计硬基础实验报告2

1、实验名称：寻址方式和指令系统（实验4） 姓名： 学号: 实验目的1. 了解msp430g2xxx汇编格式指令和常用寻址方式；2. 了解c语言函数调用过程；3. 通过反汇编程序代码，掌握研究计算机底层问题的基本方法；4. 掌握计算机中数的表示和编码。实验基本任务1. 汇编格式指令和寻址方式的学习（可在simulator下完成）l4_l. c源程序见下，建立c项目，进入debug状态，点击view/disassembly,在反汇编 窗口得到l4_l.c汇编格式指令的程序代码，如图4-1和图4-2,阅读该程序的汇编格式代码, 思考：l4_l.c程序清单（提供电子版）： include i()430.

2、 h" void delay（）;/unsigned int i;/定义全局变量int main （ void ）wdtctl = wdtpw + wdthold;/关闭看门狗/设置端口 2为功能选择寄存器和2,使p2为基本输入输出功能，p2. 0连接l1指示灯ledp2sel二0;p2sel2=0;p20ut二oxff;p2dir二oxff; for (;) p2outp2out; delay ();；void delay() unsigned int i;for (i二0;i<0xffff;i+);/设置端口 2输出的初值为oxff/设置端口 2为输出方向/主循环/将端口

3、2的值取反后输出/延时/定义局部变量/延时1）程序用到了哪些指令?答：mov. w/call/clr b/mov. b/inv. b/jmp/push. w/decd. w/add. w/clr. w/jne/ret/br2）程序用到了哪几种寻址方式？答：立即数寻址、寄存器寻址、绝对地址寻址、寄存器相对寻址3）用单步执行命令f11,跟踪函数delay的调用和返回，用view/register和view/memory 查看堆栈指针sp和存储系统堆栈区域的内容，记录堆栈指针sp和堆栈内容的变化；答:程序刚开始时sp指向0x400,进入main函数之后sp自动-2变为0x03fe,执行delay 函

4、数时，sp变为0x03fc,在delay中sp的值一直为0x03fc, delay循坏结束sp又变为0x03fe, 之后一直循环变化。堆栈中只有r15的值发生变化，因为r15存放了变量i的值，因此不断 变化。4）修改l4_1.c,将变量i定义为全局变量，通过反汇编的代码，比较与定义为局部变量的 不同；答：汇编代码长度增加，变量i的存储地址rh r15变为ram里面的0x02005）修改l41.c,将变量i的类型从unsigned int类型，改为unsigned long类型，反汇 编看看函数delay的代码发生了什么变化？程序执行的结果有什么不同？为什么？（需在实 验板上运行）。答：dela

5、y函数的地址变到main函数上部，i由两个字节变为四个字节，delay函数的执 行时间变长，led灯的变化速率变慢。因为变量i从int变为long,因此i的增加速率变慢, delay函数的执行时间也就变长。设计连线：将p2.0引脚与l1相连，连线图如下：修改后的程序如下:#include "io430.h"void delay();/unsigned int i ;/定义函数变量int main ( void )wdtctl 二 wdtpw + wdthold;/关闭看门狗/设置端口 2为功能选择寄存器和2,使p2为基本输入输岀功能，12 0连接l1指示灯ledp2sel=

6、0;/设置端口 2输出的初值为oxff/设置端口 2为输岀方向/主循环/将端口 2的值取反后输出/延吋/定义函数变量/延时p2sel2二0;p20ut二oxff;p2dir=0xff; for (;) p20ut="p20ut; delay ();；void delay()unsigned long i ;for (i=0; koxffff; i+);2. 了解c语言程序的执行过程(可在simulator方式下完成)指令计数寄存器pc决定cpu取指令的地址，所以pc寄存器的内容决定了程序的流程。 已知msp430g2xxx单片机复位后，pc寄存器从存储器0xfffe0xffffh单元

7、获取一个字内 容作为执行第一条指令的地址。以l4_1.c的项目为例，请问实验屮查看到该地址的值是多 少？程序执行的第一条指令是什么指令？ main函数的入口是单片机上电就被执行的第一条 语句吗？解：实验中pc寄存器执行第一条指令的地址的值是oxcooco程序执行的第一条指令是wdtctl = wdtpw + wdthold;/关闭看门狗00c00c40b2 5a80 0120mov.w#0x5a80,&udtctlmain函数的入口不是单片机上电执行的第一-条语句，第一条语句是初始化sp：program slstl:00c0004031 0400mov. w#0x400zsp? cs

