MCS-51单片机的指令系统ppt课件

选择，第1、2章MCS-51单片机命令系统和计时，本章内容：命令格式；命令的功能命令执行时包含的操作；命令的长度，执行时间。选择，2，本章目录：2.0冲击器，时钟电路和CPU的定时2.1命令系统概述2.2寻址方法2.3数据传输命令2.4逻辑运算和移位命令2.5控制传输和移位操作命令2.6位操作命令2.7汇编语言配置和伪命令，选择，3，MCS-51内部高增益逆相、xtal1、xtal2、机器周期；指示周期。返回、选择、5、时钟周期t:由外部确定或外部输入时钟确定的计时的最小时间单位。其值是石英振荡器频率fosc的倒数。例如，如果：在单芯片外部连接12MH的晶体，则单芯片微型计算机的系统时钟频率为12M，时钟周期为1/12s。、t、选择、6、机器周期：是完成特定功能所需的时间。机器周期由12个时钟周期组成，为了便于说明，分为6个状态(S1-S6)，每个状态分为P1和P2两个位。两者：S1 P1、S1、S1、s22、s31、s3p 2.s6p1，s6p2时间图中描述时间参数的排序方法，、T、S2、S6、S5、S4在MCS-51系统中，每个命令包含不同的机器循环。分别是：1，单机周期命令。2、双机周期命令；3，4机器周期命令。选择，8，假设：如果使用12M水晶共享器，则机器循环为1/12s 121=1s；两个机器周期为1/12s 122=2s。4个机器周期为1/12s124=4s。可见命令的计算速度与所包含的机器循环数有关。机器周期越少，执行速度越快。(MCS-51单芯片命令为4个机器周期时除外，其他为单周期和双周期命令)，可选，9，命令的字节数：MCS-51单字节(占用1个ROM存储单元-1字节)；2字节(使用2个ROM存储单元-2字节)；3字节命令(使用3个ROM存储单元-3字节)。返回，ROM，ROM，ROM，单字节命令，双字节命令，3字节命令，选择，10，问题：命令的字节数和命令执行时间是什么关系？指令中的字节数越多，执行时间就越长吗？指令的字节数越少，执行速度越快吗？要回答此问题，命令执行定时、选择、11、命令功能：在程序存储ROM中仅使用一个存储单元。在第一有效(S2P1)中，ROM读取命令的操作码，将其发送到命令寄存器IR，然后解码执行。在第二次有效时阻止PC 1，使第二次读数无效。(a)单字节单周期命令计时，机器周期，opcode读取1，读取操作无效，ALE，返回ale信号相当于从ROM中读取命令。因此，CPU可以在一个机器周期中执行两次手指操作。3.对于单字节单周期命令，CPU在解码后封住PC，取消第二个手指(实际命令的后半部分不执行任何操作)。选择、13、命令特征：命令长度为2字节，存储在ROM旁边的2个单元中。要完全执行此类命令，必须在ROM中读取操作码两次。，OP2-2，OP2-1，n 1n，程序ROM，PC，(2)双字节单周期命令定时，返回，选择，14，ALE首次有效时，CPU在ROM的n单元中执行命令第二次有效时，ROM的单元n 1将指令的第二个字节OP2-2发送到IR解码，生成相应的操作，然后在S6P2上完成此指令的执行。S1，S2，S6，S5，S4，S3，机器周期，opcode读取，opcode 2读取，如果：INCDPTRDPTR是两个8位寄存器，则添加1完成步骤2。第一阶段DPL加1，DPL加1，第二阶段DPH加1。课本：见502页附表ii。(3)单字节双循环命令定时、返回、选择，16，在指令周期的第一天删除ROM的操作码op，并在IR解码后将其识别为单字节双循环命令。一边运行此命令，如果接下来的三次事件有效，则切断PC 1，在第二个机器周期的S6P2中完成操作。S1、S2、S6、S5、S4、S3、机器周期1、读取操作码、错误读取、S1、S2、S6、S5、S4、S3、错误读取4、双字节单循环指令；2，1字节双周期指令；5、双字节双周期指令；3，1字节4周期说明；6，3字节双循环指令。返回，选择，18，2.1MCS-51命令系统概述，MCS-51包含111个命令，长度(字节数)和执行时间(命令周期)各不相同。2.1.1命令格式2.1.2命令的三种表示2.1.3命令的字节数2.1.4命令的分类、继续、选择、19，2.1.1命令格式：命令格式：现有命令的结构。opcode、操作数或操作数地址。操作码和操作数(或操作数地址)。例如mova、# 0ff hada、r0、返回、选择、20、指令是标识命令的标记。1，二进制表示法： (以累加器的内容08H为例)0000001b操作码op(加)00100100B操作数DATA(08H)特征：直接存储在程序内存ROM中、由CPU直接识别、执行的命令形式缺点：修改的手动阅读、记忆和调试不容易。2.1.2命令的三种表示法：选择、21，2、十六进制表示法：二进制格式的简化。在少数环境(如00100100 b24 h 0000010000b 08h实验室)中，此表单可以用作输入程序的辅助工具。但是，这种形式的命令格式必须由相应的监视程序翻译为二进制“机器代码”，然后保存在程序内存中并执行。二进制表示法十六进制表示法，选择，22，3，指令的“助记符”方式(“装配格式”):00100100 b24 h 00001000b08 hadda hada，#08H表示英文单词或字母，数字表示指令功能易于阅读、写作和沟通。此“程序集”格式的命令必须“翻译”为二进制格式的“机器代码”，然后才能被CPU识别和执行。程序员首先使用汇编格式编写汇编语言源程序，然后使用汇编程序“编译”为二进制机器代码，传送到微控制器ROM单元，并在CPU上运行。