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21天学51单片机开发,第三讲：单片机汇编语言,课程安排,单片机汇编语言概述 伪指令 单片机的指令 51系列单片机指令集 单片机汇编语言的程序结构,单片机汇编语言概述,单片机汇编语言就是单片机汇编指令的集合，其采用了助记符的形式来描述指令。 优点： 程序代码精炼，执行速度快； 每条指令的执行时间确定，特别适合于对时序要求比较高的场合； 占用内存单元和CPU资源比较少； 和硬件结构和资源密切相关，对于理解单片机的运行和组成很有帮助。 缺点： 指令和具体的硬件密切相关，缺乏通用性； 采用助记符描述的指令还是不够清晰，代码比较难懂； 使用汇编语言编写程序时，必须熟悉单片机的指令系统、寻址方式、寄存器的设置和使用方法，以及系统的硬件资源等。分散了开发人员用于程序结构和功能上的精力；,伪指令,伪指令，顾名思义，并不是真正的单片机指令。伪指令仅为单片机汇编程序提供某种标记信息，但却是程序中不可缺少的部分。 伪指令与单片机指令的区别如下： 伪指令不能命令CPU执行某种操作，也没有对应的机器代码。 单片机指令能使单片机的CPU执行某种操作，并可以生成对应的机器代码。,起始伪指令ORG,起始伪指令ORG用于标记一个汇编语言程序的开始。 这里，16位地址便是汇编程序块或数据块存放的起始地址。如果省略ORG伪指令，则单片机程序代码将默认从0000H单元开始存放。,标号: ORG 16位地址,使用格式,结束伪指令END,结束伪指令END用于标记一个汇编语言程序的结束 。 这里，标号和表达式都可以省略。在汇编语言程序执行时，END之后所写的任何指令都不予以处理。 一个程序只能有一个END伪指令。,标号: END 表达式,使用格式,等值伪指令EQU,等值伪指令EQU相当于重命名的概念，其采用一个规定的字符名称来代替一个数或特定的汇编符号。 使用伪指令EQU时必须先赋值，后使用，而不能先使用后赋值。另外，给字符名称所赋的值可以是8位数，也可以是16位数。用EQU定义的字符名称不能和汇编语言的关键字同名。,字符名称 EQU 数据或汇编符号 或者 字符名称 = 数据或汇编符号,使用格式,地址赋值伪指令DATA,地址赋值伪指令DATA是用指定的字符名称来代替数据地址或代码地址 。 DATA伪指令在程序中常用来定义数据地址。就功能上来说，伪指令DATA与EQU有些类似。区别如下： EQU伪指令必须先定义后使用，而DATA伪指令则无此限制； EQU伪指令可以把一个汇编符号赋给一个字符名称，而DATA伪指令则不能； DATA伪指令可将一个表达式的值赋给一个字符变量，所定义的字符变量也可以出现在表达式中，而EQU定义的字符则不能这样使用。,字符名称 DATA 表达式,使用格式,字节保存伪指令DB,字节保存伪指令DB用于在单片机内存中保存数据表，只能对程序存储器进行操作 。 其中，8位字节数据表可以是一个或多个字节数据、字符串或表达式。 在数据表中，各项数据用“,”分隔，一个数据项占一个存储单元。 所有的数据项是从标号指定的地址单元开始，将数据表中的字节数据按顺序依次保存。 数据项可以采用十进制、二进制或者十六进制表示。,标号: DB 8位字节数据表,使用格式,字保存伪指令DW,字保存伪指令DW用于在单片机内存中保存双字节数据表，只能对程序存储器进行操作 。 其中，16位字数据表可以是一个或多个字节数据、字符串或表达式。 在数据表中，各项数据用“,”分隔，一个数据项占一个存储单元。 所有的数据项是从标号指定的地址单元开始，将数据表中的字节数据按顺序依次保存。 