8、t ar t_ca1l_ma i n:00c00412b0 c00ccal 1#main00c00812b0 c052call#exi tudtctlmain :=udtpu + udthold;/关闭看门狗在项目设置option/debugger/set up中，去除对run to前的选项，再将程序下载到单 片机中，观察当前上电复位pc的值与0xfffeoxffff存储单元内容的关系，对比不去除run to前的选项的不同。答：项目设置option/debugger/set up中去除对run to前的选项会指向初始化sp,不 去除run to前的选项则指向看门狗。项目设置option/deb

9、ugger/set up屮设置run to前的选项截图如下：?cstart_begin:program_s tart:oocooo4031 0400mov. w#0x400,sp?cstar t_call_main:00c00412b0 c00ccall#main00c00812b0 c052call#exi tudtctl = udtpu + udthold;/关闭看门狗main : ?cstart_end:00c00c40b25a80 0120mov. w#0x5a80.&udtctlp2sel=0;/设置端口 2为功能选择寄存器和2、使p2为.00c01243c2002eclr

10、b&p2selp2sel2=0;项目设置option/debugger/set up中去除对run to前的选项截图如下:? cs t ar t_beg i n:program_s tart:oocooo4031 0400mov. w#0x400zsp?cstart._call_main:00c00412b0 c00ccall#main00c00812b0 c052call#exi tudtctl = udtpu + udthold;/关闭看门狗main :?cstart._end:oocooc40b2 5a80 0120mov. w#0x5a80z&udtctlp2sel=0

11、;/设置端口 2为功能选择寄存器和2、使p2为.3. c语言中带初始化变量的定义及其实现(可在simulator下完成)如下程序l4_string. c,在debug下反汇编程序，比较一个数组分别定义成const型常 量、全局变量、局部变量三种不同形式，系统在初始值的实现上有何不同？提示：如任务2,在项目设置option/debugger/set up中，去除对run to前的选项，将程 序下载到单片机中，用view/disassembly反汇编查看程序的代码，分析和描述从上电复位后 执行的第一条指令，到maino函数中关闭看门狗的那条语句前，即wdtctl二wdtpw + wdth0ld 前

12、，这些程序代码的功能，理解编译器对const型常暈、全局变量、局部变量等不同的变量/ 常变量可能的分配，以及它们初始值设置的实现方法。程序清单：include io430h"const char string4 = oxab, 0x12, 0x71, 0x32 ;/第 l 种 const 型常量/char string4 = oxab, 0x12, 0x71, 0x32 ;/第 2 种 全局变量int main( void ) /char string4 = oxab, 0x12, 0x71, 0x32 ; /第 3 种 局部变量 char sum;unsigned int i;wd

13、tctl = wdtpw + wdthold;p2sel = 0;p2sel2 二 0;p2d1r 二 oxff;sum = 0;for( i =0; i<4; i+) sum = sum + (int)stringi;p20ut = sum;wh i1e(1);答：定义成const型常量：#include "io430.h"int main( void ) const char string4 = oxab, 0x12, 0x71, 0x32 ; /第种 局部变量 char sum;unsigned int i;wdtctl = wdtpw + wdthold;p2

14、sel = 0;p2sel2 = 0;p2dir = oxff;sum = 0;for( i =0; i<4; i+) sum = sum + (int)stringi;p20ut = sum;wh订e(l);00c0023271? cs t ar t_beg i n: uroqram start:jn0xbce600c0044031 0400mov w#0x400,sp由于数组己经被定义为const型，因此数组一开始就被分配在oxcooo中并完成初始化, 上面的代码完成了初始化sp和执行main函数的作用。定义成全局变量：00c0023271jn0xbce6? cs t ar t_be

15、g i n:_prograin_s t ar t:00c0044031 0400iflov . w#0x400zsp?csta.rt_.callain :00c00812b0 c010call#mainoocooc12b0 c052call#exi tudtctl = udtpu + udthold:数组被定义为全局变量吋开始没有被初始化，但是数组被分配在0x0200地址里，数组里 面数据储存在oxcooo屮，因此上电后开始执行初始化sp,已经将oxcooo的值赋给r13,将 0x0200赋给r12,接着跳转执行_datall6_mem卬y,并在memcpy函数里完成对数组初始化, 然后返回m

