隨著C��51編譯器被廣泛地應(yīng)用于51系列單片機(jī)軟件的開發(fā)，大批的開發(fā)人員從繁瑣的匯編語言編程中解放出來。C��51不僅縮短了軟件的開發(fā)周期，而且使應(yīng)用軟件具有較好的結(jié)構(gòu)性和可維護(hù)性。在使用C��51編譯器的應(yīng)用設(shè)計(jì)中，大多數(shù)程序代碼都不超過51系列單片機(jī)的最大尋址空間64K，但在實(shí)際應(yīng)用中也有程序代碼超出64K的情況。這種情況雖然可以通過更換高檔CPU來解決，但在產(chǎn)品批量較大且對(duì)CPU性能要求并不高時(shí)，不希望使用高檔CPU，因?yàn)檫@樣會(huì)增加產(chǎn)品的成本。那么能否在廉價(jià)的51系列單片機(jī)中突破代碼64K空間的限制而進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)呢？C��51編譯器的BANK模式正是為了解決此問題。作者通過對(duì)C��51編譯器BANK模式的使用，總結(jié)出一套該模式的使用方法。本文對(duì)這一使用方法進(jìn)行說明，并對(duì)代碼和數(shù)據(jù)混合使用BANK的特殊用法作了介紹。

2BANK的工作方式

C��51的BANK模式對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的代碼存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)有特殊要求。圖1為C��51BANK模式下代碼存儲(chǔ)器的物理結(jié)構(gòu)。

代碼地址空間的上半部，以重疊BANK0的物理地址空間，硬件設(shè)計(jì)了n個(gè)存儲(chǔ)器頁面來存儲(chǔ)程序代碼。在任一時(shí)刻BANK0～n中，只能有一個(gè)BANK處于激活狀態(tài)。當(dāng)BANKi處于激活狀態(tài)時(shí)，其物理地址空間為BankBaseAddr～0xFFFF。只有當(dāng)BANK處于激活狀態(tài)時(shí)，BANK中的程序代碼才可以運(yùn)行。為了尋址任意BANK中的過程代碼， C��51編譯器為過程調(diào)用生成了如下的BANK地址：

Base地址是可變的，但為譯碼方便，一般選為 8000H。當(dāng)某過程調(diào)用任一不在同一BANK中的其它過程時(shí)，BANK地址中的BANK�睳UMBER被送到切換BANK的譯碼電路，而16位的偏移地址被送往地址總線，從而實(shí)現(xiàn)不同BANK中的過程調(diào)用。下半部分的代碼空間沒有作BANK處理，它被稱為ROOTBANK。這是因?yàn)镃��51編譯器僅對(duì)過程調(diào)用產(chǎn)生BANK地址，而對(duì)于過程調(diào)用之外的所有其它部分如CONST等不產(chǎn)生BANK地址，ROOTBANK即用來存放這部分代碼。除此之外， ROOTBANK一般還用來存放下列代碼：C��51的庫函數(shù)、所有的變量初始化數(shù)據(jù)、中斷服務(wù)程序代碼、CSTARTUP代碼。編譯器總是以 NON�睟ANK方式對(duì)這一類代碼進(jìn)行操作。

3使用C��51BANK模式的步驟

假設(shè)軟件已經(jīng)按C��51的大模式進(jìn)行了設(shè)計(jì)，那么為了使用C��51的BANK模式，要進(jìn)行以下3個(gè)步驟的工作。

3.1設(shè)計(jì)硬件

C��51的BANK模式需要硬件來支持。硬件必須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)淖g碼電路來支持存儲(chǔ)器的頁面結(jié)構(gòu)。盡管C��51編譯系統(tǒng)可支持256個(gè)存儲(chǔ)器BANK頁面，但一般的應(yīng)用系統(tǒng)4個(gè)～8個(gè)存儲(chǔ)器頁面即可滿足設(shè)計(jì)要求。在確定了所需存儲(chǔ)器頁面的個(gè)數(shù)后，BANK頁面的譯碼地址位也就確定了。假設(shè)譯碼的地址為n位，那么n與BANK頁面數(shù)的關(guān)系滿足式（1）。

