85_88.pdf

K U R S

Wiêkszoæ kompilatorów jêzyka C oferuje szereg ró¿nych

modeli pamiêci. Który z nich wybraæ? Jakie kryteria wyboru stosowaæ? Jaki

wp³yw ma zastosowany model kompilacji na optymalizacjê kodu wynikowego

oraz czas wykonywania programu przez mikrokontroler?

czêæ 9

Konfiguracje pamiêci mikrokontrolera 8051 dla programów napisanych

w jêzyku C, czêæ 1

Podstawy: fizyczne lokalizacje

segmentów pamiêci

Prawdopodobnie najbardziej irytu-

j¹cym podczas pisania programów

dla mikrokontrolerów 8051 i pochod-

nych jest fakt, ¿e posiadaj¹ one kil-

ka ró¿nych obszarów pamiêci zaczy-

naj¹cych siê od tego samego adresu.

Inne mikrokontrolery, dla przyk³adu

z rodziny 68HC11, maj¹ ci¹g³¹ prze-

strzeñ adresow¹, w której poszczegól-

ne obszary pamiêci umieszczone s¹

kolejno jeden za drugim, w zale¿no-

ci od tego, czy istniej¹ w danym

mikrokontrolerze, czy te¿ nie. Jest to

zgodne z konfiguracj¹ pojedynczego

obszaru pamiêci wed³ug za³o¿eñ von

Neumana.

W mikrokontrolerze 8051 pamiêæ

podzielono na kilka czêci dostêp-

nych na ró¿ne sposoby. Aby dobrze

zrozumieæ zasady u¿ycia poszczegól-

nych rodzajów pamiêci i modeli kom-

pilacji, musimy przyjrzeæ siê bli¿ej

temu podzia³owi i miejscom fizycznej

lokalizacji komórek pamiêci.

Pierwszy z segmentów nazywa siê

DATA. Mowa tu o wewnêtrznej pa-

miêci RAM mikrokontrolera zwanej

segmentem danych. Zaczyna siê on

od adresu 0x00 i koñczy pod adre-

sem 0x7F (127 dziesiêtnie). G³ówne

przeznaczenie tego segmentu pamiêci

to przechowywanie zmiennych wyko-

rzystywanych przez program w czasie

pracy. Obszar ten dostêpny jest jako

adresowany bezporednio. Znajd¹ tu

zastosowanie instrukcje asemblera

z grupy MOV A,n - MOV n,A.

Od adresu 0x80 umieszczony jest

tak zwany rejestr funkcji specjalnych

SFR ( Special Function Register ), któ-

ry równie¿ mo¿e byæ adresowany

bezporednio. Powy¿ej adresu 0x80,

do adresu 0xFF, rozci¹ga siê czêæ

drugiego obszaru pamiêci RAM, zwa-

nego IDATA, który mo¿e byæ adreso-

wany wy³¹czenie porednio. Znajduj¹

tu zastosowanie instrukcje z grupy

MOV A,@Ri (i=0 lub i=1).

Standardowe wersje mikrokontrole-

rów 8051 s¹ wyposa¿one w 128 baj-

tów pamiêci DATA. Dodatkowy seg-

ment IDATA pojawi³ siê w momencie

wprowadzenia do sprzeda¿y mikro-

kontrolerów z rodziny 8052. Segment

ten nie jest czêci¹ pamiêci DATA.

Rozci¹ga siê od adresu 0x00 do

0xFF i mo¿e byæ adresowany wy³¹cz-

nie porednio. Z zwi¹zku z tym dob-

rze jest stosowaæ go nie w celu za-

pamiêtywania zmiennych, ale z prze-

znaczeniem na stos mikrokontrolera.

Jednostka centralna bêdzie wtedy

u¿ywa³a tego segmentu, adresuj¹c go

za porednictwem wskanika stosu.

Oczywicie pisz¹c programy w jêzyku

C, trudno jest wywrzeæ wp³yw na to,

do czego kompilator bêdzie wyko-

rzystywa³ obszar IDATA. Jest to mo¿-

liwe tylko poprzez zmianê paramet-

rów linkera, jednak wymaga to grun-

townej wiedzy na temat zasad funk-

cjonowania kompilatora oraz daleko

posuniêtej ostro¿noci przy wprowa-

dzaniu zmian. Opisan¹ tutaj zasadê

nale¿y stosowaæ podczas pisania pro-

gramów w asemblerze, natomiast

w przypadku C zalecam zdaæ siê na

autorów kompilatora, chyba ¿e jakie

specjalne powody zmuszaj¹ do inne-

go podejcia.

