单片机成长之路（51基础篇） - 017 C51中data,idata,xdata,pdata的区别(转)

Posted 2021-02-05 jikexianfeng

从数据存储类型来说，8051系列有片内、片外程序存储器，片内、片外数据存储器，片内程序存储器还分直接寻址区和间接寻址类型，分别对应code、data、xdata、idata以及根据51系列特点而设定的pdata类型，使用不同的存储器，将使程序执行效率不同，在编写C51程序时，最好指定变量的存储类型，这样将有利于提高程序执行效率(此问题将在后面专门讲述)。与ANSI-C稍有不同，它只分SAMLL、COMPACT、LARGE模式，各种不同的模式对应不同的实际硬件系统，也将有不同的编译结果。
在51系列中data,idata,xdata,pdata的区别:

　　data: 固定指前面0x00-0x7f的128个RAM,可以用acc直接读写的,速度最快,生成的代码也最小。

　　idata: 固定指前面0x00-0xff的256个RAM,其中前128和data的128完全相同,只是因为访问的方式不同。idata是用类似C中的指针方式 访问的。汇编中的语句为：mox ACC,@Rx.(不重要的补充：c中idata做指针式的访问效果很好)

　　xdata: 外部扩展RAM,一般指外部0x0000-0xffff空间,用DPTR访问。　　

　　pdata: 外部扩展RAM的低256个字节,地址出现在A0-A7的上时读写,用movx ACC,@Rx读写。这个比较特殊,而且C51好象有对此BUG, 建议少用。但也有他的优点,具体用法属于中级问题,这里不提。

单片机C语言unsigned char code table[] code 是什么作用？

　　code的作用是告诉单片机，我定义的数据要放在ROM（程序存储区）里面，写入后就不能再更改，其实是相当与汇编里面的寻址MOVX(好像是)，因为C语言中没办法详细描述存入的是ROM还是RAM（寄存器），所以在软件中添加了这一个语句起到代替汇编指令的作用，对应的还有data是存入RAM的意思。

　　程序可以简单的分为code（程序）区，和data （数据）区，code区在运行的时候是不可以更改的，data区放全局变量和临时变量，是要不断的改变的，cpu从code区读取指令，对data区的数据进行运算处理，因此code区存储在什么介质上并不重要，象以前的计算机程序存储在卡片上，code区也可以放在rom里面，也可以放在ram里面，也可以放在flash里面（但是运行速度要慢很多，主要读flash比读ram要费时间），因此一般的做法是要将程序放到flash里面，然后load到 ram里面运行的;DATA区就没有什么选择了，肯定要放在RAM里面，放到rom里面改动不了。

bdata如何使用它呢？
若程序需要8个或者更多的bit变量，如果你想一次性给8个变量赋值的话就不方便了，（举个例子说说它的方便之处，想更深入的了解请在应用中自己琢磨）又不可以定义bit数组，只有一个方法

char bdata MODE;
sbit MODE_7 = MODE^7;
sbit MODE_6 = MODE^6;
sbit MODE_5 = MODE^5;
sbit MODE_4 = MODE^4;
sbit MODE_3 = MODE^3;
sbit MODE_2 = MODE^2;
sbit MODE_1 = MODE^1;
sbit MODE_0 = MODE^0;
8个bit变量MODE_n 就定义好了
这是定义语句，Keilc 的特殊数据类型。记住一定要是sbit
不能 bit MODE_0 = MODE^0;
赋值语句要是这么些C语言就视为异或运算

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空间名称	地址范围	说明
DATA	D:00H~7FH	片内RAM直接寻址区
BDATA	D:20H~2FH	片内RAM位寻址区
IDATA	I:00H~FFH	片内RAM间接寻址区
XDATA	X:0000H~FFFFH	64KB常规片外RAM数据区
HDATA	X:0000H~FFFFFFH	16MB扩展片外RAM数据区
CODE	C:0000H~FFFFH	64K常规片内外ROM代码区
HCONST(ECODE)	C:0000H~FFFFFFH	16MB扩展片外ROM常数区(对Dallas390可用作代码区)
BANK0~BANK31	B0:0000H~FFFFH : : B31:0000H~FFFFH	分

 

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keil生成的文件：
.plg:编译器编译结果
.hex和.bin:可执行文件
.map和.lst:链接文件
.o：目标文件
.crf、.lnp、.d和.axf：调试文件
.opt：保存工程配置信息
.bak：工程备份文件

