在计算机程序中,当一个函数被调用时,程序需要将当前函数执行的现场(寄存器、程序计数器、局部变量等)保存在内存中,以便在函数执行完毕之后,能够恢复到之前的现场继续执行原来的程序。这个保存现场的过程就是入栈(push),将这些信息压入堆栈(stack)中的一个空间。
堆栈是一种先进先出(Last In First Out,LIFO)的数据结构,类似于我们平时所用的栈结构,每次放置一个数据项时,都会将后续数据项依次向后顺移,空出一个位置存放新来的数据项。同样的,每次入栈时,需要将之前入栈的数据项全部向上移动一个位置,为新的数据项腾出空间。
当单片机执行函数调用或中断请求时,需要执行入栈操作,保存当前执行现场的信息。这个操作过程通常需要按照以下步骤执行:
1.将 CPU 中需要保存的现场信息压入堆栈。
2.更新 CPU 中的程序计数器,使其指向需要调用的函数或中断服务程序的地址。
3.执行函数或中断服务程序。
4.执行函数或中断服务程序之后,需要将之前保存的现场信息从堆栈中弹出(pop),恢复之前的现场,继续执行原来的程序。
在单片机中,每次函数调用或中断请求时,都会将当前执行现场的信息保存在堆栈中,以便在函数执行完毕或中断服务程序执行结束之后能够恢复之前的现场继续执行。这样可以确保程序的正确性,保证代码的稳定性。
同时,入栈操作还可以避免对其他程序的影响。由于单片机同一时间只能执行一个程序,如果不执行入栈操作,函数调用或中断请求时需要保存现场信息的程序将会被覆盖,程序执行将出现异常,严重时可能会导致系统崩溃。
入栈操作是单片机程序中常用的操作之一,常见的应用场景包括:
1.函数调用:当需要调用一个函数时,需要将当前执行现场的信息保存在堆栈中,以便在函数执行完毕之后能够恢复之前的现场继续执行。
2.中断服务程序:当系统接收到中断请求时,需要保存当前执行现场的信息,并跳转到相应的中断服务程序中执行,处理中断请求。中断服务程序执行完毕后,需要从堆栈中恢复之前的现场信息,继续执行原来的程序。
3.递归函数调用:递归函数调用是指函数中调用自身的情况。由于递归函数可能无限调用自身导致内存溢出,因此需要使用堆栈来保存每个函数调用的现场信息,以便在函数执行完毕之后能够恢复之前的现场继续执行。