Obszar IDATA nak³ada siê na ob-

szar rejestru SFR. Jawnie widaæ tu

pewn¹ sprzecznoæ: IDATA dziel¹cy

wspólnie przestrzeñ adresow¹ z SFR

mo¿e byæ adresowany tylko pored-

nio, natomiast do SFR maj¹ dostêp

instrukcje adresowania bezporednie-

go! Aby by³o ciekawiej, obydwa te

segmenty znajduj¹ siê w obszarze we-

wnêtrznej pamiêci RAM mikrokontro-

lera. Czyli patrz¹c na to od strony

programisty 8051 - to do jakiego ob-

szaru pamiêci zapisywane czy z jakie-

go odczytywane s¹ dane, zale¿y od

sposobu w jaki zostanie zaadresowa-

ny ten sam obszar pamiêci. Ten sam

w znaczeniu fizycznie wpisywanego

adresu, nie za segmentu pamiêci

mikrokontrolera. Pomo¿e to zrozumieæ

poni¿szy fragment programu asemble-

rowego:

MOV 0A0H,#dana;zapis do obszaru

;SFR, w tym przypadku do P2

;(równoznaczny zapis to

;MOV P2,#dana)

MOV R0,#0A0H

MOV @R0,#dana ;zapis do obszaru

;IDATA (nie do P2!)

Pierwsza linia przyk³adowego pro-

gramu zapisuje dane do obszaru SFR,

w tym przypadku jest to port P2.

Druga i trzecia linia, mimo ¿e powo-

duj¹ zapis bajtu pod ten sam adres,

to jednak u¿ywane jest adresowanie

porednie (adresowanie za pomoc¹

rejestru R0) i bajt zostaje zapisany

w segmencie IDATA, a nie jak po-

przednio w SFR. Warto o tym pamiê-

taæ, tworz¹c w³asne aplikacje.

Trzeci segment pamiêci, nazywa-

ny CODE, równie¿ rozpoczyna siê od

adresu 0x0000, ale zarezerwowany

jest na pamiêæ programu. Typowo

obszar ten zajmuje adresy od 0x0000

do 0xFFFF (65536 bajtów) i jeli u¿y-

wany jest mikrokontroler 8031, to

segment ten w ca³oci pod³¹czany jest

z zewn¹trz w postaci dodatkowego

uk³adu pamiêci ROM. Niektóre mik-

rokontrolery, np. 8051, posiadaj¹ jed-

nak wewnêtrzn¹ pamiêæ ROM, pe³ni¹-

c¹ tê sam¹ rolê. Segment pamiêci

programu dostêpny jest przez instruk-

cje wykorzystuj¹ce do adresowania

licznik rozkazów PC oraz 16-bitowy

rejestr DPTR. Oczywicie w segmen-

cie CODE mog¹ byæ przechowywane

wy³¹cznie wartoci sta³e, takie jak

tablice danych, a przede wszystkim

instrukcje programu wykonywanego

przez mikrokontroler.

Czwarty segment pamiêci, nazywa-

ny XDATA (czasami mo¿na siê spo-

tkaæ z okreleniem XRAM), równie¿

znajduje siê poza mikrokontrolerem.

Zaczyna siê od adresu 0x0000 i tak,

jak segment CODE, koñczy siê pod

adresem 0xFFFF. Jedna uwaga: oma-

wiaj¹c przestrzeñ adresow¹ pamiêci

CODE czy XDATA, opisujê mo¿liwoæ

jej fizycznego rozszerzenia, a nie

przymus zajmowania ca³ego dostêpne-

go obszaru przez dane urz¹dzenie

(uk³ad) pod³¹czone w tej przestrzeni

adresowej.