二进制表示的十六进制数取决于程序集格式、返回、选择、23，2.1.3指令中的字节数，以及指令在程序内存ROM中占用的字节数(取决于指令系统中的寻址方式)。分为1字节、2字节和3字节。单字节命令(49个):无操作数，2个操作数。没有操作数：例如，INCDPTR10100011BINCA00000100B 特征:操作数隐含在操作码中。包含操作数寄存器名称的单字节命令，如MOVA，R011101000BMOVA，r 11101001 b特征:寄存器名称是指令的最后3位，以3位代码的形式。，选择，24，双字节命令(46个):分为两个方案。命令包含一个操作数。例如，装配格式：mova，#data机器代码：01110100Bdata或：78H，#data，n，n 1，MOVA，#data，双字节命令还保存程序存储，8位操作数编辑格式：MOVA，直接机器代码：E5H，直接例如：MOVA，20H；RAM20H中的数据为A、n、n 1、mova、direct、8位RAM地址、选择、26、3字节指令(16条):指令的操作数为2字节。MOVDPTR、# data 16100100b、data15-8、data7-0指令分别包含一个字节的操作数和一个字节的操作数地址。Movndirect，# data示例：mov20h、# 0fh、# movdtr、# data 16、movndirect、# data、3字节命令在内存中的存储方式图，选择，如表所示，命令的字节数和命令周期不是等价关系。根据返回、选择、28，2.1.4命令的分类、命令的功能，可以将111命令分为5个主要类别。1、数据传输类命令2、算术运算命令3、逻辑运算和循环移位命令4、控制传输类命令5、位操作命令、选择、29，1、数据传输类命令：数据传输完成。特点: 有8位，16位传输说明。以累加器a为目标的传输是奇偶位PSW。除了影响p以外，其馀传输类命令对PSW没有影响。选择，30，2，算术运算命令：操作数的加、减、乘运算。特征:在大多数情况下，其中一个操作数位于累加器a，结果保留在a，计算结果影响PSW(进位标志、奇偶校验和溢出标志等)。选择、31，3、逻辑操作和循环移位命令：操作数之间的逻辑相加、and、反转和其他操作。【特征】:大多数情况下，一个操作数在a中，结果也在a中。移位命令分为左移、右移和回车和无回车。逻辑类别指令预设不会影响PSW的内容。选择，32，4，控制转移类命令：无条件转移；有条件转移；呼叫和返回。特性:修改程序指针PC的内容，使CPU发送，从而更改程序流。这也是间接修改程序指针PC的唯一说明。选择，33，5，位操作命令：位传输：类似于字节传输，位传输。位置/重置：一个位置或0。位操作：逻辑和，或，逆光。位置控制条件转移：判断某人的状态，满足条件转移。特征：按位操作。准则中涉及的地址是“位地址”。默认情况下，这些命令对PSW的内容没有影响。继续，选择，34，2.2寻址方法，用于在指令的操作数位置表征和查找操作数的方法定义为“寻址方法”。正确的理解和寻址方式是学习和使用命令的关键。MCS-51单片机共使用7种寻址方法。继续，选择，35，1，寄存器寻址2，直接寻址3，即时数字寻址4，寄存器间接寻址5，地址更改寻址；6、相对寻址；7、位寻址。7种寻址方法，选择，36，2.2.1寄存器寻址，命令具有操作数的寄存器Rn (n=0 7) mova，Rn，返回，选择，37(例如mova，R7；寄存器R7的内容在累加器a中为mov 20 h，r0；寄存器R0中的数据以内存20H为单位传输特征:寄存器寻址方法中的命令大部分是单字节命令。寄存器的3位代码与操作码op一起占用一个指令字节。例如，对于mova，r7，R7寄存器，因此rrr=111，现有命令的机器代码为0EFH，11101rrr，OP，寄存器代码111，e8h到EFH，MOVA，R7，rom的字节，选择，romMOVA，direct其中：direct是MOVA，30H8位RAM地址，如。向累加器a、选择、39(例如MOVA、30h)发送RAM30H单位数据：将RAM30H单位内容发送到累加器。其中30H是RAM中操作数的地址。直接寻址的命令长度为2字节或3字节。，n，n 1，30H，累加器a，直接寻址图，选择，40，使用直接寻址时要注意的三个问题：1，命令助记符的direct是以十六进制表示的操作数地址。如果地址在SFR区域内，则还可以用寄存器名称表示指令。例如，建议使用SFR中的寄存器名称，而不是直接地址，因为MOVA，80H使用MOVA，P0可以通过将实际地址80H替换为SFR中寄存器的名称来读取和通信。示例：MOVA、SBUF；串行数据缓冲区数据传输移动，# 00h允许初始化中断寄存器movth1，# 0feh要为计时器1指定初始值，编译时汇编程序必须将寄存器名称直接转换为地址，然后再转换为机器代码。选择，41，2，当直接地址位于操作寄存器区域时，可以使用两种寻址方法进行访问(参见第57页)。例如：MOVA、00H；RAM的00H单位数据累加器AMOVA，R0；操作寄存器R0的内容发送器a使用不同的寻址方法，指令的结构不相同。前者是11100101(0E5H)、0000000(00H)双字节。后一种机器代码是11101000(0E8H)单字节。R0和RAM的00H单位在物理结构中完全相同，因此即使发出不同的命令，结果也是相同的。累加器a:类似于Inca寄存器寻址方式(1字节)。INCACC直接寻址方法(2字节)；INC0E0H直接寻址(2字节)。选择，42，3，在指令系统中：字节地址和位地址是完全不同的概念。前者用direct表示，后者用bit表示，但在命