8051單片機中DPTR的擴展設計

單片機的出現是計算機技術發展史上的一個里程碑，它使計算機從海量數值計算進入到控制領域。在單片機中，以8051系列最為經典，至今仍是最普及、廣泛使用的8位MCU架構。業界許多技術人員在其基礎上不斷進行性能擴展，使得8051系列芯片不斷完善，從而形成一個龐大的體系。在傳統的8051系列單片機中，設置了一組雙字節寄存器（數據指針DPTR），用于訪問外接的64 KB數據存儲器和I/O接口電路；但在現今的8051單片機應用中，特別是在嵌入式系統中，往往涉及大規模的數據轉移操作，而傳統8051的一組數據指針使用起來則顯得捉襟見肘，因此若在8051設計中將數據指針設計為兩組或多組，則在執行大規模數據轉移操作時會相當簡便、迅速。在這種背景下，本文首先以數據轉移執行效率為衡量標準，分析了DPTR擴展的意義，并在Oregano公司的MCS8051核[1]上實現了DPTR擴展。

1 DPTR擴展意義

　　為描述8051中的DPTR擴展的意義，我們針對實現大規模數據轉移，分別對DPTR擴展前后作了對比。為使對比更加清晰明了，提出了數據轉移執行效率的概念。

　　數據轉移執行效率v定義為進行單字節數據轉移所耗費的機器周期數，即v=nt。其中，n表示所轉移數據字節數；t表示所耗費的機器周期，可設定其單位為字節/機器周期。

　　在未進行DPTR擴展的8051中，可通過設置地址緩沖區的方法來實現大規模的數據轉移。具體的例程如下：

　　MOVPRE:
　　　　MOV50H, #s_adrh
　　　　MOV51H, #s_adrl
　　　　MOV52H,#t_adrh
　　　　MOV53H,#t_adrl
　　　　MOVR2, #64
　　REMOVE:MOV DPH, 50H
　　　　MOV DPL, 51H
　　　　MOVX A, @DPTR
　　　　INC DPTR
　　　　MOV 50H, DPH
　　　　MOV 51H, DPL
　　　　MOV DPH, 52H
　　　　MOV DPL, 53H
　　　　MOVX @DPTR,A
　　　　INC DPTR
　　　　MOV 52H, DPH
　　　　MOV 53H, DPL
　　　　DJNZ R2, REMOVE

　　在此例程中，50H、51H用于存放數據源地址s_adr(s_adrh為高字節, s_adrl為低字節)，52H、53H用于存放數據目的地址t_adr(t_adrh為高字節, t_adrl為低字節)，實現將源地址起始64字節數據轉移至目的地址。在8051中，執行n字節數據移位操作耗費（14+28