2n≥最大所需的BANK頁面數(shù)n取最小值（1）

支持頁面結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的譯碼電路，因使用存儲(chǔ)器芯片的空間大小和片數(shù)多少的不同而不同。對(duì)于n位譯碼地址的鎖存，則有兩種方法，最為簡(jiǎn)單的方法是直接使用CPU多余的口線，若沒有多余的口線可用，則需要使用第二種方法，即擴(kuò)展鎖存器對(duì)BANK譯碼地址進(jìn)行鎖存，這時(shí)鎖存器的鎖存地址既可以使用外部RAM空間譯碼產(chǎn)生，也可以用外部ROM空間譯碼產(chǎn)生，如使用 ROM空間譯碼產(chǎn)生,要注意地址不能與代碼可能占用的地址空間沖突。

3.2寫B(tài)ANK模式的源程序

C��51BANK模式下的源程序與大模式下的源程序沒有太大區(qū)別，只是在BANK模式下要注意以下幾點(diǎn)：

（1）合理規(guī)劃代碼空間

規(guī)劃代碼空間就是決定哪一部分代碼放在ROOTBANK 中，哪一部分代碼放在BANK中。前面已經(jīng)提到，有幾種類型代碼是必須放在ROOTBANK中的，而對(duì)于其它代碼來說，既可以放在BANK中，也可以放在 ROOTBANK，但為了提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，對(duì)經(jīng)常被調(diào)用的公共程序模塊，應(yīng)盡可能放在ROOTBANK中，以減少BANK的切換。而對(duì)于用匯編語言編寫的程序模塊，如果將其放在BANK中，則需要人工在匯編程序中添加對(duì)BANK切換的操作，這項(xiàng)工作非常繁瑣，因此用匯編語言編寫的程序模塊，一般也放在 ROOTBANK中。

（2）檢查源程序模塊大小

任一個(gè)C程序模塊，在編譯時(shí)都要生成一個(gè)CODE段，而 linker不可能把一個(gè)模塊的CODE分配到多個(gè)BANK中，因此每個(gè)程序模塊的大小都必須小于或等于一個(gè)BANK空間，否則就要把一個(gè)程序模塊分為兩個(gè)或多個(gè)模塊。只要不超出BANK的空間，linker可以把多個(gè)程序模塊的代碼放入一個(gè)BANK中，由此看出將每個(gè)程序模塊最小化，便可以充分利用 BANK的空間資源。

（3）充分利用非BANK的調(diào)用

在BANK模式中，當(dāng)編譯器不知道調(diào)用與被調(diào)用是否在同一個(gè)BANK時(shí)，就會(huì)按照BANK調(diào)用方式產(chǎn)生程序代碼。但在下列4種情況中，編譯器能夠知道調(diào)用與被調(diào)用是否處在一個(gè)物理BANK中。這時(shí)編譯器將產(chǎn)生空間少、速度快的非BANK調(diào)用的程序代碼。

第一種情況是，當(dāng)調(diào)用與被調(diào)用過程在同一個(gè)源程序模塊時(shí)，編譯器可知道它們?cè)谕�一個(gè)物理BANK中。這時(shí)編譯器使用非BANK方式產(chǎn)生函數(shù)調(diào)用代碼。

第二種情況是，當(dāng)過程被說明為static類型時(shí)，編譯器認(rèn)定所有對(duì)static過程的調(diào)用均在本程序模塊中，編譯器產(chǎn)生非BANK的調(diào)用方式。

第三種情況是，對(duì)于被說明為interrupt的中斷過程，編譯器總是產(chǎn)生非BANK的調(diào)用方式對(duì)其調(diào)用，因中斷過程總要放在ROOTBANK中。

第四種情況是，根據(jù)BANK的分配情況，使用non�瞓anked編譯條件對(duì)源程序中的過程進(jìn)行說明，人為地控制編譯器產(chǎn)生非BANK方式的調(diào)用。