W zestawie rozkazów 8051 mo¿na

znaleæ tylko jedn¹ metodê dostêpu do

Elektronika Praktyczna 2/2003

K U R S

Rys. 1

do obszaru CODE aktywowany jest za

pomoc¹ PSEN. Dostêpem do obszaru

XDATA steruj¹ zewnêtrzne sygna³y

READ (odczyt) i WRITE (zapis). Wy-

prowadzenie PSEN nie bierze udzia-

³u w cyklu dostêpu do danych za-

wartych w segmencie XDATA.

Aby odró¿niæ polecenia dostêpu

do danych zawartych w segmencie

XDATA od pozosta³ych, wprowadzo-

no specjalne instrukcje zawieraj¹ce

w swej nazwie literê X:

MOV DPTR,#08000H

;zapamiêtaj dan¹ zawart¹

;w akumulatorze pod adresem

MOVX A,@DPTR

;0x8000 w pamiêci XDATA

Ten alternatywny tryb dostêpu do

pamiêci XDATA jest podstawowym

dla modelu COMPACT. Zauwa¿, ¿e

jeli Port 2 pod³¹czony jest do star-

szych linii adresowych, mo¿e on pra-

cowaæ jako prze³¹czany przez aplika-

cjê kontroler stron pamiêci.

Istotn¹ do zapamiêtania informa-

cj¹ jest to, ¿e wyprowadzenie PSEN

przyjmuje stan niski, jeli pobierany

jest kod instrukcji, natomiast wypro-

wadzenia READ i WRITE podczas

wykonywania przez CPU rozkazu

MOVX. Litera X w symbolu polecenia

jêzyka asembler mikrokontrolera 8051

oznacza rozkaz zwi¹zany z urz¹dze-

niem pod³¹czonym z zewn¹trz, akty-

wowanym za pomoc¹ READ lub

WRITE.

ca³ego segmentu XDATA za pomoc¹

pojedynczego rozkazu. S³u¿¹ do tego

instrukcje wykorzystuj¹ce do adresowa-

nia rejestr DPTR. Niemniej jednak ca-

³y obszar XDATA (od adresu 0x0000

do 0xFFFF) mo¿e byæ te¿ dostêpny

w trybie stronicowania. Do adresowania

pamiêci w obszarze 256-bajtowej strony

jest tu u¿ywany omiobitowy rejestr

R0 lub R1. W tym przypadku starsz¹

czêæ adresu (numer strony) trzeba

ustawiæ rêcznie np. poprzez wpisa-

nie odpowiedniej wartoci do P2.

Trzeba przy tym pamiêtaæ, ¿e P2 nie

bierze aktywnego udzia³u podczas ta-

kiego adresowania (nie pe³ni funkcji

szyny systemowej). Równie dobrze mo-

¿e byæ wykorzystany inny rejestr lub

nawet tylko jego czêæ. Obszar ten na-

zywany jest PDATA ( rys. 1 ).

Pojawia siê pytanie: w jaki sposób

jednostka centralna mikrokontrolera

8051 rozró¿nia fizycznie inne i o in-

nym przeznaczeniu obszary pamiêci?

W jaki sposób kod instrukcji progra-

mu pobierany jest spod adresu

CODE:0x0000, zamiast DATA:0x00?

Odpowied tkwi w budowie mikro-

kontrolera. Gdy CPU ¿¹da dostêpu do

segmentu DATA, za³¹czany jest we-

wnêtrzny RAM przez wewnêtrzny

sygna³ odczytu READ - odpowiednik

tego sygna³u wyprowadzany na ze-

wn¹trz (wyprowadzenie READ mikro-

kontrolera) nie zmienia siê.

Odczyt i zapis bajtu z wykorzysta-

niem akumulatora w trybie adresowa-

nia bezporedniego mo¿na uzyskaæ za

pomoc¹ poleceñ:

MOV A,40H

;odczyt bajtu spod adresu 0x40

MOV 40H,A

;zapis bajtu pod adres 0x40

Jest to podstawowy tryb dla mo-

delu pamiêci SMALL.

Odczyt bajtu z wykorzystaniem

trybu adresowania poredniego z seg-

mentu IDATA za porednictwem aku-

mulatora i rejestru R0 wygl¹da nastê-

puj¹co:

MOV R0,#0A0H

;odczyt bajtu z segmentu IDATA

;znajduj¹cego siê pod adresem

MOV A,@R0

;0xA0 do akumulatora

Ten tryb adresowania u¿ywany

jest do dostêpu do porednio adreso-

wanych komórek pamiêci IDATA le-

¿¹cych powy¿ej 0x80 i jest alterna-

tywn¹ metod¹ dostêpu do danych le-

¿¹cych poni¿ej tego adresu.

