第4章汇编语言程序设计.ppt

1、第4章 汇编语言程序设计,4. 1 概 述,4. 2 简单程序,4. 3 分支程序,4. 4 循环程序,4. 6 子程序的设计及调用,4. 7 程序设计举例,4. 5 查表程序,下页,4.1 概 述,一、汇编语言和高级语言相比具有下列优点：,上页,下页,回目录,二、汇编语言程序设计的步骤：,三、汇编语言程序的结构,上页,下页,回目录,软件任务分析,1、软件任务分析和硬件电路设计结合进行,2、软件任务分析： 执行软件： 监控软件：,单片机应用系统程序设计是在系统裸机条件下开发的，而且随应用系统的不同而不同。,完成各种实质性功能，如测量、计算、显示、打印、输出控制、通讯等；设计偏重算法效率。进行功

2、能定义、接口定义、数据结构、数据类型等定义 。,专门用来协调各执行模块和操作者的关系。着眼全局，逻辑严密。根据系统功能和键盘设置选择监控程序结构。,数据类型和数据结构规划,数据类型： 逻辑型 数值型： 定点型 浮点型,数据结构：数据存放格式问题。 大多采用线性结构。,资源划分,系统资源主要包括ROM、RAM、T/C、中断源等。,主要工作是进行RAM资源的分配。 片外RAM：容量大，存放批量大的数据。 片内RAM：认真考虑。,00H1FH：工作积存器区。主程序用0区，中断、子程序用1区、2区、3区。 20H2FH：位寻址区，存放各种软件标志、逻辑变量、位输入信息、位输出信息副本、状态变量、逻辑运

3、算中间结果等。保留12个字节备用，剩下作其它用途。 30H7FH（30HFFH）：堆栈空间、数据缓冲区、各种参数、指针、中间结果等。,列出RAM资源详细分配清单，作为编程依据。,；字节定义区 X EQU30H Y EQU31H Z EQU32H ；40H4FH，没有使用 SIOBUF EQU 50H ；50H5FH， 串行通信缓冲区16字节 ；0E0H0FFH 32字节堆栈空间,；位变量、位标志变量定义 TIMOUT BIT 00H OVER BIT01H KEYF BIT02H,编程及调试,软件设计方法： 自上而下 自下而上,基本过程： 用编辑软件编辑源程序、编译软件生成目标代码、程序测试、

4、仿真运行、代码固化、样机试用、产品定型,磨刀不误砍柴功： 前期调研细致、软硬件论证充分、指标吃准、数据格式定好、模块功能和接口条件落实、操作规范要和用户谈妥、最后才开始设计程序设计、焊PCB板、调试样机。,MCS-51单片机汇编程序一般格式,例1：内部RAM从DATA1单元有一数据块，存放若干无符号数， 第一单元为数据块长度，求这些无符号数之和。,起始地址,程序主体,汇编结束标志,标号,注释,上页,下页,回目录,上页,下页,回目录,四、评价程序质量的标准：, 程序的执行时间, 程序所占用的内存字节数目, 程序的逻辑性、可读性, 程序的兼容性、可扩展性, 程序的可靠性,时 间 空 间,4.2 简

5、单程序,简单程序的特点：,既无分支，又无循环，按照顺序执行,例4-2：将一个字节内的压缩BCD码拆开并变成ASCII码， 存入两个RAM单元。BCD码放在内部RAM的20H， 转换后高半字节放到21H，低字节放22H。,BCDH BCDL,0011,0011,方法1：,BCD码09对应的ASCII码为30H39H 转换时，将20H中的BCD码拆开， 高四位置为“0011”即可。,BCDH,BCDL,上页,下页,回目录,可完成一定的基本功能，是编写复杂程序的基础,附录1：ASCII码字符表,程序：,0011 BCDH,0000 0000,BCDH BCDL,BCDL,0000,0011,0000

