基于汇编与C语言的单片机编程实践

目前多数开发人员都在用C51开发单片机程序，但在一些速度和时序敏感的场合下，C51略显不足，而有些特殊的要求必须通过汇编语言程序来实现，但是用汇编语言编写的程序远不如用C51语言编写的程序可读性好和效率高。因此采用C51与汇编语言混合编程是解决这类问题的最好方案。

混合编程多采用如下的编程思想，程序的框架或主体部分以及数据处理及运算用C51编写，而时序要求严格的部分用汇编语言编写。这种混合编程的方法将C语言和汇编语言的优点结合起来，已经成为目前单片机程序开发的最流行的编程方法。

C51与汇编语言混合编程的方法为：在把汇编语言程序加入到C语言程序前，须使汇编语言和C51程序一样具有明确的边界、参数、返回值和局部变量；必须为汇编语言编写的程序段指定段名并进行定义；如果要在它们之间传递参数，则必须保证汇编程序用来传递参数的存储区和C51函数使用的存储区是一样的。

在C51中使用汇编语言有以下3种方法：

1.C51代码中直接嵌入汇编代码

在C51代码中直接嵌入汇编指令有两种方法。其中：

第1种方法使用asm功能。当在某一行写入_asm “字符串”时，可以把双引号中的字符串按汇编语言看待，通常用于直接改变标志和寄存器的值或做一些高速处理，双引号中只能包含一条指令。

第2种方法使用#pragma asm功能。如果嵌入的汇编语言包含许多行，可以使用#pragma asm识别程序段，并直接插入编译通过的汇编程序到C51源程序中。此法的具体格式为：

#pragma asm

汇编指令行

#pragma endasm

这种方法是通过asm和endasm告诉C51编译器，中间的行不用编译为汇编行。

【例4-10】 编写程序从P1.0接口输出方波。要求Keil C环境下C51程序中嵌入汇编程序段。

注意，KeilμVision4的默认设置不支持asm和endasm，采用本法进行混合编程，需要在Keil C环境下，内嵌汇编时将SRC CONTROL激活。激活的方法是：在Project窗口中包含汇编代码的C文件上单击鼠标右键，选择“Options for”单击左边的“Gerate Assembler SRC File”和“Assemble SRC File”，使复选框由灰色变成黑色（有效）状态，这样才允许用伪指令asm和endasm选项。

直接嵌入汇编代码的方法：

（1）在C文件中要嵌入汇编代码片的方式为：

#pragma ASM

;Assembler Code Here

#pragma ENDASM

（2）在Project窗口中包含汇编代码的C文件上右键，选择“Options for...”，点击右边的“Generate Assembler SRC File”和“Assemble SRC File”，使检查框由灰色变成黑色（有效）状态；

（3）根据选择的编译模式，把相应的库文件（如Small模式时，是Keil\C51\Lib\C51S.Lib）加入工程中，该文件必须作为工程的最后文件；

（4）编译，即可生成目标代码。

2.控制命令SRC控制

本方式最为灵活简单，先用C51编写代码，然后用SRC控制命令将C51文件编译生成汇编文件（.SRC），在该汇编文件中对要求严格的部分进行修改，保存为汇编文件.ASM，再用ASM51进行编译生成机器代码。(www.xing528.com)

下面的例子阐述了编写C51程序调用汇编函数的一种方法，这个外部函数的入口参数是一个字符型变量和一个位变量，返回值是一个整型变量。本例中，先用C51写出这个函数的主体，然后用SRC控制指令编译产生asm文件，进一步修改这个asm文件就得到我们所要的汇编函数。该方法让编译器自动完成各种段的安排，提高了汇编程序的编写效率。

（1）按写普通C51程序方法，建立工程，在里面导入main.c文件和CFUNC.c文件。相关文件如下：

（2）在Project窗口中包含汇编代码的C文件上右键，选择“Options for...”，点击右边的“Generate Assembler SRC File”和“Assemble SRC File”，使检查框由灰色变成黑色（有效）状态；

