1.1引脚输出周期为8ms的方波；模块2：用C语言编程，使P1.0引脚输出周期为4ms的方波；模块3：用汇编语言编写延时1ms的程序。程序执行时用模块1调用模块2获得8ms方波，模块2调用模块3，并向汇编程序传递字符型参数（x=2），实现2ms延时。程序如下：,31,模块1（文件名pulse1.c）：#include#defineucharunsignedcharsbitP1_1=P11;externvoiddelay4ms(void);/外部函数delay4ms（）声明voidmain()while(1)P1_1=0;delay4ms();/调用模块2延时4msP1_1=1;delay4ms();/调用模块2延时4ms,32,模块2（文件名pulse2.c）：#include#defineucharunsignedcharsbitP1_0=P10;externdelay1ms(ucharx);voiddelay4ms(void)P1_0=0;delay1ms(2P1_0=1;delay1ms(2);,33,模块3（文件名pulse3.asm）：PUBLIC_DELAY1MS；用PUBLIC声明_DELAY1MS为其它函数调用，以“_”为前缀的函数名，表示该函数通过寄存器传递参数DELAYSEGMENTCODE；定义DELAY段为再定位程序段，DELAY是用户任意起的段名RSEGDELAY；选择DELAY为当前段_DELAY1MS:DELA：MOVR6，#12；2TLOP1：MOVR5，#250；2TDJNZR5，$；4TDJNZR6，LOP1；4TDJNZR7，DELA；R7中数值为C；程序传递过来的参数，参数为2则延时2msEXIT:RETEND,34,本例用Keil软件对程序进行编译、调试时，先新建一个项目，再建立3个文件，在文件中编辑好各个模块代码并保存，然后将这3个文件加入项目中，进行编译和调试。本例只有1个传递参数，用寄存器传递即可。如果参数个数多于3个，则需通过固定存储区传递。通过固定存储区传递参数，可以在C程序中建立数组，将数组首地址（数组名）作为参数传递给被调用的汇编函数，汇编函数即可使用从该首地址开始的存储区；也可以在汇编程序中建立C程序变量所需数据段以供参数传递。现举例说明。,35,【例65】C程序提供5个参数，汇编完成该5个数的求和运算，并将和保存在片内RAM30H单元并供C程序使用。,方法一：通过数组传递参数模块1：C语言程序（文件名sum1.c）#include#defineucharunsignedcharexternucharasmadd1(uchar*);/定义外部汇编函数asmadd1voidmain()ucharidatabuf5=1,2,3,4,5;/数组中存放待计算的数据uchar*pp,sum;pp=0 x30;/pp指针变量指向片内RAM30H单元asmadd1(buf);/调用汇编函数，传递参数为数组首地址sum=*pp;/sum存放模块2传递过来的参数while(1);,36,模块2：汇编语言程序(文件名asmadd1.asm)PUBLIC_ASMADD1；_ASMADD1为其它模块调用DTESEGMENTCODE；定义DTE段为再定位程序段RSEGDTE；选择DTE为当前段_ASMADD1:PUSHACC；保护现场MOVA,R0PUSHACCMOVA,R2PUSHACCMOVA,R7；取BUF地址MOVR0,A；R0指向存放地址MOVA,#0MOVR2,#5,37,LOOP:ADDA,R0INCR0DJNZR2,LOOPMOV30H,A；和存片内RAM30H单元POPACC；恢复现场MOVR2，APOPACCMOVR0，APOPACCRETEND,38,方法二：在汇编程序中建立数据段传递参数,模块1：C语言程序（文件名sum2.c）#include#defineucharunsignedcharexternucharasmadd2(ucharx1,ucharx2,ucharx3,ucharx4,ucharx5);/外部函数说明voidmain()ucharx1=0 x01;/传递参数赋值ucharx2=0 x02;ucharx3=0 x03;ucharx4=0 x04;ucharx5=0 x05;uchar*pp,sum;pp=0 x30;/pp指针变量指向片内RAM30H单元asmadd2(x1,x2,x3,x4,x5);/调用汇编函数sum=*pp;/sum存放模块2传递过来的参数while(1);,39,模块2：汇编语言程序(文件名asmadd2.asm)PR_ASMADD2SEGMENTCODE；名为ASMADD2段为代码；段（PR）在CODE区可再定位DT_ASMADD2SEGMENTDATAOVERLAYABLE；名为；ASMADD2段为数据段（DT）在DATA区可再定位，可以覆盖PUBLIC?_ASMADD2?BYTE；公共符号定义PUBLIC_ASMADD2RSEGDT_ASMADD2?_ASMADD2?BYTE:；数据段保留参数传递区x1:DS1x2:DS1x3:DS1x4:DS1x5:DS1,40,RSEGPR_ASMADD2_ASMADD2:；程序段开始MOVA,R7；取R7中的x1ADDA,R5；取R5中的x2ADDA,R3；取R3中的x3ADDA,x4ADDA,x5MOV30H,A；和存进片内RAM30H单元RETEND使用方法二，3个以内的参数还是通过R7R5R3传送，多于3个的参数才通过定义的数据区传送。,41,2.借助SRC文件实现混合编程,（1）先用C语言编写所有的代码，包括需要汇编语言实现的部分。下面所举的例子中，延时子程序用汇编语言编写，其余程序用C语言编写。程序如下：/*文件名：main.c功能：亮灯控制程序*/#includesbitL1=P13;voidmain(void)L1=0;/点亮灯delay02s();/延时0.2s,42,L1=1;/熄灭灯delay02s();/延时0.2s/*文件名：delay02s.c功能：延时0.2s*/delay02s(void)chari,j,k;for(i=151;i0;i)for(j=24;j0;j)for(k=244;k0;k);,43,（2）建立项目文件，将main.c和delay02s.c都包含进项目。（3）在KeilC51环境下，在Project窗口右击.c文件，在弹出的快捷菜单中选择“Optionsfor”命令，选中右边的“GenerateAssemblerSRCFile”和“AssemblerSRCFile”复选框，使复选框由灰色变成黑色（有效）状态。本例是在delay02s.c文件上进行此操作。（4）根据选择的编译模式，把相应的库文件（如Small模式时，是KeilC51LibC51S.Lib）加入到工程中，该文件必须作为工程的最后文件。（5）编译这个项目后将会产生一个delay02s.SRC文件，将这个文件名改为delay02s.asm。为了让读者更直观地认识C程序经编译器汇编之后的情况，下面给出了由编译器产生的delay02s.asm文件。,44,;.delay02s.SRCgeneratedfrom:D:delay02s.c;COMPILERINVOKEDBY:;C:KeilC51BINC51.EXED:delay02s.cBROWSEDEBUGOBJECTEXTENDPRINT(.delay02s.lst)SRC(.delay02s.SR