16位数据要占用两个单元的存储器，高8位数据存入低地址字节，低8位数据存入高地址字节。,标号: ORG 16位地址,使用格式,空间预留伪指令DS,空间预留伪指令DS用于在单片机内存中划分出一定的存储空间用作备用区域，只能对程序存储器进行操作 。 这里，表达式表示了从标号指定的地址单元开始，保留存储单元的个数。,标号: DS 表达式,使用格式,位变量伪指令BIT,位变量伪指令BIT用于给位地址定义一个字符名称 。 其中，位地址需要参考单片机中的定义，字符名称就是位变量。,字符名称 BIT 位地址,使用格式,单片机的指令,51系列单片机一般都遵循8051指令集。 对于单片机汇编语言来说，一条指令通常由操作码和操作数两部分组成。 单片机的指令按照其对应的机器码的长度，可以分为如下3种 ： 单字节指令，其对应的机器码只有一个字节，在单片机的程序存储器中占用1个字节的存储单元。单字节指令的功能明确专一，操作简单。 双字节指令，其对应的机器码为两个字节，第一个字节表示操作码，第二个字节表示操作数。双字节指令在单片机的程序存储器中占用两个字节的存储单元。 三字节指令，其对应的机器码为三个字节，第一个字节表示操作码，后二个字节表示操作数。三字节指令在单片机的程序存储器中占用三个字节的存储单元。,单片机指令的寻址方式,指令的执行是需要操作对象的，单片机指令获取操作对象的方式便是指令的寻址方式。 单片机指令的寻址方式 ，可以分为如下7种 ： 立即寻址 直接寻址 寄存器寻址 寄存器间接寻址 变址寻址 相对寻址 位寻址,立即寻址,立即寻址相当于直接给出操作数，此时的操作数称为立即数。立即数的前面采用标识符“#”来表示，是寻址指令中直接出现的数据。 立即数可以采用不同的表示方式： 十六进制，结尾用字符H来区别； 十进制，结尾用字符D来区别，一般可以省略； 八进制，结尾用字符O来区别； 二进制，结尾用字符B来区别。 在单片机中，立即寻址方式的寻址空间是程序存储器，也就是说立即寻址方式所操作的立即数是存储在指令字节中的。,直接寻址,直接寻址方式相当于将操作数存放的地址告诉指令，此时为了和立即寻址相区别，地址前没有标识符“#”。 在单片机中，直接寻址方式可寻址如下两类存储空间。 片内RAM的低128个字节单元，其地址为00H7FH。这样，在这128位地址的直接寻址方式中，00H代表第0位，01H代表第1位，依次类推； 特殊功能寄存器，其直接地址也可以用特殊功能寄存器的符号名称来表示。直接寻址也是访问特殊功能寄存器的唯一方法。,寄存器寻址,寄存器寻址相当于告诉指令操作数所存放的寄存器，此时，寄存器中的内容作为操作数。 由于寄存器位于单片机CPU的内部，因此采用寄存器寻址的速度相比其他几种寻址方式要快，程序具有较高的运算处理速度。 寄存器寻址可以寻址如下几种 ： 通用寄存器R0R7 累加器A 寄存器AB 数据指针DPTR 在指令的操作数位置上指定寄存器的寻址方式。其中，寄存器的内容作为操作数。采用寄存器寻址方式的指令一般都是一个字节的指令。,寄存器间接寻址,寄存器间接寻址相当于绕了更大的弯，此时数据存放在RAM中，而该RAM的地址放在寄存器中。 这样，通过访问寄存器来获得RAM中操作数的寻址方式便是寄存器间接寻址。 在单片机中，寄存器间接寻址可以访问如下所述的存储空间。 片内RAM的低128个字节单元，此时需要使用R0、R1作为间接寻址的寄存器； 外部RAM，如果采用R0、R1作为间接寻址的寄存器，可寻址256个单元； 外部RAM，如果采用16位的DPTR作为间接寻址的寄存器，可寻址外部RAM的完整64KB地址空间。 在寄存器间接寻址的指令中，寻址的寄存器前需要加“”标识符。这样可以和寄存器寻址相区别。