W obrêbie segmentu DATA znaj-

duje siê równie¿ obszar nazywany

BDATA. Jest to szesnacie bajtów

(128 bitów) zajmuj¹cych przestrzeñ

adresow¹ od 0x20 do 0x2F w obsza-

rze adresowania bezporedniego. Spe-

cjaln¹ cech¹ tego obszaru jest to, ¿e

oprócz instrukcji MOV maj¹ zastoso-

wanie równie¿ instrukcje operuj¹ce

na pojedynczych bitach i wykorzystu-

j¹ce specjalny tryb adresowania poje-

dynczych bitów.

Zewnêtrzna pamiêæ ROM (segment

CODE) nie jest za³¹czana podczas do-

stêpu do RAM czy XDATA (XRAM).

Jej wyborem steruje sygna³ PSEN

( Program Store Enable ) - zmiana po-

ziomu wyprowadzenia PSEN na niski

uaktywnia pamiêæ programu. Nazwa

wyprowadzenia sygna³u jest jedno-

czenie sugesti¹, ¿e g³ówn¹ rol¹ pa-

miêci ROM jest przechowywanie in-

strukcji programu.

Pewn¹ ciekawostkê stanowi fakt,

¿e jeli mikrokontroler posiada we-

wnêtrzn¹ pamiêæ ROM (FLASH, EP-

ROM), to w cyklu dostêpu do tej pa-

miêci stan zewnêtrznego, wyprowa-

dzenia PSEN nie zmienia siê dot¹d,

a¿ przekroczony zostanie obszar ad-

resowania wewnêtrznego ROM. Po

tym fakcie mikrokontroler wykonuje

normalny cykl dostêpu do zewnêt-

rznej pamiêci programu wyprowadza-

j¹c przez porty P0 i P2 adresy oraz

pobieraj¹c instrukcje do wykonania

z zewnêtrznej pamiêci ROM. W takiej

sytuacji, jeli zewnêtrzna pamiêæ

ROM jest ulokowana od adresu

0x0000, to bajty le¿¹ce poni¿ej koñ-

ca adresu wewnêtrznej pamiêci ROM

(na przyk³ad dla 4 kB bêdzie to ad-

res 0x1000) nie bêd¹ dostêpne.

Pod³¹czone do mikrokontrolera

z zewn¹trz segmenty XDATA oraz

CODE nie s¹ ze sob¹ w konflikcie.

Ich rozdzia³ jest przeprowadzany

przez zewnêtrzne sygna³y steruj¹ce.

Jak wczeniej wspomnia³em, dostêp

Dostêpne modele pamiêci

Pisz¹c program dla mikrokontrole-

ra 8051, pierwsza decyzja, któr¹ mu-

sisz podj¹æ to taka, jaki model pa-

miêci wybierzesz. Podczas gdy pro-

gramista komputera PC dokonuje wy-

boru pomiêdzy modelami TINY,

SMALL, MEDIUM, COMPACT, LAR-

GE i HUGE, aby kontrolowaæ jak u¿y-

wane s¹ segmenty pamiêci RAM

komputera PC, programista 8051 pla-

nuj¹cy swoj¹ aplikacjê musi podj¹æ

decyzjê na podstawie tego, gdzie

znajduj¹ siê dane niezbêdne podczas

pracy mikrokontrolera.

Popularnie u¿ywane kompilatory

Keil i Raisonance aktualnie obs³uguj¹

nastêpuj¹ce konfiguracje pamiêci:

1. ROM - najwiêkszy rozmiar

zbioru obiektu, który mo¿e powstaæ

po kompilacji, to 64kB, jakkolwiek

znacznie wiêksze rozmiary pamiêci

ROM (do 1 MB - kompilator Keil, do

4 MB - kompilator Raisonance) mog¹

byæ obs³ugiwane w trybie prze³¹cza-

nych banków pamiêci (BANKED) opi-

sanym w dalszej czêci artyku³u.

