基于Keil51汇编与C语言混合编程方法研究.pdf

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1、计算机与现代化?2010年第 10期JISUANJI YU XIANDA I HUA总第 182期文章编号:1006?2475(2010)10?0043?04收稿日期:2010?06?18基金项目:山西省教育厅普通高等学校大学生创新性实验基金资助项目(2008 105)作者简介:张志科(1962?),男,山西翼城人,忻州师范学院电子系副教授,本科,研究方向:自动控制技术。基于 Keil51汇编与 C语言混合编程方法研究张志科,王振喜(忻州师范学院电子系,山西 忻州 034000)摘要:分析基于 Keil51汇编与 C语言混合编程的基本方法,给出每种方法的具体操作步骤。在应用实践中,为了充分发挥

2、两种语言的优势,提高程序的执行效率,可根据问题的特殊性选择相应的编程方案,以期达到缩短程序设计过程的目标。关键词:Keil51;混合编程;参数传递中图分类号:TP311?文献标识码:A?do:i 10.3969/.j issn.1006?2475.2010.10.011Research onM ixed Programm ingM ethod of C Language andAssemble Language Based onKeil51ZHANG Zhi?ke,WANG Zhen?xi(Depart ment of Electronics,X inzhou TeachersCollege,

3、X inzhou 034000,China)Abstract:This paper analyzes the basic method ofm ixed progra mming of C language and assemble language based on Keil51,gives the specific steps of eachmethod.In the application practice,for giving full play to the advantages of both languages andi mproving the executed efficie

4、ncy of progra ms,it can select the appropriate progra mm ing sche me according to the special issue.So it can achieve the goalof shortening the process of programm ing.Keywords:Keil51;m ixed progra mm ing;para meter transfer0?引?言汇编与 C语言优点各异,前者对硬件控制方便、程序代码简练、执行效率高,后者功能丰富、可移植性好、可读性强。为了充分发挥两种语言的优点,使程序更

5、加优化,在单片机程序设计中常会涉及到汇编与C语言混合编程问题。汇编与 C语言混合编程的方法可分为两类,一类是在 C程序中嵌入汇编代码,另一类是两种程序以函数的形式相互调用。C程序调用汇编和汇编调用 C函数是两种基本的调用方式,具体采用何种方式主要取决于工程对程序的要求。根据应用实践的具体情况,可将混合编程的基本方法分为以下 5种情况。1?在 C语言程序段中内嵌汇编代码在 C51中嵌入汇编代码主要是用于实现延时或中断处理,通常是在汇编程序简练,且内部没有复杂跳转时采用,它是通过使用 C51中的一组预处理指令来实现的,具体方法如下:(1)格式要求 1。#pragma as m;汇编程序代码#pra

6、gma endasm(2)工程选项设置 2。在 Project窗口中,右键点击包含汇编代码的 C文件,选择?Options for.,然后在弹出的窗口中选中?Generate Assembler SRC F ile 和?Assemble SRCF ile 两项,使检查框由灰色变成黑色。选中这两项Keil才会将?asm 与?endasm 中的代码复制到输出的 SRC文件中,SRC文件为 C文件中对应的汇编文件,也可通过分析 SRC文件了解函数的封装规则。(3)内嵌汇编代码 C文件实例。#include voidmain(void)44?计?算?机?与?现?代?化2010年第 10期p2=1;#p

7、ragma asm;汇编延时程序#pragma endasmp2=0;对于在 C 程序中通过#pragma asm 和#pragmaendas m 嵌入的汇编程序,Keil在编译时不做其它处理,因此不存在参数传递和返回值问题。2?无参数传递的混合调用在 Keil集成开发环境中进行混合编程时,需要在工程中建立两类文件,C文件和汇编文件,其中汇编文件中的函数作为被调用函数时,只要使得该函数遵循 C51函数的转换规则,就可以实现相互调用。2.1 C程序调用汇编(1)C文件格式 2。C程序在调用汇编函数之前必须先用 extern对函数加以声明。实例 main.c如下:#includeextern vo

8、id delay();/声明此函数为外部函数void main(void)P2=0 xf;fdelay();/所调用的汇编函数P2=0;(2)汇编文件格式 2。首先在程序存储区中定义段,接着利用 PUBL I C把函数声明为公共函数,RSEG为汇编函数起始标志符,之后紧接汇编程序。为了实现程序的相互调用,要求汇编程序必须遵循 C51函数名的转换规则,函数必须以?PR?函数名?模块名 格式命名,否则将无法实现程序的相互调用。实例 delay.asm如下:NAME ONE;定义模块名?PR?DELAY?ONE SEGMENT CODE;在程序存储区中定义段PUBLI C DELAY;声明为公共函数

