兼容keil C51 为 SDCC 添加个intrins.h 头文件

huaweiwx · 发表于 2019-7-26 13:19:04

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本帖最后由 huaweiwx 于 2019-7-26 14:14 编辑

序：keil c51 intrins.h 头文件包含了两个函数
  void _push_ (unsigned char _sfrname)；
  void _pop_  (unsigned char _sfrname)；
  功能：通过压栈操作临时保存一个变量或寄存器的值，代码执行后，用出栈来恢复，如中断和寄存器页(page)值；优点是高效快速，缺点是必须成对使用，且避开了编译阶段的检查，这样存在严重的安全隐患；

1 应用场合：
例如：执行到某个代码段时无论原有中断是否允许，都必须关闭中断, 安全无隐患的代码如下：
uint8_t tmp;
tmp = EA;  //保存 EA 在临时变量 tmp中
EA = 0;
{...}
EA = tmp;  //恢复 EA 值

2 更快速高效的方法是不使用临时变量进行寻址/取值/存取，而以压栈出栈来代替，这在keil c51 intrins.h 提供了两个嵌入汇编宏，将变量值压入堆栈或从堆栈中弹出，这样生成的代码更短，运行更快但具有安全隐患，用这两个函数改写上述代码：
  _push_(EA); //保存 EA 在堆栈
  EA = 0;
  {...}
  _pop_(EA); //在堆栈中弹出EA
  但这种方法存在安全隐患：_push_ 和 _pop_ 必须成对出现，就像c语言的括号一样，但如果 _push_ 和 _pop_ 未成对出现，编译程序还无法检查出来，运行结果可想而知：直接崩溃！

3 还是要在这里吐槽下 STC 在 stc-isp 中提供的代码范例中，需要临时设置下寄存器值时，暂存的方法是采用了上述 2，而nuvoton/silicon等官方示例都是 1 ，2 优点是节约了几个机器周期和几个byte内存，缺点也是显而易见的，避开了编译系统的安全检查，另外也降低了系统的可移植性，如SDCC就未提供intrins.h头文件和相应的堆栈操作函数；

一、兼顾速度和安全的方法，让编译系统帮我们检查：
我采用的方法是：
建立两个新的宏定义来调用上述堆栈操作：

#define pushSfr(x)  do{\
                              _push_ (x)

#define popSfr(x)    _pop_ (x);\
                           }while(0)

原理是将 _push_ (x) 和 _pop_ (x) 及之间的代码用放到一个 do{}while(0)块中，这是一个C 中常用的做法，显然，使用顺序和非成对出现均会引起编译错误，从而规避上述风险；
而do{}while(0),由于循环条件恒假，编译编译时会优化成只生成块内代码并运行一次，并不会生产条件跳转代码，因此不会增加执行代码的数量；

二、应用实例，改写前面有缺陷代码的如下：
  pushSfr(EA);
  EA = 0;
  {...}
  popSfr(EA);
  这样，就不用将STC范例修改成前面1的方式了，即使不小心未配对，编译阶段就会出错让我们发现；这对初学者来说，只要将_push_  改为 pushSfr 及 _pop_ 改为popSfr 即可安全放心使用了；

三、SDCC 中应用：
  在SDCC中，没有提供intrins.h 头文件及相应栈操作函数，但我们可以很方便的仿照keil 中同名头文件来做一个，非常简单，代码如下：

/*
keil c51 intrins.h 兼容头文件 for SDCC by huaweiwx@sina.com 2017.5.19
实现 void _push_ (unsigned char _sfr) / void _pop_ (unsigned char _sfr)
*/
#ifndef _INTRINS_H_
#define _INTRINS_H_
/* warning: __push __pop 使用堆栈临时保存 sfr 数据，必需成对使用!
__push(x);
... // 保护代码块
__pop(x)； //缺少无该语句编译不会出错，但运行错误!
*/
#define __push(x) __asm push _##x __endasm /* void _push_ (unsigned char _sfr); */
#define __pop(x) __asm pop _##x __endasm /* void _pop_ (unsigned char _sfr); */
#define _push_ __push　 /*兼容 keil c51*/
#define _pop_ __pop　 /*兼容 keil c51*/
/* 安全使用保护宏：
pushSfr(x);
... // 受保护代码块
popSfr(x)； // 缺少无该语句编译出错，确保生成正确代码。
*/
#define pushSfr(x) do{\
__push(x)
#define popSfr(x) __pop(x);\
}while(0)
#endif //_INTRINS_H_

复制代码

说明： 14/15 行分别定义了 2 个嵌入汇编宏函数，名称为__push 和 __pop 没用单下划线是因为sdcc单下划线名称是汇编对应C无下划线名称，这不符合sdcc 的命名规则；          17/18 提供了兼容keil C51 的同名函数宏替换成我这里的实际名称即 _push_ 替换成 __push 和  _pop_替换成 __pop；
         25~29 就是上述安全使用的宏定义；

四、说明：以上内容已经包含在 arduino for  51 中；

2年前我在旧坛上预告过这个消息，竟然引来多个不明就里坛友瞎喷，当时我改变主意不开源了，本来就是自己玩玩的；
现在玩ardiuno的坛友也越来越多了，这次我错误估计1周时间可能超不过50个跟帖响应，因为坛上比较冷清估计也不会有多少人想在51上玩arduino，出乎我意料之外的是二三天就超过了50楼，反而我来不及整理发布了，天又太热！
现在我得加快把一些简单的教程写好，敬请坛友耐心等待！