Zmienne mog¹ byæ deklarowane przy

u¿yciu s³owa kluczowego code

umieszczaj¹cego je w pamiêci progra-

Elektronika Praktyczna 2/2003

K U R S

mu mikrokontrolera. Nazwa zmienne

jest tu myl¹ca, poniewa¿ zadeklaro-

wana, na przyk³ad tablica mo¿e pe³-

niæ rolê wzorca - nigdy za zmien-

nej.

Tab. 1.

Nazwa segmentu

Zalecany do...

Nie zalecany do...

pamiêci

DATA

· Czêsto u¿ywanych danych

· Zmiennych tablicowych i struktur

Rozmiar 128 bajtów,

wymagaj¹cych szybkiego dostêpu.

zawieraj¹cych wiêcej ni¿ kilka -

2. RAM - dostêpne s¹ trzy mode-

le pamiêci: SMALL, COMPACT

i LARGE:

- SMALL - wszystkie zmienne zosta-

j¹ umieszczone w wewnêtrznej pa-

miêci mikrokontrolera

- COMPACT - zmienne zostaj¹ zapa-

miêtane w segmencie pamiêci PDA-

TA, adresowanej przez port P0 (z

bankami prze³¹czanymi przez P2).

U¿ywany jest tryb adresowania po-

redniego. Wewnêtrzne rejestry mik-

rokontrolera s¹ w dalszym ci¹gu

u¿ywane do przechowywania lokal-

nych zmiennych i parametrów.

- LARGE - zmienne i parametry prze-

chowywane s¹ w zewnêtrznej pa-

miêci adresowanej za porednict-

wem @DPTR. Wewnêtrzne rejestry

mikrokontrolera w dalszym ci¹gu

u¿ywane s¹ do przechowywania

zmiennych i parametrów.

- BANKED (prze³¹czane banki pamiê-

ci) - program mo¿e zajmowaæ do

1 MB - kompilator Keil lub 4 MB

- kompilator Raisonance. Pamiêæ

prze³¹czana jest w formie stron

o rozmiarze 64kB ka¿da za pomoc¹

innych ni¿ w³aciwe dla P0 i P1

wyprowadzeñ mikrokontrolera albo

te¿ za pomoc¹ zatrzasków latch

umieszczonych w przestrzeni adre-

sowej, powy¿ej adresu 0xFFFF.

Ka¿dy 64 kB blok pamiêci progra-

mu musi posiadaæ ustawiony tak

zwany blok wspólny (COMMON

AREA) dla biblioteki funkcji prze-

³¹czaj¹cej banki pamiêci.

Firma Raisonance wprowadzi³a do

swojego kompilatora dodatkowy mo-

del pamiêci TINY, który jest iden-

tyczny z modelem SMALL z t¹ ró¿ni-

c¹, ¿e podczas kompilowania progra-

mu generowane s¹ instrukcje ACALL

i AJMP, zamiast LCALL i LJMP. Limi-

tuje to rozmiar obszaru pamiêci pro-

gramu do 2 kB i jest u¿yteczne szcze-

gólnie dla mikrokontrolerów, które

nie obs³uguj¹ lub nie potrzebuj¹ in-

strukcji LCALL i LJMP, czyli maj¹-

cych do 2 kB pamiêci ROM w swojej

strukturze (AT89C2051, 87C751 itp.)

oraz nieposiadaj¹cych na zewn¹trz

wyprowadzeñ PSEN, READ i WRITE.

W Keilu mo¿na korzystaæ z dyrektywy

ROM, np. #PRAGMA ROM(SMALL)

spowoduje u¿ywanie wy³¹cznie rozka-

zów ACALL i AJMP.

Mo¿liwe jest równie¿ ³¹czenie

poszczególnych modeli pamiêci tak,

aby zmusiæ kompilator do lokowa-

nia zmiennych i danych w okrelo-

domylny dla modelu

· Procedur obs³ugi przerwañ, które

kilkanacie bajtów.

SMALL

powinny byæ wykonywane bardzo

szybko, powinny u¿ywaæ obszaru

DATA, poprzez lokaln¹ deklaracjê

funkcji jako stosuj¹cej model

SMALL.

· Czêsto wywo³ywanych podprogra-

mów pobieraj¹cych czy przekazu-

j¹cych du¿¹ liczbê parametrów.

· Stosu funkcji typu re-entrant .

