浅谈51单片机内存优化

对 51 单片机内存的认识，很多人有误解，最常见的是以下两种：

① 超过变量128后必须使用compact模式编译

实际的情况是只要内存占用量不超过 256.0 就可以用 small 模式编译

② 128以上的某些地址为特殊寄存器使用，不能给程序用

与 PC 机不同，51 单片机不使用线性编址，特殊寄存器与 RAM 使用重复的重复的地址。但访问时采用不同的指令，所以并不会占用 RAM 空间。

由于内存比较小，一般要进行内存优化，尽量提高内存的使用效率。

以 Keil C 编译器为例，small 模式下未指存储类型的变量默认为data型，即直接寻址，只能访问低 128 个字节，但这 128 个字节也不是全为我们的程序所用，寄存器 R0-R7必须映射到低RAM，要占去 8 个字节，如果使用寄存组切换，占用的更多。

所以可以使用 data 区最大为 120 字节，超出 120 个字节则必须用 idata 显式的指定为间接寻址，另外堆栈至少要占用一个字节，所以极限情况下可以定义的变量可占 247 个字节。当然，实际应用中堆栈为一个字节肯定是不够用的，但如果嵌套调用层数不深，有十几个字节也够有了。

为了验上面的观点，写了个例子

#define LEN 120

data UCHAR tt1[LEN];

idata UCHAR tt2[127];

void main()

{

UCHAR i,j;

for(i = 0; i LEN; ++i )

{

j = i;

tt1[j] = 0x55;

}

}

可以计算 R0-7(8) + tt1(120) + tt2(127) + SP(1) 总共 256 个字节

keil 编译的结果如下：

Program Size: data=256.0 xdata=0 code=30

creating hex file from "./Debug/Test"...

"./Debug/Test" - 0 Error(s), 0 Warning(s).

(测试环境为 XP + Keil C 7.5)

这段代码已经达到了内存分配的极限，再定义任何全局变量或将数组加大，编译都会报错 107

这里要引出一个问题：为什么变量 i、j 不计算在内?

这是因为 i、j 是局部变量，编译器会试着将其优化到寄存器 Rx 或栈。问题也就在这了，如果局部变量过多或定义了局部数组，编译器无法将其优化，就必须使用 RAM 空间，虽然全局变量的分配经过精心计算没有超出使用范围，仍会产生内存溢出的错误!

而编译器是否能成功的优化变量是根据代码来的