6、,BCDH,0011,上页,下页,回目录,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN:MOV A,20H ANL A,#0FH ORL A,#30H MOV 22H,A MOV A,20H SWAP A ANL A,#0FH ORL A,#30H MOV 21H,A HERE:SJMP HERE END,方法2：,采用除10H取余法将两个BCD数拆开,BCDH BCDL,0001 0000,0000 BCDH,0000 BCDL,DIV AB,上页,下页,回目录,0011 BCDH,0011 BCDL,程序：,;取BCD码至A,; 完成转换,;存ASCII码,;完成转

7、换,;存ASCII码,BCDH BCDL,0001 0000,0000 BCDH,0000 BCDL,DIV AB,0011,0011,上页,下页,回目录,方法2小结：,以上程序用了7条指令， 16个内存字节， 执行时间为13个机器周期。,双字节求补 设：两个字节原码数存在R1、R0中 求补后结果，存在R3、R2中。,例4-3：,方法：,求补采用“模 - 原码”的方法,上页,下页,回目录,即用“0”去减“原码”,-）,存在借位,同样的功能，有不同的编程思路，出现不同的效果，影响程序的实时性及存储空间大小。,程序：,;低字节求补,;送R2,;A清零,;高字节求补,;送R3,0000 0000,0

8、000 0000,0000 0001,0,0000 0001,1,0000 0000,0,0000 0000,上页,下页,回目录,将内部RAM的20H单元中的8位无符号二进制数，转换为3位BCD码，并将结果存放在BAI（百位）、SHI（十位）、GE（个位）单元中。,例4-4：,编程思路：,可将被转换数除以100，得百位数；余数除以10 得十位数；最后余数即为个位数。,编程如下：,例如：255（十进制）除以100，得 2（百位数） 余数除以10，得5（十位数） 最后余数5即为个位数,上页,下页,回目录,BCD EQU 20H BAI EQU 21H SHI EQU 22H GE EQU 23H,

9、ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN: MOV SP,#60H MOV A,BCD MOV B,#100 DIV AB MOV BAI,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB MOV SHI,A MOV GE,B NOP LJMP $ END,；除100，得百位,；余数除10，得十位、个位,码制转换程序： HEX ASCII码； BIN ASCII码,4.3 分支程序,当执行完某一条指令时，为完成某些功能，根据某些条件判断，使程序或顺序执行，或转移到其它指令处执行，这就是分支程序。,编程思路,这是一个简单分支程序，可以使两数相减，若CY=1， 则被

10、减数小于减数。用JC指令进行判断。,例4-5 设内部RAM30H，31H存放两个无符号数，试比较 两数的大小，较小的数存入30H单元，较大的数 存入31H单元。,程序的流程图如下：,上页,下页,回目录,程序：,;做减法比较两数,流程图：,上页,下页,回目录,多重分支程序举例,例4-7：设片内30H单元存放的是一元二次方程ax2+bx+c =0 根的判别式= b2 4ac的值。,试根据30H单元的值，编写程序，判断方程根的三种情况，存入片内31H内。 在31H中存放“0”代表无实根， 存放“1”代表有相同的实根， 存放“2”代表两个不同的实根。,编程思路,为有符号数，有三种情况，即小于零，等于零

11、、大于零。可以用两个条件转移指令来判断， 首先判断符号位，用指令JNB ACC.7, rel判断， 若ACC.7 = 1，则一定为负数；此时0 若ACC.7 = 0，则0。此时再用指令JNZ rel 判断 若0，则 0，否则= 0,上页,下页,回目录,0,= 0, 0,上页,下页,回目录,程序：,上页,下页,回目录,4.3.3 N路分支程序,根据前面程序运行结果，可以有N种选择，并转向其中任一处程序。,例4-10 128路分支程序：根据R3值转向128个目的地址。,编程方法：顺序程序 MOV A,R3 CJNE A,#00H,FZ1 AJMP FZ00 FZ1: CJNE A,#01H,FZ2

12、 AJMP FZ01 FZ2: CJNE A,#02H,FZ3 AJMP FZ02 FZ3: .,烦琐，程序太长。如作10000个分支程序.,使用 JMP A+DPTR指令实现：,JMP128:MOV A,R3 CLR C SUBB A,#128 JNC ERROR MOV A ,R3 MOV B,#3 MUL AB MOV DPTR,#PRGTAL ADD A,DPL MOV DPL,A MOV A,DPH ADDC A,B MOV DPH,A CLRA JMP A+DPTR PRGTAL:LJMP ROUT00 LJMP ROUT01 . LJMP ROUT127,;入口条件检查,;分支跳