9、RSEG?PR?DELAY?ONE;函数起始位置DELAY:;汇编程序RETEND2.2 汇编调用 C函数(1)汇编文件格式。此时只需要在汇编文件开头用?EXTRN CODE(函数名)语句来声明所调用的 C函数即可。实例如下:EXTRN CODE(DELAY);声明所要调用的 C函数ORG 0000HMOV P2,#00HCALL DELAY;调用 C函数MOV P2,#FFHEND(2)C文件格式。在该文件中只需写出所要调用的 C函数即可。#includeviod delay()/在汇编文件中所要调用的延时函数/C函数语句该方法主要用于无参数传递的情况,简单且易于掌握。3?通过约定固定存储空

10、间传递参数的混合调用?在 51单片机内可在两种语言之间约定?用户RAM 区 作为参数传递空间。3.1 C程序调用汇编(1)C文件格式。#include extern void delay();voidmain(void)DBYTE 0 x30=0 xFF;DBYTE 0 x31=0 xFF;P2=0;delay();P2=1;(2)汇编文件格式。汇编文件通过约定存储区接收 C文件传递过来的参数,对参数进行处理。NAME T WO?PR?DELAY?TWO SEGMENT CODEPUBLIC DELAYRSEG?PR?DELAY?T WODELAY:MOV R7,#30HDEL:MOV R6,

11、#31HDJ NZ R6,$DJ NZ R7,DELRET?2010年第 10期张志科等:基于 Keil51汇编与 C语言混合编程方法研究45?END3.2 汇编调用 C函数(1)汇编文件格式。EXTRN CODE(function);声明所要调用的 C函数ORG 0000HMOV 30H,#5MOV 31H,#6CALL function;调用 C函数MOV P2,32HEND(2)C文件格式 3。#include#include/在用绝对地址访问时,必须添加该头文件voidfunction(void)DBYTE 0 x32=DBYTE 0 x30+DBYTE 0 x31;该方法简单且容易掌

12、握,却有存储空间使用效率低的缺点,但在项目对存储空间需求较低的情况下,该方法是一个不错的选择。4?通过系统编译分配的存储区传递参数的混合调用?通过系统编译自动分配存储区地址进行传递参数时,参数段首地址需用段名?funname?BYTE 和?funname?BI T 表示,funna me为函数名,其中,?fun?na me?BI T 传递 位参数的 段首地 址,?funname?BYTE 传递其它参数的段首地址,参数将在这些段中分配空间,按声明的先后在每个段中顺序保存 1。该方法多用于 C调用汇编的情况。以下是该方法的一个实例:(1)C文件格式。#include#pragma NOREGPAR

13、 M S/该语句把参数传递约束在固定存储区传递extern void delay(unsigned int i);void main(void)delay(1000);(2)汇编文件格式。?PR?DELAY?DELAYMOD SEGMENT CODE;函数代码段声明?DT?DELAY?DELAYMOD SEGMENT DATA OVER?LAYABLE;自变量数据段声明PUBLI C DELAY,?DELAY?BYTE;程序段及数据段开始地址RSEG?DT?DELAY?DELAYMOD?DELAY?BYTE:VAR_I:DS 2RSEG?PR?DELAY?DELAYMOD;/函数可被连接器放置

14、在任何地方DELAY:MOV R7,?DELAY?BYTE+0;/delay函数中变量 i的高字节DEL0:MOV R6,?DELAY?BYTE+1DJ NZ R6,$DJ NZ R7,DEL0RETEND该方法比较复杂,同样有存储空间使用效率低的缺点,当寄存器不够用时,部分参数必须通过这种方式进行传递(见第 5节),因此该方法一般不单独使用。5?通过寄存器传递参数的混合调用C51规定调用函数最多可通过 51单片机的工作寄存器传递 3个参数,余下的参数通过固定存储区传递。可以用?NOREGPARMS 命令约束为固定存储区传递,如果用固定存储区传递或参数太多,参数通过固定存储区传递,用寄存器传递

15、参数的函数在生成代码时,被 C51编译器在函数名前加上一个下划线?_ 的前缀,在固定存储区传递参数的函数则没有下划线。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。通过寄存器传递的参数如表 1所示。表 1?传递参数用到的寄存器1?2,4参数参数类型charintLong/float通用指针第 1个R7R6、R7R4 R7R1、R2、R3第 2个R5R4、R5R4 R7R1、R2、R3第 3个R3R2、R3无R1、R2、R3?表 1中 int型和 long型数据传递时,高位数据在低位寄存器中,低位数据在高位寄存器中;float型数据满足 32位的 IEEE 格式,指数和符号位在

