C8051F12X中多bank的分区跳转处理

在8051核单片机庞大的家族中，C8051F系列作为其中的后起之秀，是目前功能最全、速度最快的8051衍生单片机之一，正得到越来越广泛的应用。它集成了嵌入式系统的许多先进技术，有丰富的模拟和数字资源．是一个完全意义上的SoC产品。

C805IF12X作为该系列中的高端部分，具有最快100MIPS的峰值速度，集成了最多的片上资源。其128 KB的片上Flash和8 KB的片上RAM足以满足绝大多数应用的需求。使用C8051F12X，只需外加为数不多的驱动和接口，就可构成较大型的完整系统。只是其中128 KB的Flash存储器不可避免地要处理bank分区问题。

幸运的是Keil C51开发环境对C8051F系列有良好的支持，包括一般的跨bank分区的程序跳转和调用。作为数据存储器使用时，Flash的分区读写完全是编程者要考虑的事情，与开发环境无关。本文只针对特殊的强制转移和μC／OS—II在多bank分区中的移植问题展开讨论。  

1 C8051F12X在Keil C51中的多bank分区转移机制

Keil C51的连接定位器支持分组连接，允许生成代码长度大于64 KB的8051目标程序_1_。一般的8051系统只提供16根地址线，需要附加地址线来实现代码分组切换，而编译器产生bank切换代码时受到配置文件L51_BANK．A51的支持，所以用户必须根据自己的硬件结构来修改这个配置文件。

C8051F12X系列不用考虑硬件部分，也不存在地址线的扩展问题，因为128 KB的4个bank区全部都在CPU内部，所以作为常规跨bank的跳转和调用，不需要处理L51_BANK．A51配置文件。但在特殊情况下就必须考虑该问题，否则程序将无法工作。下面以C8051F120为例先讨论代码的透明分组切换过程。

C805IF120在Keil C51的项目配置中被划分为4个bank，每个32 KB。公共bank地址从0"0x7fff，其余bank从0x8000h"0xffff。在对应的配置文件L51_BANK．A51中，涉及到特殊功能寄存器PSBANK(SFR地址：0B1H)、SWITCHn宏、B_BANKn、?B_SWITCHn分组信息保存和切换代码，以及?B_CURENTBANK变量。

PSBANK为C8051F120内的特殊功能寄存器，128KB Flash的分bank访问就是通过它来实现的。要想转移到新的bank中去，必须赋予PSBANK正确的值，然后再转向bank区内地址即可。

SWITCHn宏共有4个，分别是SwITCH0、SWITCH1、SWITCH2和SWITCH3，对应切换到4个bank中。其中SWITCH0对应的语句为：

MOV PSBANK．#00h ；把00h用1Ih、22h和33h替换；就是其他三个宏它将插入到?B_SWITCHn代码中，用来切换新的bank和恢复到原来的bank。

所有4组?B_BANKn和?B_SWITCHn代码也都是用宏实现的，对应4个bank处理。它们汇集在?BANK?SWITCH代码段中，整个bank切换及恢复机制非常巧妙，可以实现任意bank之间函数的相互调用及嵌套。下面以bank3区中的main函数调用bank1区的Delay_noOS()延时函数为例说明该机制。

void main(void){
MCUInit()； ／／初始化CPU
Delay_n00s(10); ／／延时lO ms
Lcmlnition();

bank3中被调用的函数Delay_noOS(10)对应的汇编语句为：

LCALL C：5049

公共段(即Common段，对应bank0)中C:5049处的汇编语句如下：

MOV dptr，#Delay_noOS

AJMP B_BANK1
这里的B_BANK1就是宏?B_BANK&N中N为1的例程。现在进入问题的核心：全部的跨bank区程序切换及恢复过程依靠公共段中?BANK?SWITCH代码段里的以下汇编代码实现，对应的N为0、1、2和3。?BANK?SWITCH SEGMENT CODE PAGE

;
?B_BANK&N：
PUSH ?B_CURRENTBANK (1)
MOV A，#HIGH?BANK?SWITCH (2)
PUSH ACC (3)
PUSH DPL (4)
PUSH DPH (5)
?B_SWITCH&N:
MOV ?B_CURRENTBANK，#LOW? B_SWITCH&N
(6)
SWITCH&N (7)
RET (8)
：

Delay_noOS(10)函数的返回地址，即函数LcmIni-tion()的入口地址(也在bank3中)，其高低位字节表示为ADDH和ADDL。程序进入main()后的?B_CURRENTBANK变量初值是?B_SWITCH3的低8位，其意义稍后叙述。AJMP B_BANK1后程序执行?B_BANK1和?B_SWITCH1的(1)～(8)，执行到(5)时的堆栈结构如图1所示。



继续执行?B_SWITCH1到(7)时，PSBANK变为指向bank1，?B_CURRENTBANK变为?B_SWITCH1的低8位。执行(8)后，从堆栈结构可以看出，堆栈弹出①作为新的PC值，程序进入Delay_noOS(10)函数，延时功能完成后，函数最后一条RET指令开始返回。这是Keil C51处理bank机制的关键，此时的返回地址为堆栈中的②，此地址即?B_SWITCH&H代码的入口，这里对应main()函数所在的bank3分组，也就是?B_SWITCH3的人口。

因为所有?B_SWITCH&N的高8位地址，即?BANK?SWITCH代码段的高8位都一样，由语句(2)中的操作符HIGH?BANK?SWITCH确定；低8位保存在已经压栈的?B_CURRENTBANK变量中，此时堆栈中的?B_CURRENTBANK压栈值是?B_SWITCH3的低8位，这样②的地址就是?B_SWITCH3。

程序继续执行?B_SWITCH3，在执行?B_SWITCH3的(6)语句之前，?B_CURRENTBANK还是前面执行?B_SWITCH1时的值，即?B_SWITCH1的低8位。执行语句(6)后，?B_CURRENTBANK恢复为?B_SWITCH3的低8位，为返回main函数做准备。然后PSBANK置为33h，即指向bank3，接着执行RET语句，堆栈③成为RET的返回地址，程序回到了main()中Delay_noOS(10)的下一条语句继续执行，?B_CURRENTBANK也已恢复。

这个调用过程中，用了6个堆栈字节，3条RET指令，关键内容就是?B_CURRENTBANK变量，它保存了可以恢复调用前bank环境代码的地址低位。从被调用函数返回 到这个地址后，就能恢复调用前的bank环境，即赋予PSBANK正确的值。

不采用直接保存PSBANK值然后再恢复，而是用压栈的方式保存了相关地址(语句(1)～(3))，是为了实现跨bank区的嵌套调用。例如，在Delay_noOS(10)函数中，如果再次跨bank去调用新函数，会再次重复上述过程，堆栈从②往上再长6个字节。Delay_noOS(10)函数之前执行?B_SWITCHI产生的?B_CURRENTBANK值(?B_SWITCHI的低8位)也会进栈，为调用完新函数后返回到bank1继续执行Delay_noOS(10)提供保证。