13、转,;LJMP指令占3字节,例4-10: 128分支程序,例4-11: 256分支程序,分支程序应用场所： 1、键盘按键处理程序 根据所按功能键转到相应的功能子程序 2、通信协议处理程序,例：某键盘如下：,MOVA，B CLRC SUBB A，#3 JC FOUN RET FOUN：MOV A，B RL A ADD A，B MOV DPTR，#KEYF JMP A+DPTR KEYF：LJMP TONGXIN LJMP BIANHAO LJMP CAIYANG,;键编号,4.4 循环程序,循环程序：一些有规可循而又反复处理的问题,利用比较转移指令CJNE、减1不为“0”转移指令DJNZ等实现,

14、例4-13：在内部RAM 30H4FH 连续32个单元中存放了 单字节无符号数，求32个无符号数之和， 并存入内部RAM 51H，50H中。,编程思路:,这是重复相加问题，要设置一些工作单元 设： R0 做加数地址指针， R7 做循环次数计数器， R3 做和数的高字节寄存器。 A 做和数的低字节寄存器,程序的流程图如下：,上页,下页,回目录,地址指针,循环次数计数器,流程图：,31R7 #0R3 （30H）A #31HR0,CY=0?,END,START,（R7）-1=0?,51H（R3） 50H (A),Y,N,(A)+(R0)A,（R0+1）R0,（R3）+1R3,上页,下页,回目录,N,

15、Y,程序：,;取被加数,;R0作加数地址指针,;CY=0，和256,则转,;作加法,;CY=1，加到高字节,;修改R0指针,;未完，重复加,;存和数,初始化部分,循环体部分,结束部分,上页,下页,回目录,循环执行 直到R7=0,循环 控制,例4-14：从外部RAM BLOCK单元开始有一无符号数数据块，,数据块长度存入LEN单元， 求出其中最大数存入MAX单元。,为了方便进行比较， 我们使用CY标志来判断两数的大小， 使用B寄存器作比较与交换的寄存器， 使用DPTR作外部RAM地址指针。,解：这是一个基本搜索问题,采用两两比较法。取两者较 大的数再与下一个数进行比较，若数据块长度LEN=n则应

16、比较n-1次，最后较大的数就是数据块中的最大数。,程序的流程图如下：,上页,下页,回目录,流程图：,DPTR#BLOCK LENLEN-1 A（DPTR）,CY=0?,END,START,Y,N,LEN-1=0?,MAX最大数,Y,N,CY0 B（A） DPTR+1 A（DPTR） A（A）-（B）,若（A）（B）则A(B),若（A）（B） 则A(B)+(A),上页,下页,回目录,A中 的数较大,较大数 交换至A,恢复 较大数,初始化 工作单元,编程：,;定义长度计数单元,上页,下页,回目录,;取数至A,;0CY,;修改指针,;暂存于B,;取下一数,;大者送A,;若（A）（B）则恢复A,;未完

17、继续比较,;存最大数,;*若用RET指令结尾则 该程序可作子程序调用,;作减法比较,RET,例4-15：从外部RAM BLOCK单元开始有一数据块， 数据块长度存入LEN单元，,试统计其中正数、负数和零的个数, 分别存入PCOUNT、MCOUNT、ZCOUNT单元。,解：这是一个多重分支的单循环问题。数据块中是带符号数,先用JB ACC.7，rel 指令判断符号位。,程序的流程图如下：,若ACC.7=1，则该数一定是负数，MCOUNT单元加1；,若ACC.7=0，则该数可能是正数，也可能是零；,用JNZ rel 判断A是否为零,若A0，则一定是正数，PCOUNT单元加1；,若既不为正也不为负，