16、 R7中;通用指针存储类型在 R3中,高位在 R2中函数参数传递举例情况如表 2所示。表 2?函数参数传递举例 1声明说明func1(int a)参数 a在寄存器 R6和 R7中传递。func2(int b,int c,int d)第一个参数 b在寄存器 R6和 R7中传递,第二个参数c在寄存器 R4和 R5中传递,第三个参数 d在寄存器R1、R2和 R3中传递。func3(long e,long f)第一个参数 e在寄存器 R4、R5,R6和 R7中传递,第二个参数 f不能用寄存器。因为 long类型可用的寄存器已被第一个参数所用,这个参数用固定存储区传递。func4(float g,cha

17、r h)第一个参数 g在寄存器 R4、R5、R6和 R7中传递,第二个参数 h不能用寄存器传递,只能用固定存储区传递。46?计?算?机?与?现?代?化2010年第 10期?函数返回值通常用寄存器传递,表 3列出了可能的返回值和所用的寄存器。表 3?函数返回值用到的寄存器 1,4返回值类型寄存器说明BitC由位运算器 C返回(unsigned)charR7在 R7返回单个字节(unsigned)intR6、R7高位在 R6,低位在 R7(unsigned)longR4 R7高位在 R4,低位在 R7floatR4 R732位 I EEE格式通用指针R1、R2、R3 存储类型在 R3,高位在 R2

18、,低位在 R1?为了能够在 C语言中调用汇编程序,要求汇编程序的编写必须符合 C语言的相关命名规则。C51程序在调用汇编程序时,除了前面参数传递的相关规则外,函数及其相关段也需要满足一定的规则。一个C51源程序模块被编译后,其中的每一个函数以?PR?函数名?模块名 为名的命名规则被分配到一个独立的 CODE段。例如:如果模块?FUN 内包含一个名为?func 的函数,则其 CODE 段的名字是?PR?FUNC?FUN,如果函数中还包含有 data和 bit对象的局部变量,编译器将按?函数名?BYTE 和?函数名?BIT 命令规则建立一个 data和 bit段,它们代表所要传递参数的起始位置,其

19、偏移值为零。段内代码与数据定义也遵循一定的规则。这些段是公开的,它们的地址可被其他模块访问。另外,这些段被编译器赋予?OVERLAY ABLE 的属性,其可被C51连接定位器做覆盖分析 1。5.1 C程序调用汇编(1)C文件格式。#includeunsigned int add(unsigned int a,unsigned int b);void main(void)unsigned int c;c=add(100,1000);(2)汇编文件格式。?PR?_ADD?ADDMOD SEGMENT CODE;函数代码段声明PUBLI C _ADD;程序段及数据段开始地址RSEG?PR?_ADD?

20、ADDMOD_ADD:MOV A,R5ADD A,R7MOV R7,AMOV A,R4ADDC A,R6MOV R6,ARETEND当通过寄存器传递参数时在汇编里定义函数要用?_ 函数名 来定义函数。5.2 汇编调用 C函数(1)汇编文件格式。EXTRN CODE(_function);声明所要调用的 C函数,通过寄存器则函数为 _functionORG 0000HMOV R7,#5;把所要传送的值放入相应寄存器单元MOV R5,#6CALL _function;调用 C函数MOV A,R7;所调用的 C函数返回值可从 R7中读取END(2)C文件格式。#includeunsigned cha

21、r function(unsigned char a,unsigned char b)return(a+b);6?结束语在单片机程序设计中,能够很好地理解参数在两种语言之间的传递过程,且能灵活地使用汇编与 C语言混合编程的各种方法,这样既能提高程序的可读性,又能保证对硬件控制的精确性,更重要的是能够提升程序的执行效率。参考文献:1?杨加国.单片机 C语言与汇编语言混合编程 J.成都大学学报:自然科学版,2008,27(3):208?211.2?陈百良.单片机 C语言与汇编语言的混合编程 J.科技信息,2008(6):60?61.3?马忠梅.单片机的 C语言应用程序设计 M.北京:北京航空航天大

22、学出版社,1997.4?王兰英,居锦武.单片机 C51与汇编语言混合调用的实现 J.四川理工学院学报:自然科学版,2008,21(3):57?59.5?李鸿.单片机原理及应用 M.长沙:湖南大学出版社,2004.6?杨岸.单片机应用系统软件编程效率的提高 J.淮南师范学院学报,2003,5(3):60?61.7?梁航,王剑钢,张帅.KeilC51中调用 A51程序 J.电子测量技术,2006,29(5):100?102.8?靳达.单片机应用系统开发实例导航 M.北京:人民邮电出版社,2003.(下转第 49页)?2010年第 10期王秋芬等:一种新的基于哈希函数的排序算法49?下,取!M=26