（3）根据选择的编译模式，把相应的库文件（如Small模式时，是Keil\C51\Lib\C51S.Lib）加入工程中，该文件必须作为工程的最后文件；

（4）build这个工程后将会产生一个CFUNC.SRC的文件，将这个文件改名为CFUNC.A51（也可以通过编译选项直接产生CFUNC.A51文件），然后在工程里去掉库文件（如C51S.Lib）和CFUNC.c，而将CFUNC.A51添加到工程里。CFUNC.SRC文件如下：

（5）检查main.c的“Generate Assembler SRC File”和“Assemble SRC File”是否有效，若是有效则点击使检查框变成无效状态；再次build这个工程，到此你已经得到汇编函数的主体，修改函数里面的汇编代码就得到你所需的汇编函数了。

3.模块间接口

在此方式，汇编语言程序部分和C51程序部分位于不同的模块，或不同的文件，通常由C51程序模块调用汇编语言程序模块的变量和函数，例如调用汇编语言编写的中断服务程序。此法的C51模块和汇编模块的接口比较简单，分别用C51和A51对源文件进行编译，然后用L51连接obj文件即可。模块接口间的关键问题是C51函数与汇编语言函数之间的参数传递。C51中可借助寄存器、固定存储区两种参数传递方法。

由于C51语言对函数的参数、返回值传送规则、段的选用和命名都做了严格规定。因而，在混合编程时汇编语言要按照C51语言的规定来编写。这也是一般高级语言与低级语言混合编程的通用规则。当采用C51与汇编语言混合编程时，在技术上有两个问题：一个是在C51中如何调用汇编语言程序；另一个是C51程序如何与汇编语言程序之间实现数据的交换。当采用混合编程时，必须约定这两方面的规则，即命名规则和参数传递规则。

（1）命名规则。关于C51中如何调用汇编语言程序，是这样来解决的。在C51中被调用函数要在主函数中说明，在汇编语言程序中，要使用伪指令使CODE选项有效并申明为可再定位段类型，并且根据不同情况对函数名作转换，函数名的转换原则如表4-12所示。

表4-12　函数名的转换

在汇编语言中，变量、子程序或标号与其它模块共享时，必须在定义它们的模块开头说明为PUBLIC（公用），使用它们的模块必须在模块的开头包含EXTERN（外部的）。

例如，用汇编语言编写函数“toupper”，参数传递发生在寄存器R7中，以供C51函数调用。

（2）参数传递规则。关于参数传递问题，见前续章节。而当采用混合语言编程时，关键是入口参数和出口参数的传递，两种语言必须使用同一规则，否则传递的参数在程序中得不到。典型的规则是所有参数在内部RAM固定单元中传递，若是传递位变量，也必须位于内部可位寻址空间的顺序位中。当然参数在内部RAM中的顺序和长度必须让调用和被调用程序一致。事实上，内部RAM相同的数据块可共享。调用程序在进行汇编程序调用之前，在数据块中填入要传递的参数，调用程序在调用时，假定所需的值已在块中。

C51编译器可使用寄存器传递参数，也可以使用固定存储器或使用堆栈，由于MCS-51系列单片机的堆栈深度有限，因此多用寄存器或存储器来传递。利用寄存器最多只能传递3个参数，选择固定的寄存器，这种参数传递方法能产生高效率代码，参数传递的寄存器选择如表4-13所示。

表4-13　参数传递的寄存器选择

下面提供了几个说明参数传递方法的例子。

1）func1（int a），整型变量a是第1个参数，在R6，R7中传递。

2）func2（int b，int c，int*d），整型变量b是第1个参数，在R6，R7中传递，整型变量c是第2个参数，在R4，R5中传递，指针变量d是第3个参数，在R1，R2，R3中传递。

3）func3（long e，long f），长整型变量e是第1个参数，在R4～R7中传递，长整型变量f是第2个参数，只能在参数段中传递（第2个参数的传递寄存器R4～R7已被占用）。

4）func4（float g，char h），单精度浮点变量g是第1个参数，在R4～R7中传递，字符变量h是第2个参数，只能在参数段中传递（第2个参数的传递寄存器R5已被占用）。

注意：在汇编程序中，当前选择的寄存器组及寄存器ACC、B、DPTR和PSW都可能改变。当汇编程序被C51调用时，必须无条件地假设这些寄存器的内容已被破坏。