18、则一定是零，ZCOUNT单元加1；,上页,下页,回目录,流程图：,上页,下页,回目录,程序：,上页,下页,回目录,上页,下页,回目录,4.5 查表程序,上页,下页,回目录,对于复杂参数的计算如:,非线性参数,对数、指数、三角函数,微分、积分等,用汇编编程十分困难,甚至无法建立数学模型,用查表的方法简单容易,查表：把事先计算或测得的数据按一定顺序编制成表格，存放在程序存储器中。查表程序的任务就是根据被测数据，查出最终所需要的结果。,例4-20：一个十六进制数放在HEX单元的低四位， 将其转换成ASCII码,查表程序：,编程思路,十六进制 09 的ASCII码为 30H39H， AF 的ASCII

19、码为 41H46H，,查表指令： MOVC A，A+DPTR,MOVC A，A+PC,表格定义：用伪指令 DB 或 DW 把表格的数据存入ROM,上页,下页,回目录,来获得数据,ASCII码表格的首址为ASCIITAB,不连续的,上页,下页,回目录,编程1：,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,A B C D E F,编程2：,ORG 0000H,HEX EQU 30H,HEXASC： MOV A，HEX,ANL A，#0FH,ADD A，,MOVC A，A+PC,MOV HEX，A,AJMP $,ASCTAB：DB 30H，31H，32H，33H,DB 34H，35H，36H，37H,D

20、B 38H，39H，41H，42H,DB 43H，44H，45H，46H,END,;2字节,;2字节,#4,上页,下页,回目录,;变址调整,4.6 子程序的设计及调用,一、子程序的概念,把能完成某种基本操作并具有相同操作的程序段单独 编成子程序。如：函数、 运算、代码转换、延时等,子程序调用 ACALL、LCALL 子程序返回 RET,使用子程序的优点, 不必重复书写同样的程序，提高编程效率, 程序的逻辑结构简单，便于阅读, 缩短了源程序和目标程序的长度，节省了存储器空间, 使程序模块化、通用化、便于交流共享资源, 便于按某种功能调试,上页,下页,回目录,操作,二、调用子程序的要点, 子程序的

21、名字：子程序开头的标号段，也是其入口地址， 供主程序调用。,例如：调用延时子程序,主程序指令： LCALL DELAY, 子程序返回: 结尾必须使用一条从子程序返回指令RET，它具有恢复断点的功能,主程序,LCALL断点,子程序,RET,1、子程序的结构,上页,下页,回目录,子程序： DELAY：MOV R7，#100 DJNZR7，$ RET,子程序名称,2、参数传递,子程序入口条件：,在调用一个子程序时，主程序应先把有关参数放到 某些约定的位置，子程序运行时，可以从约定的位置得 到有关参数。,子程序出口条件：,子程序结束前，也应把处理结果送到约定位置,参数传递的方法：, 子程序无须传递参数

22、,这类子程序中所需要的参数是子程序赋予， 不需要主程序给出,上页,下页,回目录,主程序：,子程序：,不需主程序提供入口参数，从子程序开始到子程序返回，大约为20ms,例4-23 调用延时子程序DELY,子程序开始的标号,子程序返回指令,调用子程序,上页,下页,回目录,982=196s,1s,1s,设：主频为12MHZ,2s,（196+2+2） 100,+3,=20003s = 20.003ms,2s,1s,+3, 用累加器和工作寄存器传递参数,入口参数：,放在累加器A和工作寄存器中R0 R7中,出口参数：,放在累加器A和工作寄存器中R0 R7中,例4-24 双字节求补子程序CPLD,解：采用“

23、取反加1”的方法，十六位数取反加1， 不仅低字节要加1，高字节要加低字节的进位。 故采用ADD指令，不采用INC指令。 INC指令不影响CY位,上页,下页,回目录,入口参数：（R7R6）=16位数,出口参数：（R7R6）=求补后的16位数,上页,下页,回目录,Cy,+ Cy, 通过操作数地址传递参数,入口参数：（R0）=求补数低字节指针,（R7）=n-1,出口参数：（R0）=求补后高字节指针,例4-25 n字节求补子程序CPLN,上页,下页,回目录,地址, 通过堆栈传递参数,解： 由于要进行两次转换，故可调用查表子程序完成,主程序,*PCH,*PCL,HEX,栈底,断点地址,上页,下页,回目录

