【STC15】内部RAM讲解(data/idata/xdata的区别）&全局变量的保存位置的设定

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  • STC15的SRAM分为idata和xdata两大部分，data又是idata的一部分。 
  • 空间分配先使用data，data不够再用idata，idata使用时要预留22个字节以上的空间进行压栈，idata不够再使用xdata，这样的程序效率是最高的
  • STC15 默认先使用idata中的data（128字节，很少），如果全局变量很多，Keil编译会报错；这时，可以在变量名前加idata关键词修饰，如：uint8_t idata buf;
  • 当SRAM空间不够时，对于不变的全局变量（比如字库），应将其用 code(C51语法）或者const(ARM C/STM32语法)关键词修饰.
  • 在1T的模式下，程序运行速度比12T的快很多，压22个字节和6个字节效率差不太多，如果不是很熟练，少用using，如果熟练了，可以使用using优化
  • 多去project.m51文件查看内存分配情况，尽量把前面的空间用完再用后面的，不要浪费

 

STC15 SRAM内部分配情况、idata/xdata的概念

图 stc15 SRAM和ROM的空间分配情况

keil编译成功时显示的data、xdata、code

  • data就是片内RAM低128字节的区域
  • idata就是包括低128字节的总256字节的区域
  • xdata：如果片内有拓展的xdata就指片内拓展的部分，如现在使用的单片机型号，如果没有拓展，一般是片外RAM
  • code是ROM程序存储器

程序编译成功时会在信息框内显示data、xdata、code各被占了多少字节，keil工具可以设置变量默认放在哪个存储区，默认是data

写代码时，可以在变量前面加关键字指定存放区域，先默认放data里，不够用了再放idata里，再不够用就放xdata里，即，：

  • 优先级：data > idata > xdata
  • 速度：data > idata > xdata

堆栈空间不足的情况

假如程序太大，使用完了idata的空间，如图所示，使用到了00FFH，这说明已经没有空间进行压栈操作了，这种程序是有隐患的，keil软件能正常编译通过，但运行时单片机只要进入中断需要压栈时就出问题了，可能会导致死机；即使使用using指定工作组，在不嵌套中断情况下，也至少要3个字节空间进行压栈

所以编写程序时要尽量留够空间给压栈使用，如果使用默认工作组，则要22个字节以上，指定其他工作组的话，则要3(PC)+3(PSW) = 6个字节以上，即256 - 22 = 234，程序编译后data最多不超过234字节；

这对产品的稳定性来说很重要，如果不够22个字节以上，不进行中断嵌套测试就看不出问题，进行中断嵌套后就会出问题了；

使用32则不存在这种问题，用51就会有

 

在project.m51文件中，可看到堆栈所需空间的大小

STACK标志就表示堆栈，0022H表示程序已经使用到的RAM空间，片内RAM共256字节，00FFH - 0022H = 00DDH，剩余的空间00DDH就是给压栈使用的，因为上面工作组压栈时说明了，如果使用默认的工作组，加上PC和PSW则共要压11个字节，又因为中断是可以嵌套的，嵌套时要再压11个字节，这里就需要22个字节了，所以要确保空间比22个字节大，万一要嵌套，可确保空间够用，这里的00DDH是明显够用的。

 

工作组的概念

图 工作组与内部低128字节RAM

可以在中断处理函数后使用using指定工作组， 如：

void Timer0_isr() interrupt 1 using 1	//指定中断处理函数使用工作组1
{
    ……
}

在片内RAM的低128字节区域中，有4个工作组，程序默认是使用工作组0的

工作寄存器组区地址从00H ~ 1FH共32B(字节)单元，分为4组(每一组称为一个寄存器组)，每组包含8个8位的工作寄存器，编号均为R0～R7，但属于不同的物理空间。通过使用工作寄存器组，可以提高运算速度。R0 ~ R7是常用的寄存器，提供4组是因为1组往往不够用。程序状态字PSW寄存器中的RS1和RS0组合决定当前使用的工作寄存器组。在程序的中断处理函数后面用using指定工作组，相当于置位PSW寄存器中的RS1和RS0位

当发生中断时，如果使用默认的工作组0，则R0 ~R7、PC指针和PSW程序状态字寄存器都需要一起压栈

  • PC指针（占16位，共2个字节）
  • PSW（程序状态字寄存器，占8位，共1个字节）
  • R0 ~ R7（共8个8位的工作寄存器，8个字节）

所以加起来就一共要压11个字节。如果不使用默认的，改为其他工作组，则不需要将R0 ~R7压栈，就只需压PC指针和PSW寄存器就行，共3个字节。

区别：

  • 压栈的字节越小，对堆栈的空间要求就越低，因为总空间256字节，堆栈空间小，在测试中断嵌套等情况时内存空间足够使用
  • ​压栈的字节越小，则压栈速度越快

程序演示：

//1. 在串口中断函数中不指定工作组，默认使用工作组0
void Usart_Rountine() interrupt 4
{
}

//2.  用using 1指定中断处理函数使用工作组1
void Usart_Rountine() interrupt 4 using 1
{
}

第1种情况：编译后，查看project.m51文件，只有工作组0

第2种情况：编译后再次查看project.m51文件，同时有了工作组0和工作组1

 

扩展：C51 全局变量 保存在哪里

‌C51全局变量默认保存在RAM中。‌

在C51编程中，全局变量的存储位置是在RAM中为其指定一个专用地址。这是因为全局变量在程序中可能会被频繁访问和修改，因此需要将其存储在RAM中以便快速访问。具体来说，全局变量被定义在内存中的专门地址上，其存储位置是固定的。这种存储方式适用于那些频繁存取且对程序运行至关重要的重要变量，尽管这样做可能会增加内存消耗并降低数据安全性。此外，全局变量的定义如果过多或者不当，可能会导致内存空间的浪费，处理速度变慢，同时数据安全性也会降低‌12。

C51编译器为全局变量分配的内存地址与局部变量的存储方式不同。局部变量通常被分配到寄存器组R0～R7中，而全局变量的地址则存储在RAM的前128字节中‌3。这种区分体现了C51编程中对内存管理的精细控制，以确保程序的高效运行和数据的安全访问。

 

参考文章：

1. STC15单片机内部RAM讲解 https://blog.csdn.net/weixin_46251230/article/details/126603514

2.C51变量的设置和标准C语言,C51变量 https://blog.csdn.net/weixin_42528780/article/details/117062765

3.STM32寄存器 https://blog.csdn.net/Giii1/article/details/124939033

4. KEIL编译模式的选择  https://blog.csdn.net/zhengqijun_/article/details/52589205

posted @ 2024-08-28 21:34  FBshark  阅读(153)  评论(0)  编辑  收藏  举报