第四章80C51单片机汇编语言程序设计090401

第四章汇编语言程序设计 高级语言如C 汇编语言如MCS 51指令 汇编 目标文件 按照语法格式编写源程序 ASM C 按照语法格式将源程序翻译成机器代码 计算机识别的二进制代码 OBJ 编译 目标文件 本章结构 4 1单片机程序设计语言概述4 5单片机汇编语言伪指令4 4汇编语言编辑和汇编4 2汇编语言程序的基本结构形式顺序程序结构分支程序结构循环程序结构4 3汇编语言程序设计举例 一 程序设计语言及语言处理程序 程序设计语言分 机器语言 汇编语言和中高级语言1 机器语言 上KEIL仿真器 看反汇编界面 硬件识别 二进制 无需翻译 直接执行 面向机器 速度快 效率高 难以辨认和记忆 易错 难修改 4 1概述 地址机器码源程序ORG2000H2000H7830MAIN MOVR0 30H2002HE6MOVA R0 2 汇编语言 由字母 数字符号组成 翻译成机器语言再由CPU执行 面向机器 编译后执行速度接近机器语言 易读 不易错 但必须熟悉指令系统 移植性差 程序精细 具体 结构紧凑 运行时间精确 高效 运算量大 实时性要求高时常用汇编 地址机器码源程序ORG2000H2000H7830MAIN MOVR0 30H2002HE6MOVA R0 3 中高级语言 面向过程和面向对象 参照数学语言又类似日常会话语言 高级语言中 一条高级语言指令 代替几 上百条汇编指令 直观 易学 便于移植 由编译器负责 也需经过编译 解释成机器代码后执行 C BASIC C 4 1 3 汇编语言特点及其格式P77 1 汇编语言的语句格式标号 操作码操作数 注释BEGIN MOVA 50H 将立即数50H给A1 标号 用户定义的符号地址 便于查询和修改程序 在汇编时自动生成与该语句翻译成机器码存放在ROM单元地址相对应的16bit数 ORG0000H 伪指令定义起始地址LJMPMAIN 跳转至主程序ORG0030HMAIN MOVA 0F0H 主程序入口 4 1 3 汇编语言特点及其格式P77 1 汇编语言的语句格式标号 操作码操作数 注释BEGIN MOVA 50H 将立即数50H给A1 标号命名规定 1 8个ASCII码 首字符为字母 不可用已经定义的符号作为标号 如助记符等 标号后跟着冒号 同标号在一个程序只能定义一次 标号可以省略不用 指令前是否有标号取决于本程序其他语句是否要访问此指令 4 1 3 汇编语言特点及其格式P77 1 汇编语言的语句格式标号 操作码操作数 注释BEGIN MOVA 50H 将立即数50H给A1 标号举例 错误的标号正确的标号1BT LooP2 BEGINSTAB TB 5T TAB CE ADD Q 2 操作码 规定指令所执行的操作 汇编指令中不可缺少的部分 在汇编时自动生成机器码 4 1 3 汇编语言特点及其格式P77 1 汇编语言的语句格式标号 操作码操作数 注释BEGIN MOVA 50H 将立即数50H给A3 操作数 是参加运算的数据或者数据的地址 通常有单操作数 双操作数和无操作数三种情况 如果是双操作数 则操作数之间 要以逗号隔开 1 十六进制 二进制和十进制形式的操作数表示 注意后缀 十六进制 后缀 H 二进制 后缀 B 十进制 后缀 D 也可省略 若十六进制的操作数以字符A F中的某个开头时 则需在它前面加一个 0 以便在汇编时把它和字符A F区别开来 4 1 3 汇编语言特点及其格式P77 1 汇编语言的语句格式标号 操作码操作数 注释BEGIN MOVA 50H 将立即数50H给A3 操作数 2 工作寄存器和特殊功能寄存器的表示采用工作寄存器和特殊功能寄存器的代号来表示 也可用其地址来表示 例如 累加器可用A 或ACC 表示 也可用0E0H来表示 0E0H为累加器A的地址 3 美元符号 的使用用于表示该转移指令操作码所在的地址 例如 如下指令 JNBF0 与如下指令是等价的 HERE JNBF0 HERE 4 1 3 汇编语言特点及其格式P77 1 汇编语言的语句格式标号 