24、,尽量少用,子程序,上页,下页,回目录,HEX,Result,Result,PC,HEX,HEX,*PCL,*PCH,断点,ASC,主程序,子程序,上页,下页,回目录,3、现场保护,现场保护: 如果子程序使用的寄存器与主程序使用的寄存器 有冲突，在转入子程序前，特别是进行中断服务 子程序时，要进行现场保护。,保护内容: 内部 RAM 内容， 各工作寄存器内容， 主程序正在使用 累加器 A 、B DPTR PSW,保护方式: 将要保护的单元压入堆栈。 还可以用 RS1 RS0 来选择其他通 用寄存器组，以便保护主程序现场。,上页,下页,回目录,例如：某子程序的现场保护,推入与弹出应按照“先进后出

25、”，或“后进先出”的顺序,上页,下页,回目录,三、子程序的调用及嵌套,1、子程序的调用,上页,下页,回目录,2、子程序的嵌套,子程序的嵌套： 子程序中可调用其他子程序,汇编语言子程序，可否自己调用自己？,常见MCS-51子程序：,1、算术运算子程序 多字节BCD码加法、减法、求补、移位；双字节二进制无符号数乘法、平方、除法、开平方；平均值 2、代码转换子程序 单字节HEX数转双字节ASCII码、ASCII码转HEX；单字节HEX数转BCD码等 3、查找 单字节HEX无（有）符号数据块极值；查表；排序；,4.7 程序设计举例,例4-29 多字节无符号数减法子程序NSUB,功能：n字节无符号数减法

26、,出口：（R0）=差数高字节地址指针,上页,下页,回目录,流程图：,程序：,上页,下页,回目录,例4-30 双字节无符号数快速乘法子程序MULD,功能： 双字节无符号数乘法，积为32位,出口： （R0）= 乘积的高字节地址指针,上页,下页,回目录,编程思路与手乘法相似：,被乘数,乘数,上页,下页,回目录,bdH,bdL,adH,adL,bcL,bcH,acL,acH,bdL,adH,相乘过程,上页,下页,回目录,程序,上页,下页,回目录,上页,下页,回目录,例4-33 多字节十进制加法子程序BCDADD,功能：n字节十进制加法,出口：（R0）= 和数高字节地址指针,上页,下页,回目录,程序：,

27、上页,回目录,过 “9” 补 “6”,CY,例4-6：空调机制冷时，若排出的空气温度比吸入的空气 温度低8则认为工作正常，否则便认为是故障， 并设置故障标志。,解：,为了可靠的监控空调机的工作情况，做两次减法： 第一次（40H）-（41H），若CY=1 ，则肯定有故障； 第二次两个温度的差值减去8 ，若CY=1 ，则肯定 有故障,程序的流程图如下：,上页,下页,回目录,首先定义一些工作单元,流程图：,上页,下页,回目录,故 障,正常,程序：,; A(40H)-(41H),;CY=1，则故障,;是则故障,;温度小于8？,;工作正常标志,;转出口,;设置故障标志,若CY1顺序执行,CY=1转移,C

28、Y=1转移,若CY1顺序执行,上页,下页,回目录,一般软件的容错设计,1、堆栈溢出的预防 堆栈设置在片内RAM区，片内资源有限，使堆栈区范围有限。 堆栈溢出，将引起程序“跑飞”，危害极大。,减少系统对堆栈的需求量方法： 1、取消部分子程序 2、尽量不用堆栈来传递参数和结果 3、根据需要减少子程序现场保护量,系统对堆栈的极限需求量计算方法： 主程序最大需量+低级中断最大需量+高级中断的最大需量,2、状态转移的条件审查,一般情况下，程序自当前状态进入下一状态，往往取决于一个特定的条件。对重要条件要进行审查，确保安全进入下一个状态。,如：散转程序的入口条件；,如：直线切削控制：当前状态为刀架快进，快