（4）檢查匯編語言程序模塊中是否有對(duì)BANK中過程的調(diào)用

在由大模式程序向BANK模式轉(zhuǎn)換時(shí)，要檢查匯編語言程序中是否有對(duì)BANK中C過程的調(diào)用。如果匯編程序中有對(duì)C過程的調(diào)用，必須對(duì)調(diào)用進(jìn)行改寫，即增加對(duì)BANK切換的操作。

3.3改變編譯、鏈接開關(guān)和函數(shù)庫

3．3．1改變編譯開關(guān)

改變編譯開關(guān)就是要修改makefike文件中的編譯選項(xiàng)。這里要改變的就是將�瞞l改為�瞞b。對(duì)于放在ROOTBANK中的模塊，其編譯選項(xiàng)中還要增加一項(xiàng)�睷CODE。

3．3．2改變鏈接開關(guān)

改變鏈接開關(guān)要在.XCL文件中進(jìn)行。首先在鏈接開關(guān)�瞆選項(xiàng)中增加RCODE，即：

�瞆(CODE)INTVEC,RCODE,D_CDATA,I_CDATA,CONST=0

該開關(guān)用于列出除CODE段之外的所有段的排放次序。

除了進(jìn)行上面的修改外，還要增加如下的鏈接選項(xiàng)：

A表示bank_number的起始值是0

B表示bank的16位偏移地址起始值為8000H

C表示CODE段應(yīng)放入2000H字節(jié)長(zhǎng)度的BANK中

D表示bank_number應(yīng)按0001H的步長(zhǎng)增加

E表示bank的16位偏移地址按0000H步長(zhǎng)增加，這意味著對(duì)任意bank，其16位偏移地址總為8000H

3．3．3改變庫函數(shù)

改變庫函數(shù)就是將大模式下鏈接所需的庫 CL8051L.R03換成BANK模式的庫函數(shù)CL8051B.R03。而最為重要的就是改寫CL8051B.R03中的L18.S03匯編語言模塊。該程序模塊是BANK工作模式下實(shí)現(xiàn)BANK切換的核心。它完成將bank�瞡umber送到BANK切換的譯碼電路。這個(gè)模塊要根據(jù)具體的譯碼電路進(jìn)行改寫。

4代碼和數(shù)據(jù)的混合BANK技術(shù)

有一些應(yīng)用程序，不僅程序代碼超過64K，而且還有大量的常數(shù)數(shù)據(jù)，筆者在開發(fā)帶拼字檢查的電動(dòng)打字機(jī)時(shí)就遇到了這種情況。該打字機(jī)為了對(duì)打出的單詞進(jìn)行正確性檢查，必須附帶一個(gè)詞典。詞典必須占用ROM空間，所以也必須為詞典分配BANK頁面。然而，C��51的BANK編譯模式中無法解決問題。為此采用代碼和數(shù)據(jù)混合的BANK技術(shù)。該技術(shù)的操作步驟如下：

（1）不考慮數(shù)據(jù)BNAK的存在，僅對(duì)程序代碼進(jìn)行BANK方式處理。但要注意，將對(duì)數(shù)據(jù)直接操作的過程模塊定位在ROOTBANK中，而對(duì)于間接操作數(shù)據(jù)的過程即可放在ROOTBANK中，也可放在BANK中。

（2）查看鏈接后的MAP文件。檢查系統(tǒng)自動(dòng)為代碼分配的BANK頁面占用情況，由此確定將數(shù)據(jù)定位在未被系統(tǒng)占用的BANK頁面中。

（3）根據(jù)數(shù)據(jù)被定位的BANK頁面，改寫直接操作數(shù)據(jù)的過程。在此過程里程序可直接激活所需要的數(shù)據(jù)頁。

（4）重新對(duì)程序進(jìn)行編譯鏈接。

5結(jié)束語

C��51的BANK模式由于突破了51系列單片機(jī)的64K程序空間的限制，因此具有較高的實(shí)用價(jià)值。采用這一技術(shù)，能夠在較低成本下開發(fā)本來要用高檔CPU才能完成的產(chǎn)品。由于大大降低了產(chǎn)品成本，必然能夠?yàn)楫a(chǎn)品帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。因此該技術(shù)具有推廣應(yīng)用價(jià)值。