操作码操作数 注释BEGIN MOVA 50H 将立即数50H给A4 注释 解释说明 增加可读性 汇编时不产生任何机器码5 分界符 冒号 用于标号之后 空格 用于操作码和操作数之间 逗号 用于操作数之间 分号 用于注释之前 一 汇编语言语句的种类和格式 汇编语言语句包含两种基本类型 指令语句和伪指令语句1 指令语句 前面已经讲解 每一条指令语句在汇编时都产生一个指令代码 机器代码2 伪指令语句 后面讲解 是为汇编服务的 在汇编时没有机器代码与之对应 4 5单片机汇编语言伪指令P93页 地址机器码源程序无代码对应ORG2000H2000H7830MAIN MOVR0 30H2002HE6MOVA R0 二 汇编语言伪指令1 ORG 起始伪指令Origin 指明程序和数据块起始地址 指令地址机器码源程序ORG2000H2000H7830MAIN MOVR0 30H2002HE6MOVA R0 ORG3000H3000H23DB23H 100 A 3001H643002H41 2 END汇编结束伪指令 P94例 START END3 EQU 赋值伪指令 为标号或标识符赋值EquateX1EQU2000HX2EQU0FHMAIN MOVDPTR X1ADDA X2 P954 DB 定义字节伪指令 DefineByte8bit例 DB12H 100 A 存储 00010010 01100100 010000015 DW 定义双字节伪指令 DefineWord16bit例 DW2030H 8CH AB 存储 001000000011000000000000100011000100000101000010 P956 DS定义存储区伪指令DEFINESTORAGE从指定地址开始保留指定数目的字节单元备用 7 BIT位定义伪指令把一个可位寻址的位单元赋值给所规定的字符名称 一 什么叫编辑和汇编 1 编辑 编写程序的过程叫编辑 编写完的程序存成的文件叫源文件 用汇编语言编写的程序 叫汇编语言源程序 存成 ASM 类型的文件 汇编源文件 2 汇编 汇编语言源程序 翻译 成机器代码的过程 称为 汇编 需要汇编的原因 汇编语言无法被单片机识别并运行 4 4汇编语言源程序的编辑和汇编P91 二 手工汇编 人工查表翻译指令 但遇到的相对转移指令的偏移量的计算 要根据转移的目标地址计算偏移量 不但麻烦 且容易出错 4 4汇编语言源程序的编辑和汇编P91 用编辑软件进行源程序的编辑 编辑完成后 生成一个ASCII码文件 扩展名为 ASM 然后在微计算机上运行汇编程序 把汇编语言源程序翻译成机器代码 交叉汇编 汇编后的机器代码是在另一台计算机 这里是单片机 上运行 三 机器汇编与交叉汇编 四 单片机软件设计 MCS 51单片机的应用程序的完成 应经过三个步骤 1 在微计算机上 运行编辑程序进行源程序的输入和编辑 2 对源程序进行交叉汇编得到机器代码 3 通过微计算机的串行口 或并行口 把机器代码传送到用户样机 或在线仿真器 进行程序的调试和运行 4 4汇编语言源程序的编辑和汇编P91 单片机软件设计三步曲 机器编辑 交叉汇编 串行传送 过程图见教材92页 单片机的开发过程 程序设计基本方法 在能完成规定的功能任务基础上还要求 执行速度快 占用内存少 条理清晰 阅读方便 便于移植 巧妙而实用 步骤 1 分析问题 确定算法 分配存储单元2 画出程序流程图3 编写汇编语言源程序4 汇编并调试程序 流程图符号和说明 4 2汇编程序的基本结构 顺序程序结构分支程序结构单分支程序结构多分支程序结构循环程序结构另外 再加上广泛使用的子程序和中断服务子程序 汇编程序基本结构流程 4 2 1顺序程序结构 是汇编语言程序的最简单也是最基本的程序结构 程序执行时一条接一条地按顺序执行指令 无分支 循环以及调用子程序 ORG0000HLJMPMAINORG0030HMAIN MOVA 30HADDA 58HMOV30H ASJMP 顺序程序结构分析 找出关键的执行实际功能操作的指令 然后将其前面与该指令相关的指令规类为该指令的前期配置指令来分析 