M51文件，startup文件。

 

　　data:固定指前面0x00-0x7f的128个RAM，可以用acc直接读写的，速度最快，生成的代码也最小。
　　idata:固定指前面0x00-0xff的256个RAM,其中前128和data的128完全相同，只是因为访问的方式不同。idata是用类似C中的指针方式访问的。汇编中的语句为：mox ACC,@Rx.(不重要的补充：c中idata做指针式的访问效果很好)
　　xdata:外部扩展RAM，一般指外部0x0000-0xffff空间，用DPTR访问。
　　pdata:外部扩展RAM的低256个字节，地址出现在A0-A7的上时读写，用movx ACC,@Rx读写。这个比较特殊，而且C51好象有对此BUG，建议少用。但也有他的优点，具体用法属于中级问题，这里不提。

 

　　startup.a51的作用,和汇编一样,在C中定义的那些变量和数组的初始化就在startup.a51中进行,如果你在定义全局变量时带有数值,如unsigned char data xxx="100";,那startup.a51中就会有相关的赋值。如果没有=100,startup.a51就会把他清0。（startup.a51==变量的初始化）。 这些初始化完毕后,还会设置SP指针。对非变量区域,如堆栈区,将不会有赋值或清零动作。

　　有人喜欢改startup.a51,为了满足自己一些想当然的爱好,这是不必要的,有可能错误的。比如掉电保护的时候想保存一些变量, 但改startup.a51来实现是很笨的方法,实际只要利用非变量区域的特性,定义一个指针变量指向堆栈低部：0xff处就可实现。, 为什么还要去改? 可以这么说：任何时候都可以不需要改startup.a51,如果你明白它的特性。

 

bit

 　　是在内部数据存储空间中 20H .. 2FH 区域中一个位的地址，这在data的20H以后以字节形式出现，可互相参照。另外加上8051 可寻址 的SFR（特殊功能寄存器），但刚刚试过，只是00H--7FH起作用，也就是说当数据有变化时颜色变红，以后的从80H到--FFH就不是位寻址区了，是位寻址的特殊寄存器，如涉及到了可位寻址的那11个当然会有反应。

 　　复位后，程序计数器PC的内容为0000H，内部RAM各单元的值不确定。各功能寄存器的复位值如下：堆栈指针SP的复位值为07H，累加器ACC、寄存器B的复位值为00H，数据指针DPTR的复位值为0000H，而p0、p1、p2、p3四个口的复位值为0FFH。其他SFR如PSW、TCON、TMOD、TL0、TH0、TL1、TH1的复位值也为00H。

 　　wave中是低128字节和高128字节（0-7FH），低128字节是片内RAM区，高128字节（80-FFH）是SFR（特殊功能寄存器）bit则是位于低128字节的20H .. 2FH 区域，即data的20H .. 2FH 区域

 

code：是在 0000H .. 0FFFFH 之间的一个代码地址。

 

我用

ORG     5000H

TAB:    DB      22H,3BH,43H,66H,5H,6DH,88H后，

CODE从5000H开始以后变成DB各位

 

 

data：是在 0 到 127 之间的一个数据存储器地址，或者加 128 .. 255 范围内的一个特殊功能寄存器（SFR）地址。两者访问的方式不同。实际上由于PSW（序状态寄存器）的复位设置PSW.3=RS0和PSW.4=RS1皆为0，所以通用工作寄存器区就是第0区，所以data的00--07H部分是与REG栏中的R0--R7对应的。以后的则仅代表低128字节的内部RAM。

 

idata：是 0 to 255 范围内的一个 idata 存储器地址。

 

idata与data重合低128字节，有的地方只有DatA表示256字节的片内RAM,

xdata 是 0 to 65535 范围内的一个 xdata 存储器地址。

 

 

指针类型和存储区的关系详解

 

一、存储类型与存储区关系

 

     data     --->     可寻址片内ram

     bdata     --->     可位寻址的片内ram

     idata     --->     可寻址片内ram，允许访问全部内部ram

     pdata     --->     分页寻址片外ram (MOVX @R0) (256 BYTE/页)

     xdata     --->    可寻址片外ram (64k 地址范围FFFFH)

     code     --->    程序存储区 (64k 地址范围),对应MOVC @DPTR

 

二、指针类型和存储区的关系

 

     对变量进行声明时可以指定变量的存储类型如:

     uchar data x和data uchar x相等价都是在内ram区分配一个字节的变量。

 

     同样对于指针变量的声明，因涉及到指针变量本身的存储位置和指针所指向的存储区位置不同而进行相应的存储区类型关键字的

使用如：

 

     uchar xdata * data pstr

 

     是指在内ram区分配一个指针变量("*"号后的data关键字的作用)，而且这个指针本身指向xdata区("*"前xdata关键字的作用)，可能初学C51时有点不好懂也不好记。没关系，我们马上就可以看到对应“*”前后不同的关键字的使用在编译时出现什么情况。

 

     ......

     uchar xdata tmp[10];     //在外ram区开辟10个字节的内存空间，地址是外ram的0x0000－0x0009

     ......