16、ain函数。定义为局部变量：include io430h"int ma.in( void ) char string4 = oxab, 0x12, 0x71, 0x32 ;/第 3 种 局部变量char sum;unsigned int i;wdtctl = wdtpw + wdthold;p2sel = 0;p2sel2 二 0;p2d1r = oxff;sum = 0;for( i =0; i<4; i+) sum = sum + (int)stringti;p20ut = sum;wh i1e (1);00c0023271jnoxbceg?cstart_begin:pro

17、gram_start:00c00440310400mov.w#0x400,sp?cstart_call_main:00c00812b0c010call#main00c00c12b0c06acall#exitint main( void ) char string 4 = oxab, 0x12,0x71 z 0x32 ;3 局main:?cstart end:00c0108221sub w#0x4,sp char string4 = oxab,0x12,0x71jdn32;/第 3种局00c012403f c000mov w#0xc000,r1500c0164ff1 0000mov br15+,

18、0x0(sp)00c01a4ff1 0001mov br15+,0xl(sp)00c01e4ff1 0002mov br15+z0x2(sp)00c0224ff1 0003mov br15+,0x3(sp)udtctl=udtpu + udthold;00c02640b2 5a80 0120mov w#0瓦5a80,&udtc：p2sel =0;00c02c43c2 002eclr b&p2selp2sel2=0;数组被泄义为局部变量时开始没有被初始化，也没有分配储存地址，但是数据里的数据 还是储存在0x0000中，上电后执行到main函数里初始化数组的语句时程序将0x0000

19、赋给r15, 接着用sp和r15完成初始化数据，并将数组分配在0x03fa屮。结合任务1和任务3给出的问题，总结如何利用反汇编c语言的程序代码，分析实验中 遇到的一些底层问题。答：利用反汇编手段分析c语言程序函数调用过程中堆栈的动态分配、变量的初始化方 式等细节，了解了高级语言程序在底层的具体实现，利于加深对变量、函数调用过程的理解, 理解高级语言中部分约定的底层根源，可以减少和避免使用中错误的发生。已完成的选做任务（选做）在第3种定义前，即局部变量前加static,看看有什么不同。答：在第3种定义前，即局部变量前不加static，情况如下图：oocooo12abcallr1100c00232

20、71jn0xbce6?cstart_.begin:_program_start:00c0044031 0400mov . v#0x400,sp?cstart_call_main:00c00812b0 c010call#mainoocooc12b0 c06acalljfexitint main( void )disassemblychar string4 = oxab, 0x12,0x71 z 0x32;/第3种 局部变00c012403fcooomov. v#0xc000,r1500c0164ff10000mov. br15+.0x0(sp)00c01a4ff10001mov. br15+z0

21、xl(sp)00c01e4ff10002mov. br15+,0x2(sp)00c0224ff10003mov. br15+z0x3(sp)udtctl=udtpu + wdthold;00c02640b25a80 0120mov. w#0x5a80.&qdtctlp2sel -0;00c02c43c2002eclr. b&p2selp2sel2=0;00c03043c20042clr. b&p2sel2p2dir =oxff ：00c03443f2002amov. b#0 瓦 ff4p2dir char string 4 = oxab, 0x12 z 0x71 z 0

22、x32; /第 3种 局部变 wain:?cstart_end:00c0108221sub.w #0x4zsp在笫3种定义前，即局部变量前加static，情况如下图:disassemblyoocooo12abcallr1100c0023271jn0xbce6?cstart_.begin:_program_start00c00440310400mov. w#0x400,spvcstart.init:00c008403c0200mov. w#0x200,r12oocooc403dcooomov. w#0xc000,r1300c010403e0004mov. wxf0x4,r1400c01412b0

23、c078call#datal 6_metiicpy?cstart_call_main:00c01812b0c020call#main00c01c12b0c070call#exi tudtctl = udtpw + udthold;00c02040b2 5a80 0120mov. w#0x5a80.udtctlp2sel =0;00c02643c2 002eclr b&p2selp2sel2=0;00c02a43c2 0042clr. b&p2sel2p2dir =oxf f ;00c02e43f2 002amov. b#0xffp2dirsum = 0z00c032434eclr. br14for( i=0; i<