需要对指令占用的资源和操作的影响有全局的把握 MOVR0 52HDECR1MOVA R0MOVR1 55HMOVA R0ADDCA R1MOVA R0ADDCA R1MOV R0 AADDA R1MOV R0 AMOV20H CMOV R0 ADECR0DECR0DECR1 4 2 2分支程序结构 程序分支是通过转移指令实现的 也称为选择结构 可分为单分支和多分支两类 单分支程序结构 通过条件转移指令实现 即根据条件对程序的执行进行判断 满足条件则进行程序转移 不满足条件就顺序执行程序 可用指令JZ JNZ CJNE DJNZ JC JNC JB JNB JBC 图4 2 2分支程序结构流程图 多分支程序是首先把分支程序按序号排列 然后按序号值进行转移 指令 JMP A DPTR 1 单分支程序结构 在MCS 51指令系统中 通过条件判断实现单分支程序转移的指令有 JZ JNZ CJNE DJNZ等 此外还有以位状态作为条件进行程序分支的指令 如JC JNC JB JNB JBC等 使用这些指令可以完成0 1 正 负 以及相等 不相等作为各种条件判断依据的程序转移 多重单分支结构是单分支的扩展形式 通过一系列条件判断 进行逐级分支 程序分析题 书P80页例子 先不看题意分析功能 START CLRC 9 为实现无借位减法MOVDPTR ST1 4 DPTR初值为ST1MOVXA DPTR 8 A从 DPTR得到 ST1 MOVR2 A 7 R2为A复制INCDPTR 3 DPTR 1后的值5 为ST2MOVXA DPTR 2 A从 DPTR得到6 A ST2 SUBBA R2 1 看到减法A R2 10 为 ST2 ST1 JNCBIG1 11 判转分支 条件C 0 XCHA R2 A1 C 0 A放大数 ST1 BIG0 INCDPTR A2 B3 DPTR 1 为ST3MOVX DPTR A A3 B4 存A 大数 入ST3RET 子程序返回BIG1 MOVXA DPTR B1 C 0 A放大数 ST2 SJMPBIG0 B2 转至BIG0 例题 已知X Y均为8位二进制有符号数 分别存在30H 31H中 试编制能实现下列符号函数的程序 有符号数 补码形式 10000000b为 12811111111b为 100000001b为 101111111b为 127 实现程序如下 2 多分支程序结构 常使用JMP A DPTR指令1 JMP A DPTR与数据表配合 数据表存相对地址 范围有限 256字节 2 JMP A DPTR与转移指令配合 A中值为序号与转移指令字节数的乘积 3 利用RET指令 通过堆栈操作实现 将分支地址从入口地址表取出后 压入堆栈 利用RET指令赋予PC分支地址 1 JMP A DPTR与数据表配合 执行完JMP指令 直接就跳转至分支程序 MOVA n n为分支程序序号MOVDPTR JMPTABMOVCA A DPTRJMP A DPTRJMPTAB DBROUT00 JMPTABDBROUT01 JMPTAB DBROUTn JMPTAB 2 JMP A DPTR与转移指令配合例 128种分支转移程序 功能 根据入口条件转移到128个目的地址 入口 R3 转移目的地址的序号00H 7FH 出口 转移到相应子程序入口 执行完JMP指令 程序跳转至分支入口表后再次跳转 说明 此程序要求128个转移目的地址 ROUT00 ROUT7FH 必须驻留在与绝对转移指令AJMP相同的一个2KB存储区内 RL指令对变址部分乘以2 因为每条AJMP指令占两个字节 结构示意图 散转指令 转向0分支 转向1分支 转向n 1分支 转向n分支 K 0 K 1 K n 1 K n 3 利用RET指令 通过堆栈操作实现 MOVDPTR BRTABBRTAB MOVA R0DWROUT00RLADWROUT01MOVR1 A INCADWROUT127MOVCA A DPTRPUSHACCMOVA R1MOVCA A DPTRPUSHACCRET分支程序入口地址压入堆栈 