 

     第1种情况:

 

     uchar data * data pstr;

     pstr="tmp";

 

     首先要提醒大家这样的代码是有bug的, 他不能通过这种方式正确的访问到tmp空间。 为什么？我们把编译后看到下面的汇编代码：

     MOV 0x08,#tmp(0x00)         ;0x08是指针pstr的存储地址

 

     看到了吗！本来访问外ram需要2 byte来寻址64k空间，但因为使用data关键字(在"*"号前的那个)，所以按KeilC编译环境来说就把他编译成指向内ram的指针变量了，这也是初学C51的朋友们不理解各个存储类型的关键字定义而造成的bug。特别是当工程中的默认的存储区类为large时，又把tmp[10] 声明为uchar tmp[10] 时，这样的bug是很隐秘的不容易被发现。

 

     第2种情况:

 

     uchar xdata * data pstr;

     pstr = tmp;

 

     这种情况是没问题的，这样的使用方法是指在内ram分配一个指针变量("*"号后的data关键字的作用)，而且这个指针本身指向xdata区("*"前xdata关键字的作用)。编译后的汇编代码如下。

 

     MOV 0x08,#tmp(0x00)         ;0x08和0x09是在内ram区分配的pstr指针变量地址空间

     MOV 0x09,#tmp(0x00)

 

     这种情况应该是在这里所有介绍各种情况中效率最高的访问外ram的方法了，请大家记住他。

 

     第3种情况:

 

     uchar xdata * xdata pstr;

     pstr="tmp";

 

     这中情况也是对的，但效率不如第2种情况。编译后的汇编代码如下。

 

     MOV DPTR, #0x000A         ;0x000A,0x000B是在外ram区分配的pstr指针变量地址空间

     MOV A, #tmp(0x00)

     MOV @DPTR, A

     INC DPTR

     MOV A, #tmp(0x00)

     MOVX @DPTR, A

 

     这种方式一般用在内ram资源相对紧张而且对效率要求不高的项目中。

 

     第4种情况:

 

     uchar data * xdata pstr;

     pstr="tmp";

 

     如果详细看了第1种情况的读者发现这种写法和第1种很相似，是的，同第1 种情况一样这样也是有bug的，但是这次是把pstr分

配到了外ram区了。编译后的汇编代码如下。

 

     MOV DPTR, #0x000A         ;0x000A是在外ram区分配的pstr指针变量的地址空间

     MOV A, #tmp(0x00)

     MOVX @DPTR, A

 

     第5种情况:

 

     uchar * data pstr;

     pstr="tmp";

 

     大家注意到"*"前的关键字声明没有了，是的这样会发生什么事呢？下面这么写呢！对了用齐豫的一首老歌名来说就是 “请跟我

来”，请跟我来看看编译后的汇编代码，有人问这不是在讲C51吗？ 为什么还要给我们看汇编代码。C51要想用好就要尽可能提升C51

编译后的效率，看看编译后的汇编会帮助大家尽快成为生产高效C51代码的高手的。还是看代码吧！

 

     MOV 0x08, #0X01             ;0x08－0x0A是在内ram区分配的pstr指针变量的地址空间

     MOV 0x09, #tmp(0x00)

     MOV 0x0A, #tmp(0x00)

 

     注意：这是新介绍给大家的，大家会疑问为什么在前面的几种情况的pstr指针变量都用2 byte空间而到这里就用3 byte空间了

呢？这是KeilC的一个系统内部处理，在KeilC中一个指针变量最多占用 3 byte空间，对于没有声明指针指向存储空间类型的指针，

系统编译代码时都强制加载一个字节的指针类型分辩值。具体的对应关系可以参考KeilC的help中C51 User‘s Guide。

 

     第6种情况:

 

     uchar * pstr;

     pstr="tmp";

 

     这是最直接最简单的指针变量声明，但他的效率也最低。还是那句话，大家一起说好吗！编译后的汇编代码如下。

 

     MOV DPTR, #0x000A         ;0x000A－0x000C是在外ram区分配的pstr指针变量地址空间

     MOV A, #0x01

     MOV @DPTR, A

     INC DPTR

     MOV DPTR, #0x000A

     MOV A, #tmp(0x00)

     MOV @DPTR, A

     INC DPTR

     MOV A, #tmp(0x00)

     MOVX @DPTR, A

 

     这种情况很类似第5种和第3种情况的组合，既把pstr分配在外ram空间了又增加了指针类型的分辨值。