Keil C51中变量的使用

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1、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

2、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

3、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： ① data。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。 ② bdata。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。 ③ idata。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

4、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。 ④ xdata。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）。 ⑤ pdata。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 2

5、56字节。 ⑥ code。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

6、 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（20 H〜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。

7、 （本文转自电子工程世界： 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

8、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,

9、……”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］, —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

10、，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： 全局或局部code型变量在存储时无区别。 4．4 非静态局部变量 非静态局部变量仅在某一函数内使用，退出该函数时变量也被释放。 若系统使用small存储模式，对于这些变量可以不加存储说明，由编译软件自行按最优 原则决定，因为仅在函数内使用的非静态局部变量，有可能使用工作寄存器R0〜R7,这样 会更快速和更节省存储空间。例如： unsigned char i，j； //系

11、统尽可能会用RO〜R7存储i和j 若系统使用了 compact或large存储模式，则应将这些变量定义为data存储模式，以防 系统自行决定时被定义为pdagta或xdata模式而降低工作效率。 4．5 指针 如前所述，定义指针变量时有2个存储类型：数据存储类型，说明被寻址对象的存储类 型；指针存储类型，说明指针自身的存储类型。当数据存储类型为xdata时，指针自身占用 2个字节；当数据存储类型为pdata以及idata等片内存储类型时，指针自身占用1个字节； 若不说明数据存储类型，指针自身就要占用3个字节。因此，在KeilC51中使用指针时，应 尽量定义数据存储类型，但要特别注意指针中

12、的数据存储类型与被寻址对象的存储类型必须 一致。指针都是频繁使用的，它要不断被设置、修改和使用，因此它自身的存储类型应选择 data型。例如定义一个数组时就同时定义其存储类型，以后用指针对其寻址时就将数组的存 储类型添加到指针的数据类型中。方法如下： （本文转自电子工程世界： 4. 6二义性变量 在标准C中如果要使用一个二义性变量，只能用枚举类型。如： 以上程序在Keil C51中使用时，变量t虽然仅有0和1两种状态，但在目标代码中仍占 用一个字节。此处理方法既浪费存储资源，又延长了处理时间，这对于8086内核算不上多 大问题，但在资源有限、运行速度不高的51内核中就不能不考虑了。在K

13、eil C51中可使用 以下方法： 这两种方式效果是完全相同的，但在目标代码中变量t仅占用1位（即1 / 8字节），而且 因为51内核单片机指令系统中有位处理指令，生成的目标代码占用内存少、运行速度快。 4. 7 特殊功能寄存器变量（包括位变量） 特殊功能寄存器中，累加器A、寄存器B、堆栈指针SP和数据指针DPTR是归系统使 用的，在C51中不提供给用户。其他的特殊功能寄存器都可以用sfr定义成变量，其中地址 可以被8整除者的各位，还可以用bsfr定义成位变量。访问这些变量，就可以对特殊功能 寄存器及其可以位寻址的各位进行读写，达到操作单片机内部各硬件的目的。对于标准的 51 内核单片机，

14、头文件 reg51. h、 reg52. h 或其他头文件中已对这些特殊功能寄存器变量 作了定义，用户可以用#include将此头文件包含进来，然后就可以使用了。现在很多51内 核兼容型单片机扩展了更多的特殊功能寄存器，这些就需要用户自行定义，具体方法可参考 器件的使用说明。 4. 8 外部数据存储器变量 若设置成 pdata 和 xdata 存储类型，将把变量存储在片外数据存储器中。这两种存储类 型的访问速度最慢，非迫不得已不要使用。在使用这两种存储类型时，注意尽量只用它保存 原始数据或最终结果，尽量减少对其访问的次数，需要频繁访问的中间结果不要用它。 4．9 用外部数据存储器地址扩展的其他硬件 在单片机外部扩展的其他硬件，一般都借用外部数据存储器地址，表现为外部数据存储 器单元形式。对于这些硬件，可以用指针进行读写操作。例如： 结语 Keil C51中的变量增加了存储类型，在使用时而显得比标准C稍微复杂。在Keil C51 中，变量的存储类型不同，访问变量所需要的时间也不同，由于 C51 内核单片机资源少、 速度慢，变量存储类型对系统工作速度的影响不可忽视。在了解变量与单片机存储结构关系 的基础上，根据程序对变量的使用要求，合理地选择变量的存储类型，可以在相同的硬件上 获得更高的工作效率。 （本文转自电子工程世界：