29、进量完成后进入下一个状态，停止快进，开始切削。 可靠性设计中，还要考虑：如冷却泵运转否？主轴电机运转否？等其它条件。 好处：防止软件设计错误对条件破坏、干扰的结果对条件的影响等,3、重要模块的安全性措施,某些重要模块的执行对系统有重大影响，如果错误执行将引起严重后果。系统受到干扰后，程序有可能弹飞到该模块中引起非法执行，降低系统可靠性。,1）、加强模块入口条件审查；,2）、为执行模块配备“密码”,措施：,4、软件算法的冗错设计,1）、逻辑运算的冗错设计,思路：画卡诺图、逻辑化简、程序设计、出错处理,注意必须作逻辑变量的全覆盖设计,2）、数值运算的容错设计,容错功能从两个方面考察：一是对入口条件

30、的要求是否苛刻；二是出口信息中是否包括出错信息,、入口条件审查,如：双字节除单字节、商存单字节正整数的运算子程序的入口条件？,考虑：除数是否为0？商是否超出一个字节的范围？,、必须对某些运算的中间结果和最终结果进行检查，并对结果做出处理,首先做入口条件检查：B200？C200？,能否保证结果正确？,5B-6C0？,B远大于C，出现A255情况 （B=125, C=0, BC， A=235+25=260),、出错信息的设计和使用,出错信息要设计的丰富一些，便于人们了解出错的详细情况，以便对症处理。,、合理安排运算方案，减少舍入误差对最终结果的影响。,如计算：9/5*6,方法1： MOV A，#9

31、 MOVB，#5 DIVAB MOVB，#6 MULAB,方法2： MOVA，#9 MOVB，#6 MULAB MOVB，#5 DIVAB,结果：6,结果：10,1、先进行无偏差或偏差小的运算；,2、尽量避免两数值相近的数过早相减；避免用绝对值小的数作分母等,建议：,、将复杂运算过程用查表来代替。,CPU抗干扰技术,当干扰作用到CPU本身时，CPU有可能将操作数当做操作码来执行，使其不能按正常状态执行程序，从而引起混乱。 如何及时发现CPU受到干扰、如何拦截失去控制的程序流向、如何使系统的损失减小、如何尽可能地恢复系统正常状态，便是CPU抗干扰技术研究的课题。,1、睡眠抗干扰,2、指令冗余；,

32、3、软件陷阱；,4、程序运行监视系统（WATCHDOG),CPU抗干扰技术,当干扰作用到CPU本身时，CPU将不能按正常状态执行程序，从而引起混乱。,1、睡眠抗干扰,CMOS型单片机通过执行ORL PCON，#1可以进入睡眠状态，只有定时/计数系统和中断系统处于值班状态。这时CPU对系统三总线上的出现的干扰不会作出什么反应，从而大大降低系统对干扰的敏感程度。,软件设计：,主程序自检、初始化,LOOP：ORL PCON，#1,LJMP LOOP,中断唤醒CPU,PC指针自动压栈,中断服务程序,中断返回,CPU睡眠,PC指针位置,回目录,2、指令冗余,CPU受干扰后，往往将操作数当作操作码执行，造

33、成程序混乱。,当程序弹飞到一单字节指令上时，便自动纳入正轨；,当程序弹飞到一双字节指令上时，有可能落到操作数上，从 而继续出错；,当程序弹飞到一三字节指令上时，因其有两个操作数，从而继续出错机会更大 。,应多采用单字节指令，并在关键地方人为插入一些单字节指令，或将有效单字节指令重复书写，提高弹飞程序纳入正轨的机会，这便是指令冗余。,实现方法：,在一些对程序流向起决定作用的指令之前插入两条NOP指令，以保证弹飞的程序迅速纳入正确的控制轨道。这些指令有：RET、RETI、LCALL、LJMP、JZ/JNZ、JC/JNC、JB/JNB、JBC、CJNE、DJNZ等。,下页,如：利用减法比较两无符号数的大小程序（数放A、B中）：,无指令冗余程序：,CLRC SUBBA,B JCBBIG NOP BBIG:NOP .,有指令冗