IDATA

· Zmiennych tablicowych i struktur · Du¿ych tablic i struktur oraz

128 lub 256 bajtów,

o ograniczonym do oko³o 32 baj-

zmiennych z wymaganym krótkim

nie jest przypisany

tów rozmiarze.

czasem dostêpu.

do ¿adnego z modeli

Uwaga: suma rozmiarów struktur

kompilacji

i zmiennych tablicowych nie

powinna przekraczaæ 64 bajtów.

· Stosu mikrokontrolera (lokowany

jest on w obszarze IDATA i adreso-

wany porednio przy pomocy SP).

CODE

· Sta³e programu.

· Zmiennych.... To jest ROM, wiêc

64kB

· Du¿e tablice konwersji

nie mog¹ byæ tu zapisywane

· PLUS oczywicie instrukcje

¿adne zmienne.

programu!

PDATA

· Funkcji obs³ugi przerwañ o niezbyt · Du¿ych tablic i struktur o rozmia-

256 bajtów,

krytycznym czasie wykonywania.

rze przekraczaj¹cym 256 bajtów

obszar domylny

· Zmiennych typu char , niedu¿ych

· Bardzo czêsto u¿ywanych danych

dla modelu COMPACT

tablic i struktur o wymaganym oraz zmiennych wykorzystywa-

krótkim czasie dostêpu. nych przez procedury obs³ugi

· Doskona³a do zmiennych, które przerwañ

musz¹ byæ monitorowane w czasie · Zapamiêtywania zmiennych typu

rzeczywistym podczas uruchamia-

single, float, double itp.

nia programu przy pomocy ICE.

XDATA

· Du¿ych tablic i struktur o rozmiarze · Bardzo czêsto u¿ywanych danych.

do 64kB,

powy¿ej 256 bajtów.

· Zmiennych wykorzystywanych

domylny dla modelu

· Zmiennych o niezbyt krytycznym

przez procedury obs³ugi

LARGE

czasie dostêpu.

przerwañ.

· Zmiennych rzadko u¿ywanych.

· Zapamiêtywania zmiennych typu

· Doskona³a do zmiennych, które

single, float, double itp.

musz¹ byæ monitorowane w czasie

rzeczywistym podczas uruchamia-

nia programu przy pomocy ICE.

nych segmentach pamiêci, pod

okrelonym adresem.

aby aplikacja pracowa³a efektywnie.

W przypadku mikrokontrolerów z serii

8052/8032 deklaracje zmiennych

w przestrzeni IDATA powy¿ej adresu

0x80 mog¹ pozwoliæ aplikacji na

uzyskanie dodatkowej przestrzeni do

przechowywania zmiennych. Nale¿y

jednak pamiêtaæ, ¿e obszar ten u¿y-

wany jest równie¿ na stos mikrokon-

trolera.

Model SMALL mo¿na tak¿e stoso-

waæ przy kompilacji nawet bardzo

du¿ych programów, umieszczaj¹c

obiekty du¿e i takie, do których nie

jest wymagany bardzo szybki dostêp,

w zewnêtrznej pamiêci RAM. Dobrze

jest tam równie¿ ulokowaæ zmienne,

które musz¹ byæ dostêpne w czasie

rzeczywistym podczas uruchamiania

urz¹dzenia z mikrokontrolerem przy

pomocy emulatora, poniewa¿ emula-

tory (takie jak produkowane przez

Hitex albo Raisonance) maj¹ bezpo-

redni dostêp do tego segmentu pa-

Wybór najlepszego modelu

pamiêci

Model TINY nie nastrêcza ¿ad-

nych trudnoci przy wyborze. Stosu-

je siê go raczej do bardzo ma³ych

programów. Dla wiêkszoci aplikacji

wykonywanych dla mikrokontrolera

8051 wystarczaj¹cy jest model

SMALL. Stosuj¹c go mo¿na równie¿

u¿ywaæ zewnêtrznej pamiêci znajdu-

j¹cej siê w segmencie PDATA. Dostêp

do niej uzyskuje siê za pomoc¹ in-

strukcji MOVX A,@Ri i MOVX @Ri,A.

