51单片机SP指向的系统栈中都有什么？LCALL、RETI等解析

在调用函数时，也即当执行LCALL、ACALL等汇编指令时，硬件首先把PC指针压入到SP指向的系统栈（PC不可寻址，无法用程序出入栈，只能由硬件自动完成），随着函数调用链条不断加长，SP指向的系统栈被占用的空间越来越多。

下面看一下执行ACALL和LCALL时，硬件为我们自动做了什么？（这些信息都能从帮助文件中找到，keil->Help->uVision Help打开帮助文件，依次展开8051 instruction set指令集->Instructions）

ACALL等价于：
（下述代码由硬件自动完成）
PC = PC + 2
SP = SP + 1
(SP) = PC[7-0]
SP = SP + 1
(SP) = PC[15-8]
PC[10-0] = A[10-0]

LCALL等价于：

PC = PC + 3
SP = SP + 1
(SP) = PC[7-0]
SP = SP + 1
(SP) = PC[15-8]
PC = addr16

PC存放的是下一条要执行的指令，在调用子函数前，要把紧跟ACALL/LCALL指令后面的一条指令的ROM地址入栈，因为ACALL指令本身占用2字节，LCALL占用3字节，所以上面

的代码才一个PC+2，一个PC+3。

这里顺便再提一下函数（子程序）的返回指令：RET和RETI，RET用于普通子程序返回，这两个指令对应的硬件自动代码如下（来自于keil的帮助文件）：

RET：
PC[15-8] = (SP)
SP = SP - 1
PC[7-0] = (SP)
SP = SP - 1
|
|
|

RETI：
PC[15-8] = (SP)
SP = SP - 1
PC[7-0] = (SP)
SP = SP - 1
执行完上述伪代码之后，
恢复中断逻辑，
以便接收下一个中断。

可以看到，RET和RETI在对PC和SP的处理上一模一样，区别在于，RETI还额外地要恢复一下中断逻辑，（因为同优先级的中断不可嵌套，不可嵌套的实现机制就是靠的这个中断逻辑，如果我们在中断服务函数中使用了RET来返回，中断逻辑得不到恢复的话，那么同优先级以及更低优先级的中断将无法响应）

对于51单片机，SP指向的系统栈的内容就两部分：

（1）是上面所述的CALL指令压入的PC指针；

（2）是中断服务函数为保护现场而手动压入的A、B、PSW、DPTR等，（keil编译生成的汇编不会把Rn入栈，只会使用using指令切换工作寄存器组，也即切换BANK，但是如果中断服务代码我们使用汇编自己写的话，也可以不切换BANK，而把Rn入栈）。可参考keil帮助文件，依次展开CX51 Compiler User‘s Guide-> Language Extensions -> Function Declarations -Interrupt > Interrupt Functions

对于STM32等单片机，在仅使用MSP的情况下，MSP的栈中除了上述2个部分以外，还会有第3部分：函数的形参和局部变量（Rn不足时）；若Rn足以容纳形参和局部变量，那么形参和局部变量就不占用栈了，但是如果本函数func1( )中又需要调别另一个函数func2( )的话，func2( )函数传参等也是需要使用Rn的，这样本函数func1()在调用func2( )之前，func1()就必须得把刚才存在Rn中的形参和局部变量压栈，以便腾出Rn供func2( )传参和导出返回值用）。

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