,变址寻址,变址寻址提供了16位地址的寻址能力，其采用基址寄存器加变址寄存器方式来寻址。其中，基址寄存器为DPTR或PC，变址寄存器为累加器A，用于存放地址偏移量。 在单片机中，变址寻址方式一般常用于访问程序储存器中的数据表格。 变址寻址共有两种形式 ： MOV A, A+DPTR：其功能是将累加器A的内容与数据指针DPTR的内容相加形成操作数的地址，即程序储存器的16位地址。该指令取此地址中的内容送入累加器A中，指令的操作码为93H，如图3-7所示。 MOV A, A+PC：其功能是将累加器A的内容与PC的内容相加形成操作数的地址，即程序储存器的16位地址。该指令取此地址中的内容送入累加器A中，其操作码为83H。,相对寻址,相对寻址是根据指定地址的偏移量，然后从当前PC值跳转到偏移量所指向的地址的方式。 这里，地址偏移量为带符号的8位二进制数，其取值范围为-128+127。 因此，相对寻址可以寻址当前PC的-128127之间的某段程序存储器。,位寻址,51系列单片机一般都遵循8051指令集。 对于单片机汇编语言来说，一条指令通常由操作码和操作数两部分组成。 单片机的指令按照其对应的机器码的长度，可以分为如下3种 ： 单字节指令，其对应的机器码只有一个字节，在单片机的程序存储器中占用1个字节的存储单元。单字节指令的功能明确专一，操作简单。 双字节指令，其对应的机器码为两个字节，第一个字节表示操作码，第二个字节表示操作数。双字节指令在单片机的程序存储器中占用两个字节的存储单元。 三字节指令，其对应的机器码为三个字节，第一个字节表示操作码，后二个字节表示操作数。三字节指令在单片机的程序存储器中占用三个字节的存储单元。,位寻址,位寻址是特别为位操作区域提供的寻址方式，在指令中直接给出位地址即可。 51系列单片机中，可以位寻址的区域如下： 片内RAM的20H2FH单元，共168=128位。可直接使用位地址来表示，例如，20H单元的07位的位地址为00H07H。也可以使用RAM地址加位序号表示，例如2AH.1表示2AH单元的D1位。 可位寻址的特殊功能寄存器相应位，这些位均有特定的名称，因此可以直接采用位名称来表示，也可以采用寄存器符号加位序号表示，例如PSW.3表示PSW寄存器中的D3位。,单片机的指令集,51系列单片机的指令系统提供了111条指令。 按照指令所执行的操作可以细分为如下5类： 数据传送类，共29条指令； 算术运算类，共24条指令； 逻辑运算及移位类，共24条指令； 控制转移类，共17条指令； 位操作类，共17条指令。 详细的指令集可以参阅书中列表。,单片机汇编语言的程序结构,程序结构就是程序指令的组织方式。 单片机汇编语言程序大致可以分为5种程序结构 ： 顺序结构 分支结构 循环结构 子程序结构 查表结构,顺序结构,顺序结构程序是按照指令的书写顺序来执行的程序结构，相当于人们在作事情时，严格按照一个计划表来执行。 顺序结构是一种无分支的直线型程序结构，一种最简单、最基本的程序。,01 ORG 0200H ;汇编程序起始指令 02 MOV A, 32H ;将单字节数据存入累加器A中 03 MOV B, #100 ;分离出百位数 04 DIV AB 05 MOV R5, A ;百位数送入寄存器R5 06 XCH A, B ;余数存入累加器A中 07 MOV B, #10 ;分离出十位和个位 08 DIV AB 09 SWAP A ;十位存入高字节 10 ADD A, B ;低位存入低字节中 11 MOV R6, A 12 END ;汇编程序结束命令,在该程序中，单字节十六进制数据在0255之间，存放在单片机RAM的32H中。首先将其除100后，商为百位数，余数除以10，商为十位数，余数为个位数。