Keil C51中变量的使用

引言

8051内核单片机是一种通用单片机，在国内占有较大的市场份额。在将C语言用于51内核单片机的研究方面，Keil公司做得最为成功。由于51内核单片机的存储结构的特殊性，Keil C51中变量的使用与标准C有所不同。正确地使用变量，有利于获得高效的目标代码。下面详细介绍Keil C51中变量的使用方法。

1 CPU存储结构与变量的关系

变量都需要有存储空间，存储空间的不同使得变量使用时的工作效率也不同。

标准C的典型运行环境是8086(含IA-32系列)内核，其存储结构是CPU内部有寄存器，外部有存储器，寄存器的访问速度大大高于存储器的访问速度。在标准C中，不加特别定义的变量是放在存储器中的，使用register可以强制变量存储在寄存器中，对于使用特别频繁且数量不多的变量可以选用这种存储模式，以获得更高的工作效率。

相比之下，51内核单片机的存储结构则显得有些怪异，它的存储空间有3个：程序存储器空间(64 KB含片内、片外)、片外数据存储器空间(64KB)、片内数据存储器及特殊功能寄存器空间。它没有真正意义上的寄存器，它的寄存器其实是片内数据存储器(如R0～R7)和特殊功能寄存器(如A、B等)中的一部分。因此，在Keil C51中使用变量就和标准C有很大不同。

2 Keil C51变量分析

Keil C51支持标准C原有的大多数变量类型，但为这些变量新增了多种存储类型，也新增了一些标准C没有的变量。

2．1 Keil C51新增的变量存储类型

Keil C51中定义变量的格式如下：

[存储种类]数据类型[存储类型]变量名表；

其中，[存储类型]是标准C中没有的，[存储类型]共有6种，分别介绍如下：

①data。将变量存储在片内可直接寻址的数据存储器中。使用这种存储模式，目标代码中对变量的访问速度最快。

②bdata。将变量存储在片内可位寻址的数据存储器中。在目标代码中变量可以方便地进行位处理，在不进行位处理时与data相同。

③idata。将变量存储在片内间接寻址的数据存储器中。在52内核中，当片内直接寻址数据存储器不够用时，可以使用128字节间接寻址数据存储器，访问速度一般较data要慢一些，但具有最大的片内数据存储器空间；在51内核中因无单独的间接寻址数据存储器区，idata与data无区别。

④xdata。将变量存储在片外数据存储器中。目标代码中只能使用“MOVX A，@DPTR”和“MOVX@DPTR，A”指令访问变量，访问速度最慢，但存储空间最大(64KB)。

⑤pdata。将变量存储在片外数据存储器中的第一页(00H～FFH)中。目标代码中可以使用“MOVX A，@Ri”和“MOVX@Ri，A”指令访问变量，访问速度与xdata相同，存储空间为256字节。

⑥code。将变量存储在程序存储器中。目标代码中只能使用MOVC指令访问变量，因变量存储在程序存储器中，具有非易失性且为只读。

2．2 Keil C51新增的指针变量存储类型

Keil C51中的指针变量形式如下：

数据类型[数据存储类型]*[指针存储类型]标识符；

其中，[数据存储类型]和[指针存储类型]都是标准C中没有的。[数据存储类型]定义数

据(即寻址对象)存储的空间，[指针存储类型]定义指针自身存储的空间。若不使用[数据存储类型]，则指针为一般指针，占用3个字节；若使用[数据存储类型]则指针为基于存储器的指针，占用1～2个字节。

2．3 Keil C51新增的变量类型

bit：位变量。存储在片内数据存储器的可位寻址字节(20H～2FH)的某个位上，这个变量在实时控制中具有很高的实用价值。

sfr：特殊功能寄存器变量。存储在片内特殊功能寄存器中，用来对特殊功能寄存器进行读写操作。

sbit：特殊功能寄存器位变量。存储在片内特殊功能寄存器的可位寻址字节(地址可以被8整除者)的某个位上，用来对特殊功能寄存器的可位寻址位进行读写操作。

sbitl6：16位特殊功能寄存器变量。存储在片内特殊功能寄存器的连续2个字节的低地址上，这个变量类型很少使用。

以上这些Keil C51中新增的变量类型，不支持数组和指针操作。

(本文转自电子工程世界：/mcu/2011/0721/article_4672_1.html)

3 Keil C51中使用变量存储模式的必要性

在Keil C51中，变量的存储模式是一个可选项，如果不使用这个选项，则Keil C51在编译时自动进行优选分配。但这种处理方法有以下缺点：

①系统不知道各种变量的使用频度，有可能对使用频度高的变量使用了访问速度慢的片外存储方式，而对使用频高的变量使用了片内存储方式，使得程序的运行效率降低；

②在使用指针寻址时，由于不知道寻址对象的存储方式，只好使用一般指针，在Keil C51中一般指针要多占用1～2个字节，并且使用时还要对存储方式进行判断，增加了寻址操作时间。

如果能够在定义变量的同时定义其存储类型，可以高效地使用51内核单片机的存储空间，获得高质量的目标代码。

4 Keil C51变量的使用方法

4．1 全局变量和静态局部变量

全局变量一般会在多个函数中被使用，并在整个程序运行期间内有效，静态局部变量虽然只在一个函数中使用，但也是在整个程序运行期间有效。对于这些变量，应尽量选择data 型，这样在目标代码中就可以用直接寻址指令访问，获得最高的访问速度，提高程序的工作效率。例如一个保存人数的全局变量n_g，在多个函数中都被经常用到，可以这样定义：unsigned int data n_g；／／对n_g赋值时使用“MOV XXH，……”指令

4．2 数组(包括全局和局部)

定义数组一般用idata存储类型，在目标代码中使用“MOV@Ri”指令进行间接寻址。如果因数组元素过多而在编译时报错，可以改用pdata和xdata存储类型。

数组定义为data存储类型意义不大，因为既然使用数组，就是希望能够根据某一自变量访问数组元素。如定义X[100]，一般都是为了能够使用X[i](i是一个变量)来访问，这样在目标代码中就必须使用问接寻址，所以数组没有必要使用data存储类型，即便使用了data 存储类型，在目标代码中也仍然要用间接寻址指令。数组定义成idata存储类型，在使用52内核且片内数据存储器不够时，会使用只能间接寻址的片内数据存储空间。这样，既不能降低处理速度，又扩大了可使用的存储空间。

4．3 供查表用的数据

这类数据的特点是需要始终保持不变，且使用时只读，因此应定义为code型。例如一个字形表：