SMALL - pamiêæ RAM, 128

bajtów

U¿ywaj¹c modelu SMALL, nale¿y

zredukowaæ do minimum liczbê

zmiennych globalnych u¿ywanych

w programie. Pozwoli to linkerowi na

nak³adkowanie funkcji w taki sposób,

Elektronika Praktyczna 2/2003

K U R S

List. 1.

#pragma COMPACT

/* model SMALL */

void SmallFunc() small

{

List. 2.

#pragma COMPACT

void fast_func() SMALL

{

..... kod.....

}

Kompilator Raisonance ustawia

port P2 i zezwala na tryb stronico-

wania automatycznie. Podczas pracy

linkera parametr PDATA(ADDR) musi

byæ ustawiony aby powiedzieæ linke-

rowi pod jakim adresem znajduje siê

obszar PDATA.

printf(%s\n,Hello!);

}

/* model LARGE */

void LargeFunc() large

{

w COMPACT, nadal u¿ywane s¹ re-

jestry mikrokontrolera.

Wybór modelu pamiêci

Model pamiêci, zarówno dla na-

rzêdzi firmy Keil jak i Raisonance,

wybiera siê przy pomocy polecenia

#pragma umieszczonego w pierwszej

linii programu. Format polecenia jest

nastêpuj¹cy:

#pragma <Model Pamiêci>

np.

#pragma LARGE

Domylnie u¿ywany jest model

SMALL i jak wspomniano wczeniej,

mo¿e on mieæ zastosowanie równie¿

do ca³kiem sporych programów, za-

pewniaj¹c pe³n¹ funkcjonalnoæ seg-

mentów PDATA i XDATA dla danych

o niezbyt krytycznym czasie dostêpu.

Kompilatory C pozwalaj¹ równie¿ na

lokalne definiowanie modeli pamiêci

przyporz¹dkowanych do indywidual-

nych funkcji. Konsekwencj¹ tego jest

fakt, ¿e w obrêbie pojedynczego mo-

du³u, funkcje mog¹ zostaæ zadeklaro-

wane jako SMALL, COMPACT lub

LARGE ( list. 1 ).

Program napisany w jêzyku C mo-

¿e zawieraæ wszystkie mniej wa¿ne

funkcje skompilowane jako COMPACT

oraz funkcje krytyczne pod wzglêdem

czasu wykonywania (np. obs³ugi

przerwañ) skompilowane jako SMALL.

Mo¿e to jednak w po³¹czeniu z u¿y-

ciem polecenia #pragma doprowadziæ

do niezamierzonych efektów pracy

linkera, do komunikatów typu MUL-

TIPLE PUBLIC DEFINTION (wielo-

krotna definicja funkcji). Powód jest

taki, ¿e podczas kompilowanie mo-

du³ów jako COMPACT kompilator

tworzy odniesienia do biblioteki fun-

kcji w³aciwej dla tego modelu a fun-

kcje kompilowane z wykorzystaniem

modelu SMALL bêd¹ korzysta³y

z biblioteki funkcji dla SMALL. Pod-

czas pracy linkera, dla przyk³adu

dwie definicje putchar() pochodz¹ce

z dwóch ró¿nych bibliotek mog¹ zo-

staæ odnalezione.

Rozwi¹zaniem jest ustawienie jed-

nego globalnego modelu i nastêpnie

u¿ycie atrybutu SMALL opisywanego

w poprzedniej sekcji do ustawienia

modelu pamiêci lokalnie ( list. 2 ).

Jacek Bogusz, AVT

jacek.bogusz@ep.com.pl

printf(%s\n,Hello!);

Wybór optymalnego segmentu

dla danych

Podsumowuj¹c: mikrokontroler

8051 oferuje piêæ segmentów pamiêci

dostêpnych dla danych, z których

ka¿dy ma swoje pewne specyficzne

cechy. W tab. 1 przedstawiamy kilka

wskazówek, u³atwiaj¹cych dobór mo-

delu do aplikacji.

}

/* program g³ówny */

void main()

{

SmallFUnc();

LargeFunc();

}

miêci. Ten model najlepszy jest rów-

nie¿ dla aplikacji o krytycznym cza-

sie wykonywania, jako ¿e gwarantuje

on najszybszy dostêp do zmiennych

i parametrów przez funkcje, podczas

gdy du¿e obszary danych mog¹ zo-

staæ umieszczone poza uk³adem mik-

rokontrolera.