程序转换后，百位数存放于R5中，十位和个位分别存放于R6的高位和低位字节中。,分支结构,分支结构是一种判断形式的程序结构，相当于人们在作事情时，根据判断的结果来觉得后面做那件事。分支结构的程序判断条件的满足与否，产生一个或多个程序分支，以实现不同的程序走向。 分支结构按照采用指令的不同而分为两类： 双分支结构。这类分支结构主要采用有条件转移指令JC、JB等，比较条件转移指令CJNE等和累加器A判断指令JZ等。当给定的条件成立时，执行分支程序1，否则执行分支程序2。 多分支结构。这类结构主要采用散转指令JMP，根据运算的结果指在多个分支中选择一个执行的程序结构。,分支结构示例,在该程序中，16位双字节数存放在通用寄存器R3和R4中。首先，对低字节数取补，然后判断其结果是否为0，如果为0，则对高字节数进行取补，即取反加1，否则直接取反就可以了。程序将求补以后的结果存放于地址21H、22H中。,01 ORG 0200H ;汇编程序起始命令 02 MOV A,R4 ;低字节送入累加器A 03 CPL A ;取反 04 ADD A,#01H ;加1 05 MOV 22H,A ;将结果送入地址22H 06 JZ ZERO ;如果A的值为零则转向ZERO 07 MOV A,R3 ;高字节送入累加器A 08 CPL A ;取反 09 MOV 21H,A ;将结果送入地址21H 10 SJMP FEND ;转结束 11 ZERO: MOV A,R3 ;高字节送入累加器A 12 CPL A ;取反 13 INC A ;加一 14 MOV 21H,A ;将结果送入地址21H 15 FEND: 16 END ;程序结束,循环结构,循环结构是一种重复执行某段代码的程序结构，相当于人们在作事情时，在一段时间内进行重复性的工作。一个典型的循环程序由4部分组成，即循环初始化部分、循环处理部分、循环控制部分和循环结束部分。 初始化部分：主要用于设置循环的次数、有关的工作单元清零、变量设置和地址指针设置等循环初始参数。 循环处理部分：也称为循环体，这是循环结构的主要代码段，在程序运行时将重复执行。 循环次数控制部分：主要用于控制循环的次数，防止出现死循环。循环次数控制部分一般由两个单元组成，修改控制变量和判断循环结束。循环控制变量可以采用循环递减计数法，即每循环一次，控制变量减1，并判断是否为0，若不为0，则继续执行循环体程序，否则结束循环体的执行；也可以采用条件控制，即判断结束条件是否成立，如果不成立，则继续执行循环体，否则，结束循环。 结束部分：当循环处理部分执行完毕后，需要对计算结果进行处理和保存，已供后面的程序使用。,循环转移指令,在51系列单片机的指令系统中，提供了如下两条循环转移指令： DJNZ Rn,LOOP：这里采用工作寄存器Rn为控制寄存器。控制寄存器的计数方式一般都是减1计数，即每循环一次，Rn自动减1计数，同时判断寄存器Rn是否为0，若不为0，继续执行循环；若为0，则结束循环程序的执行。 DJNZ Direct,LOOP：这里采用直接寻址单元Direct作为控制寄存器。控制寄存器的计数方式一般都是减1计数，即每循环一次，Direct单元自动减1计数，同时判断Direct单元是否为0，若不为0，继续执行循环；若为0，则结束循环程序的执行。,循环结构示例,在程序中，采用了比较和交换的方法来依次对比各个数据。 数据块的首地址为10H，先读取第一个数据与第二个数据，把第一个数据作为基准送入累加器A，进行比较。如果基准数大，则不作交换，再取下一个数进行比较；如果基准数小，则将数值大的取代原来的基准数，即相当于做一次数据交换。 然后，再以新的基准数与下一个数进行比较，直至全部比较完毕。