测试：8051的CODE BANK切换，IAR和KEIL哪个更给力。（占个位置）

luoyiming1984

很多51单片机都有超过64KB的CODE区，就要涉及到BANK切换。
我无聊，我蛋疼，我就做了这个比较。
占个位置，端个板凳，排排坐吃果果。
KEIL平台：keil UV3，硬件：CEL ZIC2410  16MHz，软件：IEEE802.15.4 MAC
IAR平台：IAR 7.6，硬件：TI CC2430  32MHz，软件：TIMAC

先卖个关子，ZIC2410的MOVX指令和MOVC指令在1~2个周期，CC2430要3~4个周期。

先去吃饭……

继续：

8051的CODE BANK模式原理：
    CODE区有16位寻址，即64KB，被分成ROOT区和BANK区，通常都是对半分，0000~7FFF是ROOT区，8000~FFFF是BANK区，然后通过一个寄存器，来选择BANK号。
    由于8051的PC只有16位，所以像函数调度，中断函数都是放在ROOT区的，这样的好处是，无论当前程序运行在哪个BANK，他们都能寻址到同一个ROOT区。如果一个函数是在BANK1，它要调度BANK2中的函数，在keil和IAR中，BANK模式下查看一个函数的地址，我们可以看到一个函数的地址有3个字节，比如BANK1的函数fun1()在CODE中的地址是0x01EF23，BANK2中fun2()的地址是0x029145。如果fun1中要调度fun2，通常是要在ROOT区中建立一个fun2的入口，因为指向fun2的函数指针是16位，无法操作BANK切换寄存器。
    这个过程是fun1中调度一个fun2的入口函数，fun2的入口函数则相当于一条指令，位于ROOT区，用于将PC跳转到fun2的实际所在地址。

以上说了这么多，很多人还是觉得抽象，我们先给出IAR的例程，再给出keil的例程。我们今天的主题就是那个编译器在切换BANK的时候速度更快。

首先是IAR，硬件是CC2430，在IAR下，工程的options选项中General Options下，有个code bank的设置，这个是设置bank切换寄存器和bank起始地址，结束地址。CC2430的BANK是8000~FFFF。另外IAR工程中还有个XCL文件的配置，其中有关BANK的配置如下：


-D_CODE_START=0x0000           // Code size = 128k for CC2430-F128
-D_CODE_END=0x7FFF             // Last address for ROOT bank
//
-D_BANK1A=(10000+_CODE_END+1)  // First address for BANK1

-D_NEAR_CODE_END=0x7FFF        // Last address for near code, near code segment is 32KB in banked code model.

-D_BANK1_START=_BANK1A
-D_BANK1_END=0x1FFFF
//
-D_BANK2_START=0x28000
-D_BANK2_END=0x2FFFF
//
-D_BANK3_START=0x38000
-D_BANK3_END=0x3DFFF
//
-P(CODE)BANK1=_BANK1_START-_BANK1_END
-P(CODE)BANK2=_BANK2_START-_BANK2_END
-P(CODE)BANK3=_BANK3_START-_BANK3_END
//-P(CODE)BANK3b=_BANK3b_START-_BANK3b_END

IAR的函数，是编译器自动分配BANK区。
下面我们来看看一个函数是怎么被调度的。
仿真模式下，可以看编译的代码
一个函数MSA_Delay，它的地址是0x19881，但是执行MSA_Delay的时候，是LCALL MSA_Delay::?relay指令。MSA_Delay::?relay又是什么东西？
MSA_Delay::?relay位于0x111D，显然是ROOT区，我们来看看，这里看到的代码是12 01 04 81 98 01，共6个字节，81 98 01就是函数的空间地址0x19881，12 01 04 就是一条跳转指令，跳到0x19881。
12是指令LCALL，调度 01 04地址的函数。
那我们来看看这个函数的真面目。
?BDISPATCH_FF:
000104  D0 83           POP   DPH
000106  D0 82           POP   DPL
000108  C0 9F           PUSH  ?CBANK
00010A  E4              CLR   A
00010B  93              MOVC  A,@A+DPTR
00010C  C0 E0           PUSH  A
00010E  74 01           MOV   A,#0x01
000110  93              MOVC  A,@A+DPTR
000111  C0 E0           PUSH  A
000113  74 02           MOV   A,#0x02
000115  93              MOVC  A,@A+DPTR
000116  F5 9F           MOV   ?CBANK,A
000118  22              RET
对了，还有个东西，叫SP寄存器，都忘了。
假设我们在一个BANK2的函数中，调度MSA_Delay，运行LCALL MSA_Delay::?relay的指令位于0x029813。假如此时SP值为0x23。
当取完这条指令后，由于是3个字节，PC应该变成0x9816，LCALL后，PC被压入堆栈，SP变成0x25。stack中地址0x24,0x25的值为0x16,0x98。
MSA_Delay::?relay位于0x111D，即PC变成0x111D，执行12 01 04指令，即LCALL ?BDISPATCH_FF:后，PC变成先变成0x1120压入堆栈，然后跳转0x0104，SP变成0x27，0x26的值是0x20，0x27的值是0x11。?BDISPATCH_FF:函数下stack中的值为0x16,0x98,0x20,0x11。然后POP DPH，POP DPL后，SP又变成了0x25，DPTR变成了0x1120。
再PUSH ?CBANK，当前BANK还是BANK2，所以SP就成了0x26，stack值为0x16,0x98,0x02，看看，这个是不是就是0x029816，就是函数执行完后需要回到的地方。

CLR   A，MOVC  A,@A+DPTR，PUSH  A，MOV   A,#0x01，MOVC  A,@A+DPTR，PUSH  A，我们看看这几条指令是干嘛的。我们知道0x1120开始的指令是81 98 01，而DPTR的值为0x1120，即对应值是0x81。于是，CLR   A，MOVC  A,@A+DPTR，PUSH  A后，SP就成了0x27，stack中就是0x16,0x98,0x02,0x81；MOV   A,#0x01，MOVC  A,@A+DPTR，PUSH  A，SP就成了0x28，stack中就是0x16,0x98,0x02,0x81,0x98，这时候， MOV   A,#0x02，MOVC  A,@A+DPTR，MOV   ?CBANK,A，就是将BANK寄存器设置成0x01。然后再RET，PC就变成了0x9881，而BANK寄存器又是0x01，当然就是执行0x19881，即函数MSA_Delay。

对于在BANK区的函数，结束时，有个LJMP ?BRET_FF指令代替了原先RET指令的位置，跳转至POP ?CBANK，RET。我们来分析一些堆栈，进函数的时候，SP变成了0x26，stack中是0x16,0x98,0x02。POP ?CBANK后，BANK切换至BANK2，SP变成0x25，stack中是0x16,0x98，一旦RET，PC就会跳回0x29816这个地址，也就是刚才执行函数的地方。

对于CC2430来说，执行bank区的函数，要将近60个周期的跳转时间，如果加上XRAM堆栈保存，消耗的周期更多，所以32MHz的频率对CC2430来说并不算多。

明天我们来分析一下keil上是如何实现的。

rgwan

sdcc撸过占沙发

xukai871105

有点深奥啊，还是多谢楼主！
学习了！

uc_stm32f050

站位

jackee

也来占个位

uc_stm32f050

期待后续

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