STCx51虚拟单片机（3）：STC 80351指令集的寄存器组与等级指令集系统

杨***

一、STC 80351指令集的完整寄存器组

（1）STC 80351指令集寄存器组是像80x86那样的分层次寄存器组。，下层次的寄存器组成上层次的，最高层次为32位寄存器。

下图给出了STC 80351指令集的完整寄存器组的映射图：

STC 80351指令集8位、16位和32位寄存器的地址映射表

其中：寄存器按高端定义，左边的字节是高位字节。

STC 80351指令集寄存器在设计时就考虑了与Intel 80251指令集的兼容性，它们之间的对应关系如下表。

从上表中可以看到，二者是一一对应的。由于STC80351指令集有一个80251指令全子集，因此在80351的汇编语言中，当你使用那些80251指令时，也可以直接使用80251寄存器名，在同一地址的不同名寄存器存取的内容是一样的。

（2）在C51/C251里面，函数调用（Z=F(X,Y）的基本规范是第一个参数的寄存器是X=R7（8位变量）、X=R6R7（16位变量）和X=R4R5R6R7（32位变量），第二个参数的寄存器是Y=R3（8位变量）、Y=R2R3（16位变量）和Y=R0R1R2R3（32位变量），函数的返回值的寄存器是Z=R7（8位变量）、Z=R6R7（16位变量）和Z=R4R5R6R7（32位变量）。

在80x86汇编语言中，不对称指令（比如乘法）的结果通常在AX中，因此在STC80351的寄存器名称中，AX对应了R6R7而不是R2R3.

（3）80351指令集有两个32位的通用指针寄存器“EFP”和“EGP”,用于C语言的指针和数组运算，有两个32位的专用指针寄存器“EBP”和“EVP”，前者用于RTOS的可重入函数堆栈指针，后者用于DOS的任务内存动态分配和回收。

（4）STC80351 32位指令集的寄存器组结构和命名与金水明80451 64位指令集相同，只是少了64位的寄存器组合“QAX”和“QCX”以及系统堆栈段寄存器“SS”。

二、STC 80351指令集指令的等级结构

（5）STC 80351指令集指令采用等级式指令集系统，这样做的目的是为将STC两类传统意义的单片机：STC8H系列单片机与STC32G/F系列单片机，通过软件扩展32位指令集和硬件扩展32位DPU升级为新的两类32位单片机：STC51 H8系列单片机和STC51 G32/F32系列单片机。

（6）STC 80351-L0指令集。这个L0等级的指令集就是Intel 8051指令集全集。L0指令集只包含8位的运算指令，通用寄存器只能使用前面“STC 80351指令集的完整寄存器组”中的“R0～R7”这8个8位寄存器。

传统的STC8H系列单片机只能使用STC 80351-L0指令集。Keil的C51编译器只支持L0指令集。

（7）STC 80351-L1指令集。这个L1等级的指令集主要是DPU32的运算指令以及依赖这些指令其他指令。L1指令集是一个RISC的不对称的完整指令集，包含了8位、16位和32位的运算指令和内存存取指令。L1指令集的通用寄存器只能使用前面“STC 80351指令集的完整寄存器组”中的“EAX”和“EBX”这2个32位通用寄存器（以及组成它们的8位、16位寄存器）和“BP”、“VP”这两个函数重入16位指针寄存器。

新的的STC51 H8系列单片机既可以使用STC 80351-L0指令集，也可以使用STC 80351-L1指令集。Keil的C51编译器不直接支持L1指令集，但可以用替换库函数的方法支持DPU32的一些运算指令。

（8）STC 80351-L2指令集。这个L2等级的指令集就是Intel 80251指令集全集。L2指令集可以使用前面“STC 80351指令集的完整寄存器组”中的全部寄存器，只是这些寄存器的名称要使用80251的寄存器名。由于80251指令集包含了完整的8051指令集，因此L2等级指令集包含了L0等级的全部指令。

目前的STC32G/F系列单片机支持使用STC 80351-L2指令集。Keil的C251编译器只支持L2指令集。

（9）STC 80351-L3指令集。这个L3等级的指令集主要是DPU32的运算指令以及依赖这些指令其他指令。L3指令集是一个RISC的不对称的完整指令集，包含了8位、16位和32位的运算指令和内存存取指令。L3指令集能够使用前面“STC 80351指令集的完整寄存器组”。按照设计L3等级指令集包含了L1等级的全部指令。

新的的STC51G32/F32系列单片机既可以使用STC 80351-L2指令集（含L0指令集），也可以使用STC 80351-L3指令集。Keil的C251编译器不直接支持L3指令集，但可以用替换库函数的方法支持DPU32的一些运算指令。

三、STC 80351指令集的L1等级与L3等级的差别

虽然L1等级与L3等级的指令集的共同特点是都能够支持STC单片机的32位运算，但是其使用的硬件、使用的方法和使用的目的还是有很大的差别的。

（10）STC 80351-L1指令集只适合使用8051内核做存储管理的STC8单片机系列，比如现在的STC8Hxxxx、STC8Axxx等STC8系列单片机和未来的STC51 H8xxxx系列单片机。

STC 80351-L3指令集只适合使用80251内核做存储管理的STC32G/F单片机系列，比如现在的STC32Gxxxx、STC32Fxxx等STC32系列单片机和未来的STC51 G32/F32系列单片机。

（11）由于L1指令集只使用了EAX和EBX两个32位通用寄存器，因此在执行硬件中断和RTOS任务切换时，只需要保存R0～R7这8个8位通用寄存器就可以了。

而L3指令集使用了80251的全部通用寄存器，因此在执行硬件中断和RTOS任务切换时，需要保存80251的全部通用寄存器。

（12）Keil的C51编译器只支持用L0和L1等级指令编程，Keil的C251编译器只支持用L2和L3等级指令编程。