基于单片机的大程序和数掘空间的设计和实现

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

MCS51系列单片机是目前应用非常广泛的8位MCU。MCS5l系列单片机的地址总线为16位，不作扩展的情况下其最大的程序和数据地址空间为64 KB。但是随着控制领域的不断智能化、复杂化，程序代码或数据空间的大小可能远远大于64 KB。结合相应的硬件地址扩展，使用KeilC5l的Blank Switch技术可生成代码长度和数据空间大于64 KB的目标程序。

1 Blank Switch技术介绍

具体实现Blank Switch技术的是KeilC5l中的分组连接定位器BL5l。Keil C5l语言源程序经过C5l编译器编译后，生成浮动地址的目标代码文件。这种浮动地址的目标代码必须经过连接定位器BL5l的连接和定位，生成具有绝对地址的目标代码，才能写入程序存储器正常运行。

BL51支持分组连接定位，允许生成代码大于64 KB的目标程序，可以在具有适当硬件扩展逻辑的系统中进行代码组之间的切换，以达到正常运行的目的。

在Keil C5l开发工具的快速更新过程中，LX51成为功能更为完善的连接定位器，使用它替代BL51能够增加更多的连接定位功能。笔者使用LX5l可以更加方便程序的开发。

2 系统硬件的设计

在采用BL5l对目标程序进行分组连接定位时，要求系统具有相应的硬件分组扩展逻辑。BL5l默认的分组方式是采用MCU的P1端口作硬件扩展地址线。采用l条Pl引脚时，分组数为2，采用6条P1引脚时，最多可分为64个代码组，剩余的Pl口线也可做其他用途。

在系统中，以Pl端口作硬件扩展地址线，使用了4条Pl引脚（P1.4~P1.7）。主控部分硬件基本原理图如图1所示。在这里，去除了外围控制接口（如串口）与其他CPU的互联等电路，主要突出如何实现使用Pl端口作硬件扩展来增加程序空间和数据空间。笔者使用Flash29C040作为程序存储器，由于程控交换机中有很多参数和设置数据需要断电保存，所以使用了另一Flash29CO4O作为扩展的外部数据存储器。

在和数据存储器的连接中，增加了P1.O和P2.7组合对数据Flash 29C040的片选，主要是考虑可以增加主控芯片对外围器件的控制。例如，当设置P1.0为0，地址为高32KB时，可以扩展增加访问串口或其他器件。在本文就不再对该部分内容详细描述了。同时，需要注意安排好变量的存储地址，这一点将在下文中详细描述。

在程序设计过程中，P1扩展地址线对程序员而言是不可见的。由BL5l产生的代码来控制硬件的扩展引脚和代码组的切换，这使程序员只需要将精力花费在代码编写和代码组的安排上，大大提高了程序设计效率和稳定性。

3 KeilC51的环境设置

除需要正确设计硬件电路，同时还要对Keil C5l提供的文件和环境进行正确设置才能真正实现地址的扩展。下面是需要进行相关配置的几项。

在菜单Project选择中选择OpTION for Target“Tar-get”选择项，按图2所示进行项目配置。

◆由于使用4个Pl引脚进行硬件的扩展，所以在Banks选择中使用16个物理页。

◆使用32KB作为一个分页的空间大小，所以在Bank Area中写入地址范围为0x8000~0xffff。

◆由于使用了扩展的数据存储空间，所以选择支持使用“far”变量类型，这样就能方便地使用FARRAY、FVAR等宏和指针来访问扩展的空间地址。

在菜单Project选择中选择Option for Target“Output”选择项，按图3所示进行项目配置。

在输出的文件格式上使用HEX-386的文件格式。这是使用LX51连接定位器时产生的一种扩展型的HEX文件类型。

在工程窗体中，对工程中的每个源程序合理安排分组的位置，有以下几点需要特别注意：

◆复位和中断向量、代码常数、C51中断函数、组切跳转表、库函数这些代码必须安排在公共代码区域。

◆代码组切换需要大约50个机器周期和2字节的堆栈空间。因此应当仔细安排程序结构以尽量减少代码之间的切换。被整个程序经常调用的函数应当安排在公共代码区域。同时，同一功能模块的函数大多相互调用，所以应当安排在同一代码组，以减少代码组的切换，提高系统运行效率。

◆L5l_BANK.A51必须安排在公共代码区域。令Common代码组和BankO代码组在物理上实际是同一个代码组，所以不要使用Bank0代码组来给源程序分配空间。在L51_BANK.A5l文件中需根据硬件的具体情况配置修改以下代码。

◆？B_NBAbIKS EQU 16 ／／定义最大分组（o~64），可为2、4、8、16、32、64。

◆