23、4-1,则x=?logn!M+1=?logn(264-1)+1=log2(264-1)log2n+1(1)由式(1)可以看出,x与 log2n成反比例关系,当n#时,x#0。因此,常数 x的取值范围为 0 64,且随着待排元素规模的递增而递减。故:T=(4x+1)O(n)+O(x)=O(n)3.2 空间复杂性分析该算法的排序过程用到两个辅助数组 l n 和 t n,三个辅助变量 a_max、a_m in和 x,两个循环变量i和 k。因此,该算法的空间复杂度为 2n+5。综上所述,采用哈希函数分档的排序算法突破了!M n的限制 16,对任意分布的整数,算法的时间和空间复杂度均为 O(n),尤其是

24、 n较大时,算法的效率优势明显。4?实验结果为了验证这一结论,表 4列出了用 C+语言编写,在 Intel(R)Pentium(R)Dual E2180 2GH z,2G内存的计算机上运行的三种算法的运行时间。表 4?三种算法运行效率比对表数据规模本文算法基于 Hash变换的循环散列分档排序算法快速排序5000.0150.01500.025010000.03100.04600.051520000.09300.09300.103170000.34060.34210.3468100000.48750.48900.4906200000.80930.96870.9890300001.40461.460

25、91.4734400001.64211.93431.9468500002.40612.42032.4843600002.8749内存溢出2.9073?由表 4观察可以发现,上述结论是正确的。5?结束语采用哈希函数分档的排序算法将任意分布的待排序整数映射到数组相应位置,循环操作,直至所有待排元素按照递增的次序排列。但是,算法仅适用于任意分布的整数,而对浮点数的排序有待进一步研究。参考文献:1?严蔚敏,吴伟民.数据结构(第 2版)M.北京:清华大学出版社,2007:288?289.2?王向阳.均匀分布数据的分?档 统计插入排序算法研究 J.数值计算与计算机应用,2000,21(3):187?193

26、.3?杨红颖,王向阳.分?档 快速排序算法研究 J.计算机工程与应用,2001,37(13):110?112.4?江华,谭新星.一种非比较分段排序算法的研究 J.计算机应用与软件,2003,20(4):46?48.5?杨红颖,王向阳.一种新的按位块分段快速排序算法 J.微电子学与计算机,2006,23(8):136?139,143.6?何文明.针对任意分布数据的高效分档混合排序算法 J.计算机工程与应用,2003,39(22):116?118,167.7?毕秀丽,等.一种基于 Hash变换的循环散列分档排序算法分析 J.计算机工程与应用,2006,42(14):50?51.8?张慧成,刘章山,

27、等.B%快速排序算法的研究与应用 J.计算机工程,2004,30(13):54?55,74.9?谢琪,沈光星.按位链接快速排序算法 J.计算机工程,2002,28(5):30?32.10 汪维清,罗先文,汪维华.分组排序算法 J.计算机工程与应用,2008,44(33):53?56.11 范时平,汪林林.一种基于数据分块的快速原地归并算法 J.计算机科学,2004,31(8):204?208.12 周建钦.超快速排序算法 J.计算机工程与应用,2006,42(29):41?42,86.13 杨红颖,王向阳.任意分布数据的二次分?档 链接排序算法研究 J.小型微型计算机系统,2000,21(9)

28、:993?996.14 李德启,王雄.一种新型快速的排序算法 J.计算机工程,2001,27(3):192.15 王岁花,王川,魏淑桃.一种新型快速排序算法的设计与实现 J.河南师范大学学报:自然科学 版,2002,30(2):25?27.16 吴江,张德同.二次分?档 链接排序算法分析 J.计算机研究与发展,2001,38(8):927?930.(上接第 46页)9?张培仁,等.基于 C语言编程 MCS?51单片机原理与应用M.北京:清华大学出版社,2002.10 赵亮,侯国锐,等.单片机 C语言编程与实例 M.北京:人民邮电出版社,2003.11 李小洪.K eil Soft ware?Cx51编译器用户手册 Z.KeilSoft ware,2001.12 杜波,李丽娜,吴川.KeilC51与 A51的混合编程 J.长春工业大学学报:自然科学版,2003,24(3):65?67.13 刘伏文.单片机 C和汇编语言混合编程 J.电子制作,2007(6):58?59.14 马忠梅,籍顺心,张凯,等.单片机的 C语言应用程序设计 M.北京:北京航空航天大学出版社,2007.