再利用返回指令将存入堆栈中的地址赋给PC 从而实现分支程序跳转 4 2 3循环程序 在程序运行时 有时需要连续重复执行某段程序 可以使用循环程序 其结构包括四部分 1 置循环初值2 循环体 循环工作部分 3 修改循环参数4 循环控制部分 循环判断 循环程序按结构形式 有单重循环与多重循环 在多重循环中 只允许外重循环嵌套内重循环 不允许循环相互交叉 也不允许从循环程序的外部跳入循环程序的内部 b 嵌套正确 c 交叉不正确 多重循环示意图 循环结构程序流程图 循环结构各部分功能说明 初始化 建立循环初始值 如初始化地址指针 设置循环次数计数器及其他循环参数的起始值等 循环体 程序中反复要执行的部分 循环修改 对参加运算的数据或地址指针进行恰当的修改 循环控制 保证循环程序按规定的循环次数或控制循环的条件进行循环 常用条件转移语句组成 如DJNZ 结束 处理循环结果 储存结果 循环程序设计举例例 有一数据块从片内RAM的30H单元开始存入 设数据块长度为10个单元 根据下式 X 2X 0Y 100X 0求出Y值 并将Y值放回原处 X 2X 0解 设置一个计数器控制循环次数 每处理完一个数据 计数器减1 程序流程如图4 8所示 读程序题 ENTR MOVR0 data 3 初值配置MOVDPTR buffer 3 初值配置MOVR1 20H 3 初值配置LOOP MOVA R0 4 取数到ACLRC 4 无借位减法SUBBA 24H 4 R0 24HJZLOOP1 4 条件分支 A 0跳转退出循环 MOVA R0 4 A 0 操作为 R0存入bufferMOVX DPTR A 4 循环体主操作INCDPTR 2 控制变量修改INCR0 2 控制变量修改DJNZR1 LOOP 1 找出循环控制语句 确定范围LOOP1 RET 4 2 4子程序设计 一 子程序设计原则和应注意的问题一种能完成某一特定任务的程序段 其资源要为所有调用程序共享 因此 子程序在结构上应具有独立性和通用性 在编写子程序时应注意以下问题 1 子程序的第一条指令的地址称为子程序的入口地址 该指令前必须有标号 2 主程序调用子程序两条子程序调用指令 1 绝对调用指令 ACALLaddr11 2 长调用指令 LCALLaddr16 后续 4 2 4子程序设计 3 注意设置堆栈指针和现场保护 接上 4 最后一条指令必须是RET指令5 子程序可以嵌套 即子程序可以调用子程序6 在子程序调用时 还要注意参数传递的问题子程序的基本结构MAIN MAIN为主程序或调用程序标号 SUB PUSHPSW 现场保护LCALLSUB 调用子程序PUSHACC 子程序处理程序段POPACC 现场恢复 POPPSW RET 最后一条指令必须为RET 4 3应用程序设计举例 一 运算类程序在MCS 51指令系统中 给出了单字节的加 减 乘 除算术运算指令 但实际应用中还常用到双字节及多字节的算术运算程序 下面通过例子分析多字节算术运算程序的编写方法 均是以子程序形式给出 1 多字节无符号数加法程序例题 设被加数低位地址由R0指出 加数低位地址由R1指出 字节数在R2中 运算结果的和数依次存入原被加数单元 最高进位位存入用户标志F0解题思路 抽象简化题目为 R0取被加数 R1取加数 结果存回 R0 R2次进位相加后 F0存放最终进位CY 从低位开始 每个字节执行带进位相加 直到循环完R2个字节 用循环程序编写 入口 R0 R1 R2出口 从R0开始的R2个字节核心指令 ADDC循环控制DJNZR2 rel MBADD PUSH02HPUSHACCCLRCADD1 MOVA R0ADDCA R1MOV R0 AINCR0INCR1DJNZR2 ADD1MOVF0 CPOPACCPOP02HRET 保留被加数地址 清进位标志CY 做带进位加法 存入部分和 修改指针 恢复和数的低位地址 保存 2 多字节十进制加法程序条件同上例解题思路 与多字节无符号数加法子程序一样 从低位字节开始 每个字节执行带进位相加 直到执行完R2个字节 