使用SDCC开发51单片机的极简VSCode插件

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前言
想要使用开源的SDCC来编译一些简单的51单片机程序，但不想建立繁多的工程文件夹？在线工具对网络环境要求高？头文件用了Keil的关键字？这个自制的VsCode插件或许可以解决你的问题。
功能介绍

• 文件标签右键菜单“使用SDCC编译(Ctrl+F9)”，快捷编译
  

• 编辑区域右键菜单“Keil语法转SDCC”，快速转换语法
• 编辑区域右键菜单“转到汇编代码”，快速查看指定语句编译后的汇编码与机器码
• 展示SDCC编译得到的空间占用分布情况(.mem文件)
  

安装与使用

• 安装SDCC编译器，并添加到PATH。
• 安装VSCode，在VSCode中搜索安装“C/C++”(微软官方)、“51forSDCC”插件(自制)。
• 在VSCode中打开想要存放代码的文件夹，建立头文件、以“main”开头的.c文件等文件，开始编码。所有代码需要是GBK编码格式。
• 编码完成后，保存文件并编译，使用STC-ISP烧录hex文件。由于STC-ISP只有Windows版本，本插件也因此仅考虑Windows兼容性，并且要求VSCode的终端使用默认的PowerShell，而不是cmd。
  

说明

• SDCC的帮助文档位于：C:\Program Files\SDCC\doc\sdccman.pdf（默认安装位置）
• VSCode的工作文件夹中，文件名以“main”或“test”开头的.c文件视为主程序(需要含有main函数)，其他.c文件视为库文件。本插件将必要的的文件编译、链接在一起，在“build”文件夹下生成与主程序文件同名的hex文件。因此，共享相同库的简单主程序可以放在一个文件夹下，不需要建立工程，尤其适合单文件的简单代码。
  
• 在扩展设置中，可以添加额外的编译命令行。SDCC默认将变量储存在data区中（即“--model-small”），可改用“--model-medium”将变量默认储存到pdata区，或改用“--model-large”将变量默认储存到xdata区。一般不需要修改，因为可以手动修饰较大的变量，将其放到pdata或xdata区域，而剩余的变量保持在默认的data区，获得较快的速度和较短的代码。
  
• SDCC的变量修饰关键字为：__code、__data、__idata、__pdata、__xdata、__bit，可根据实际需求修饰，如将不频繁使用、较大的变量放在pdata或xdata区。内存占用与代码长度会在编译成功后显示。
• 只要一个.c文件中实现的函数被用到至少一个，则SDCC就会将该.c文件中所有实现的函数链接到最终二进制文件中，造成代码长度增大。因此，编写库文件时应尽量将可能不会同时用到的函数拆分到不同.c文件中，极端情况下甚至可以让一个函数对应一个.c文件。
  
• SDCC默认使用较新的C语言标准，不支持C++，变量不强制定义在函数开头，无参函数需要使用(void)修饰(如main函数)。
• SDCC的中断函数需要在main函数所在文件中声明，格式为：void 名称(void) __interrupt(中断号)
• SDCC只支持float浮点数，不支持double，书写浮点常量时注意以f结尾。
  
• SDCC可使用__asm__("汇编代码")实现内联汇编，如__asm__("nop\nnop");
• 如果找不到头文件，可添加包含文件目录“C:\Program Files\SDCC\include”。某些关键字可能会有下划线报错，不理睬即可。
• SDCC的printf对于小容量单片机来说太过笨重，可以使用功能较少的printf_fast_f(带浮点)、printf_fast甚至printf_tiny代替。需要包含stdio.h，并自行提供一个标准的putchar函数，原型为：int putchar(int ch)。不同printf的对比表格：
  

SDCC自带的不同printf函数

这里我以STC8G1K08为例，给出一个初始化串口输出以使用printf的例子。定时器1既用作波特率发生器也兼用作嘀嗒计时器，因此无需计算指令周期数即可实现延时。
#include "STC8G.H" // 直接由STC-ISP提供的头文件经过“Keil语法转SDCC”转换得到
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#define FOSC 11059200UL
#define BAUD 115200UL
#define LOAD (65536U - FOSC / BAUD / 4)
void UART_Init(void) {
    SCON = 0x50;
    TMOD = 0x00, AUXR = 0x40;
    TL1 = LOAD & 0xff, TH1 = LOAD >> 8;
    TR1 = 1, ET1 = 1, EA = 1;
}
int putchar(int ch) {
    SBUF = ch;
    while (!TI)
        ;
    TI = 0;
    return ch;
}
uint16_t systick_10ms = 0, systick = 0;
void Timer1_ISR(void) __interrupt(3) {
    if (++systick == BAUD * 4 / 100) {
        ++systick_10ms;
        systick = 0;
    }
}
void delay(uint16_t ms) {
    uint16_t end = systick_10ms + ms / 10;
    while (systick_10ms < end)
        ;
}
void main(void) {
    P3M1 = 0b00000000, P3M0 = 0b00000000; // 准双向口
    UART_Init();
    delay(1000);

    int i = 0;
    while (1) {
        printf_tiny("%d\n", i++);
        delay(1000);
    }
}
以上面的代码为例，编译后，在“TL1 = LOAD & 0xff, TH1 = LOAD >> 8;”这句代码上右击，选择“转到汇编代码”，可以看到以下几行汇编码：                                          636 ;    main_simple_printf.c:12: TL1 = LOAD & 0xff, TH1 = LOAD >> 8;
      000009 75 8B E8         [24]  637     mov    _TL1,#0xe8
      00000C 75 8D FF         [24]  638     mov    _TH1,#0xff
这说明SDCC可以自动展开简单的常量表达式，可以通过宏定义自动适配IRC频率和波特率，而不需要手动重新计算或在运行时计算定时器装载值。

编译后显示的内存分布为：
Internal RAM layout:
      0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
0x00:|0|0|0|0|0|0|0|0|a|a|a|a|b|Q|Q|S|
0x10:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0x20:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0x30:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0x40:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0x50:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0x60:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0x70:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0x80:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0x90:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0xa0:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0xb0:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0xc0:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0xd0:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0xe0:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0xf0:|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|S|
0-3:Reg Banks, T:Bit regs, a-z:Data, B:Bits, Q:Overlay, I:iData, S:Stack, A:Absolute

Stack starts at: 0x0f (sp set to 0x0e) with 241 bytes available.
No spare internal RAM space left.

Other memory:
   Name             Start    End      Size     Max
   ---------------- -------- -------- -------- --------   
   PAGED EXT. RAM                         0      256      
   EXTERNAL RAM                           0    65536      
   ROM/EPROM/FLASH  0x0000   0x028a     651    65536
其中，16×16的矩阵表示了idata区域中每个字节的作用，最后表格的Size列分别展示了PDATA、XDATA、FLASH占用的空间。由于编译速度很快，可以对比不同写法代码的空间占用，SDCC提供的该编译信息使得优化空间占用变得更加容易。


希望该VSCode插件对大家有所帮助！

国学***

优秀如你