这里的基准数始终保持为最大的数值，因此，全部比较完毕后，累加器A中的基准数即是数据块中的最大值。最后将最大值保存在通用寄存器R2中。,01 ORG 0200H 02 MOV R0,#10H ;数据块首地址送入R0 03 MOV A,R0 ;取第一个数作为基准数送入累加器A 04 MOV R1,#0AH ;比较次数10=0AH送入R1 05 LOOP1: INC R0 ;修改地址指针，使其指向下一个地址单元 06 MOV 20H,R0 ;将要比较的数暂存于20H单元 07 CJNE A,20H,CHK ;两个数进行比较 08 CHK: JNC LOOP2 ;如果A大，则转换 09 MOV A,R0 ;如果A小，则将较大的数送入A 10 LOOP2: DJNZ R1,LOOP1 ;R1减1，如果其不为0，则继续循环 11 MOV R2,A ;比较完毕，存结果 12 END,子程序结构,子程序结构是一种模块化的程序设计思想，其将某些运算和操作设计成可被其他程序调用的子程序段，需要的时候直接调用这些程序段即可。一般来说，调用子程序的程序称为主程序，调用子程序的过程称为子程序调用。子程序执行完后返回主程序的过程称为子程序返回。使用子程序可以使代码的结构清晰，也便于程序的移植和重复使用。 51系列单片机指令集中提供了两个指令可以用来调用子程序，其使用格式如下： LCALL ADDR16：这条指令称为长调用指令，指令的操作数ADDR16给出了子程序的16位入口地址。 ACALL ADDR11：这条指令称为绝对调用指令，其中的操作数ADDR11提供了子程序的低11位入口地址，这个地址和程序计数器PC的高5位并在一起构成16位的子程序调用地址，即子程序的入口地址。,子程序执行的步骤,子程序在执行时，需要经过如下几步： 首先将程序计数器PC中的内容压入堆栈，即断点保护。程序计数器PC中为调用指令下一条指令地址，称为断点地址。 然后，将调用地址送入程序计数器PC中，使程序跳转到子程序的入口地址处开始执行。 子程序执行完毕后，通过返回指令RET返回。指令RET将堆栈中存放的返回地址（即断点地址）弹出堆栈，送回到程序计数器PC中，使程序返回到主程序的断点处继续向下执行。,子程序结构示例,在子程序中，两个BCD码数据均按照高位字节数存放于低地址单元。运算时，相加运算则从低位字节数开始，R0、R1指针在运算前均指向最高字节数的地址。因此，需要转换成指向最低字节数的地址，然后进行相加运算。相加的结果BCD码和数存入R0指针的内部RAM中，即原被加数单元。,01 BCDADD: PUSH PSW ;现场保护 02 PUSH A 03 MOV PSW,#00H ;选择组0 04 MOV A,R0 ;从低字节开始相加 05 ADD A,R2 06 MOV R0,A 07 DEC R0 08 MOV A,R1 ;加数首地址 09 ADD A,R2 ;加字节数 10 MOV R1,A 11 DEC R1 12 CLR C ;C清零 13 ADDA: MOV A,R0 ;开始两数相加 14 ADDC A,R1 15 DA A ;BCD码调整 16 MOV R0,A ;存和数 17 DEC R1 18 DEC R0 19 DJNZ R2,ADDA ;判断 20 JNC ADDB ;若(C)=0则转向ADDB 21 MOV A,#00H ;清A为0 22 ADDC A,#00H ;若(C)=1，则最高位进位 23 MOV R0,A 24 ADDB: POP A ;现场恢复 25 POP PSW 26 RET ;子程序返回,查表程序结构,查表程序结构是在一个已知的数据表中查找数据的