不同的是 执行完加法后还要进行十进制调整 程序参上 3 多字节二进制乘法程序例见书P85页解题思路 MUL只是单字节乘法 多字节乘法就要按照乘法式子来做 分解成多个单字节的乘加运算 但要注意处理部分积相加产生的进位 4 多字节二进制除法程序 思考 例见书P86页解题思路 DIV只是单字节除法 多字节除法就利用移位相减来实现 二 定时程序 1 单循环定时程序 单片机频率为6MHz 例MOVR5 TIMELOOP NOP 单周期指令NOPDJNZR5 LOOP 双周期指令分析 循环体程序 包括判转指令 共4机器周期 假设单片机频率为6MHz 则可算出1个机器周期为12 6 2 s 所以一次循环时间为8 s 总共则为TIME 8 s 二 定时程序 2 多重循环定时程序 单片机频率为6MHz 例MOVR5 TIME1LOOP2 MOVR4 TIME2 单周期指令LOOP1 NOP 单周期指令NOPDJNZR4 LOOP1 双周期指令DJNZR5 LOOP2 双周期指令RET公式 循环体时间 TIME2 4 2 1 TIME1 2 s总时间 循环体时间 4 s 三 查表程序 1 查表指令MOVCA A DPTR 变址寻址MOVCA A PC对比记忆 相同点 访问程序空间仅有的2个指令 A为变址寄存器 又为目的操作数 不同点 DPTR可以预先赋初始值 并可以修改 但PC值为当前指令下一条指令的地址值 所以两者范围不同 前者为64K 后者256 三 查表程序 2 查表程序设计查表程序具有数据补偿 修正 计算 转换等各种功能 具有程序简单 执行速度快等优点 查表就是根据自变量x 在表格中寻找y 使y f x 对于单片机程序而言 自变量x放在A中 表格存放在程序空间里 DPTR指向表格首字节 使用MOVC语句来找寻Y 三 查表程序 3 查表例程例 子程序的功能为 根据累加器A中的数x 0 9之间 查x的平方表y 根据x的值查出相应的平方y x和y均为单字节数 地址子程序2000hSQR ADDA 01H2002hMOVCA A PC2003hRET2004hDB00H 01H 04H 09H 10HDB19H 24H 31H 40H 51H关键在表格 注意表格内每个数据占的字节数 思考 用MOVCA A DPTR改写 三 查表程序 3 查表例程例 子程序的功能为 根据累加器A中的数x 0 9之间 查x的平方表y 根据x的值查出相应的平方y x和y均为单字节数 地址子程序2000hSQR ADDA 01H2002hMOVCA A PC2003hRET2004hDB00H 01H 04H 09H 10HDB19H 24H 31H 40H 51H关键在表格 注意表格内每个数据占的字节数 思考 用MOVCA A DPTR改写 三 查表程序例 根据存放在A中的按键码 跳至键处理子程序入口 P91MOVDPTR BSBS DBRK0LRLADBRK0HMOVR2 ADBRK1LMOVCA A DPTRDBRK1HPUSHACCDBRK2LMOVA R2DBRK2HINCADBRK3LMOVCA A DPTRDBRK3HMOVDPH ACC子程序入口地址表POPDPLCLRAJMP A DPTR 四 代码转换类程序 1 二进制数与BCD码之间的转换根据定义 采用 除十留余 的方法 或者采用 DAA 方式处理 9 就 6 2 二进制码与ASCII码之间的转换多采用查表法实现 例单字节二进制数 0 FFH 转换为双字节BCD数 0 255 入口 A 二进制数出口 存入R0所指定的单元占用资源 A B R0BINBCD MOVB 100DIVAB A 百位数MOV R0 A INCR0 MOVA 10 XCHA B DIVAB A 十位数 B 个位数SWAPA 十位移到高半字节ADDA B 形成十位和个位压缩的BCD码MOV R0 ARET 例ASCII码转换为十六进制数解 小于等于9的数的ASCII码减去30H得到这个十六进制数 大于9的数的ASCII码减去37H得到对应的十六进制数ASCHIN