浅谈C51之位变量

不是盖的

         对于从C51入门学习51单片机的初学者来说，对于位变量很多感到疑惑。位变量的定义对应什么内存，其操作特点是什么，跟普通的变量有什么区别。基于此，个人整理归纳发表此帖，表述不当或有误之处，欢迎批评指正。
        要具体了解位变量，我们还得从51内存结构入手，我们以8051为例。
                                                        
                                                                           
         在片内，数据存储区RAM与特殊功能寄存器区SFR统一编址。地址00H 到7FH总共128单元是数据存储区RAM，地址80H到FFH总共128单元是特殊功能寄存器区。
        数据存储区RAM128个单元分为3部分
        其一是通用寄存器区，其地址为00H到1FH，共32字节单元。
        其二是位寻址区，其对应的地址是20H到2FH，共16字节单元，我们定义的bit的位变量或者bdata修饰的变量，其分配的内存就是在这16字节的位寻址区，也就是说，我们最多能定义128（8*16）个位变量。
       其三是用户RAM区，其地址为30H到7FH，我们定义的除了bit和bata其他变量，堆栈等都在这80字节单元内存里分配。
        我们这里重点讲一下位寻址区。位寻址区每个单元除了系统统一编排的地址外，如上面的20H到1FH，还为每个位编排位寻址地址，如下图。
                                                       、
      位寻址区第一单元的地址是20H，从其最低位开始位编址。
      即位寻址区第一单元的最低位的位编址是00H，第二位是01H，第三位是02H        。。。。。。。最高位即第8位是07H。
      同样道理，寻址区第二单元的8个位对应的8个位编址是  08H，09H，0AH，0BH，0CH，0DH，0EH，0FH。如此类推。
      这样，位寻址区的16字节单元，每个字节有他的地址外，每个字节的每个位也有他对应的位编址。我们可以以字节访问，也可以以位为单元进行访问。      除了位寻址区的位有位编址外，特殊功能区，凡是地址为8的倍数的特殊功能寄存器其每一位都有位编址。如下图
                                                                             
                                                                                
              
         P0寄存器的地址是80H，地址是8的倍数，每一位都有他的位编址，最低位为80H，第二位为81H，第三位为82H， 。。。。
         同样的道理，定时器计数控制寄存器Tcon的地址为88H，他的第一位IT0的位编址是88H，第二位IEO的位编址是89H。。。。
我们看可以在reg51.h看到他们相应的位定义。
/*  BIT Register  */
/*  PSW   */
sbit CY   = 0xD7;
sbit AC   = 0xD6;
sbit F0   = 0xD5;
sbit RS1  = 0xD4;
sbit RS0  = 0xD3;
sbit OV   = 0xD2;
sbit P    = 0xD0;


/*  TCON  */
sbit TF1  = 0x8F;
sbit TR1  = 0x8E;
sbit TF0  = 0x8D;
sbit TR0  = 0x8C;
sbit IE1  = 0x8B;
sbit IT1  = 0x8A;
sbit IE0  = 0x89;
sbit IT0  = 0x88;


/*  IE   */
sbit EA   = 0xAF;
sbit ES   = 0xAC;
sbit ET1  = 0xAB;
sbit EX1  = 0xAA;
sbit ET0  = 0xA9;
sbit EX0  = 0xA8;


/*  IP   */
sbit PS   = 0xBC;
sbit PT1  = 0xBB;
sbit PX1  = 0xBA;
sbit PT0  = 0xB9;
sbit PX0  = 0xB8;


/*  P3  */
sbit RD   = 0xB7;
sbit WR   = 0xB6;
sbit T1   = 0xB5;
sbit T0   = 0xB4;
sbit INT1 = 0xB3;
sbit INT0 = 0xB2;
sbit TXD  = 0xB1;
sbit RXD  = 0xB0;


/*  SCON  */
sbit SM0  = 0x9F;
sbit SM1  = 0x9E;
sbit SM2  = 0x9D;
sbit REN  = 0x9C;
sbit TB8  = 0x9B;
sbit RB8  = 0x9A;
sbit TI   = 0x99;
sbit RI   = 0x98;
     说到这里，总结就一句话，位寻址区与地址为8倍数的特殊功能寄存器的每个字节单元有地址外，每个字节的每一位也有他的位编址。
我们可以以字节为单元进行访问，也可以以1位为单元进行访问。接下来我们来讲位变量操作和他的优点。
     在C51中用bit 和sbit定义位变量，bit 定义的变量是由编译器分配的，如果你想通过该位变量操作特定的内存，就可以用sbit，如我们re g51.h中定义的sbit TF1  = 0x8F;  0x8F就是位编址，通过TF1就能访问0x8F这个位单元。或者我们经常用的
sbit LED =P0^0; 我们编写一段代码验证一下。
                                                                           
                                           看一下他对应的汇编，没学过汇编的同学大概了解一下。
                                                                                 
        从汇编代码我们可以知道，bdata 类型的变量bd系统分配的内存单元是20H，bit1分配的单元是21H的第一位，bit2分配的内存单元是21H的第二位，我们通过bd0,bd1访问变量bd的第一位和第二位。代码运行之后，我们查看其内存变化结果。
                                                        
             大家可以看得到，0x20单元的结果为0XFC，0x21单元运行完之后的结果是0X03,大家自己去理解解释，结果是验证我们之前的论述的。
              那么，位变量优点何在。位变量可以高效操作一个位单元。 如一下代码
                                                                          
            把P0寄存器第一位置1，其对应的汇编代码我们看一下，

                                                                        
           很简单，就一单周期的指令就完成了。
           如果是普通变量，我们我们想把第一位置1，怎么做，如一下代码
                                                               

           我们查看一下他对应的汇编，
                                                         

         相比之下，其代码效率与运行效率都远不及位变量操作。   
         运用技巧：在编程中需要诸多标志位，比如8个，一种办法是定义8个unsigned char变量，这个办法简单，但比较笨，也耗内存，运行效率也不高，比如你要操作多个标志，就得一个个去操作。 其二是定义一个unsingned char 变量，8个位每一个位对应一个标志，用或与操作。对于51这种有位寻址的单片机，自然是首选位操作，简洁又高效。当然，他的缺点也是很明显，移植不便。          个人见解，表述不当或有误之处，欢迎批评指正。谢谢！！！！！














   


     

                                      


               
         

jianhong_wu

我刚刚花了20分钟仔细读完。非常精彩。获益很多。

f晨星

写的太好了{:soso__3409329614010722382_4:}

西北狼

学习了                             

重庆-风雪

又见高人

yuansy00983

高人啊，学习了