Uwagi dotycz¹ce stosowania

modelu COMPACT

Przestrzeñ XDATA jest adresowa-

na przez DPTR, który umieszcza po-

³ówki 16-bitowego adresu w portach

P0 i P2. Model COMPACT u¿ywa

równie¿ R0 jako 8-bitowego wskani-

ka, który umieszcza adres w tylko

w porcie P0...P2. Jest on pod pe³n¹

kontrol¹ u¿ytkownika i poniewa¿ jego

wyprowadzenia po³¹czone s¹ z linia-

mi adresowymi uk³adu pamiêci, pe³-

ni rolê prze³¹cznika jej stron. Kom-

pilator nie posiada informacji na te-

mat stanu portu P2 i dopóki u¿yt-

kownik nie ustawi jego wartoci bê-

dzie ona niezdefiniowana, zazwyczaj

równa 0xFF. Domylnym dla zmien-

nych modelu COMPACT jest obszar

PDATA adresowany za pomoc¹ R0.

Linker ³¹czy zmienne XDATA oraz

PDATA i umieszcza te ulokowane

w obszarze PDATA od adresu 0x00.

Niekoniecznie jest to intencj¹ progra-

misty - czasami zmienne mog¹ znaj-

dowaæ na której z kolejnych stron

pamiêci. Kompilator jednak u¿ywaj¹c

jako domylnego segmentu PDATA

adresuje go za porednictwem R0 nie

ustawiaj¹c tym samym wartoci por-

tu P2 odpowiedniej dla po¿¹danej

strony pamiêci RAM. Tak wiêc w re-

zultacie program COMPACT nie bê-

dzie pracowa³ poprawnie.

Kiedy u¿ywa siê kompilatora Keil

bardzo wa¿ne jest aby wartoæ PPA-

GE zawart¹ w zbiorze startup.a51

ustawiæ na znan¹ wartoæ - dobrym

wyborem jest 0x00. Sta³a PPAGEE-

NABLE musi byæ ustawiona na 1

aby w³¹czyæ tryb stronicowania pa-

miêci. Zaniedbanie tych nastaw za-

owocuje bardzo niebezpiecznymi wy-

nikami, jako ¿e dane bêd¹ lokowane

w zale¿noci od przypadkowej warto-

ci portu P2.

COMPACT - pamiêæ RAM

256 bajtów poza uk³adem,

128 lub 256 bajtów

w uk³adzie

COMPACT to model pamiêci do-

stosowany do programów, gdzie dla

przyk³adu wewnêtrzny RAM mikro-

kontrolera przeznaczony jest na

zmienne systemu operacyjnego. Model

ten jest rzadko u¿ywany dla ca³ego

programu. Najbardziej u¿yteczna kom-

binacja to jego po³¹czenie z modelem

SMALL u¿ywanym lokalnie dla pro-

cedur obs³ugi przerwañ. COMPACT

stosuje siê przede wszystkim do pro-

gramów zawieraj¹cych du¿¹ liczbê

zmiennych, które nie wymagaj¹ krót-

kiego czasu dostêpu. Odbywa siê on

bowiem za pomoc¹ instrukcji MOVX

A,@Ri wykorzystuj¹cej tryb adresowa-

nia poredniego przy pomocy rejest-

ru R0 lub R1. COMPACT mo¿e byæ

równie¿ bardzo u¿yteczny dla aplika-

cji wymagaj¹cych stosu o du¿ym roz-

miarze, co mo¿e oznaczaæ koniecz-

noæ umieszczenia go w zewnêtrznej

pamiêci RAM poza uk³adem mikro-

kontrolera.

LARGE - pamiêæ RAM do

64kB poza uk³adem, 128 lub

256 bajtów w uk³adzie

Model LARGE pozwala na niezbyt

szybki dostêp do bardzo du¿ego ob-

szaru pamiêci RAM i jest przypusz-

czalnie naj³atwiejszy w stosowaniu.

Podobnie jak poprzednio, niezbyt

czêsto u¿ywa siê go w niezale¿nie -

najczêciej jest stosowany w po³¹cze-

niu z modelem SMALL. Tak jak

ród³o:

Embedded Systems Academy

http://www.esacademy.com/

Elektronika Praktyczna 2/2003

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: