第三章AVR單片機指令系統(tǒng)

基本概念：指令系統(tǒng)、機器語言指令、匯編語言指令

AVR單片機指令系統(tǒng)是RISC結(jié)構(gòu)的精簡指令集。

AVR單片機目前用得比較多器件有118條指令。大多數(shù)指令的執(zhí)行時間為單個時鐘周期。

主要內(nèi)容：指令格式、尋址方式、偽指令、具體指令的分類講解。指令分類：算術(shù)和邏輯指令（25）；轉(zhuǎn)移指令（31）；數(shù)據(jù)傳送指令（31）；

位指令和位測試指令

（31）。能對位、半字節(jié)、字節(jié)和雙字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種操作。

1§3.1指令格式指令的組成：操作碼和操作數(shù)如果是兩個操作數(shù)，目的操作數(shù)在前，源操作數(shù)在后。例：Movr17,r18；r17←r18匯編語言源文件是由指令和偽指令組成的ASCII字符文件。一、語句（程序輸入行）的四種形式：

（1）【標(biāo)號】偽指令【操作數(shù)】【注釋】（2）【標(biāo)號】指令【操作數(shù)】【注釋】（3）注釋（4）空行括號內(nèi)的項是任選的

2語句行舉例：Label：.EQUVar1=100;置Var1等于100偽指令.EQUVar2=200;置Var2等于200here：rjmphere;上一條為無限循環(huán)指令二、常用符號

Rd：R0～R31或R16～R31（取決于指令）；Rr：R0～R31；b、S、p、K、k、q：常數(shù)或常數(shù)表達(dá)式；3§3.2尋址方式

概念：指令給出參與運算的數(shù)據(jù)的方式。主要是：寄存器、I/O寄存器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器，轉(zhuǎn)移指令目標(biāo)地址等的計算。（還有立即數(shù)）AVR單片機指令操作數(shù)的尋址方式有以下幾種：單寄存器直接尋址、

雙寄存器直接尋址、I/O寄存器直接尋址、數(shù)據(jù)存儲器直接尋址、數(shù)據(jù)存儲器間接尋址、帶后增量的數(shù)據(jù)存儲器間接尋址、帶預(yù)減量的數(shù)據(jù)存儲器間接尋址、帶位移的數(shù)據(jù)存儲器間接尋址、從程序存儲器取常數(shù)尋址、程序間接尋址和程序相對尋址。

4AVR單片機尋址方式立即數(shù)尋址；寄存器尋址：單寄存器直接尋址、

雙寄存器直接尋址；I/O寄存器：直接尋址；數(shù)據(jù)存儲器尋址：直接尋址、間接尋址、帶后增量的間接尋址、帶預(yù)減量的間接尋址、帶位移的間接尋址；從程序存儲器取常數(shù)尋址；轉(zhuǎn)移指令目標(biāo)地址的尋址：程序間接尋址、程序相對尋址。

5一、單寄存器直接尋址由指令指出一個寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)，機器碼中給出該寄存器的直接地址，這種尋址方式稱為單寄存器直接尋址。例：INCRd；操作：Rd←Rd+1；機器碼：1001010d

dddd0011可對R0～R31中任意寄存器增1，不同寄存器只需改變機器碼中5位地址碼，若INCR5，則機器碼中的5個d取00101，機器碼即為$9453。6二、雙寄存器直接尋址由指令指出兩個寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)，機器碼中給出該兩個寄存器的直接地址，這種尋址方式稱為雙寄存器直接尋址。例：ADDRd，Rr

；操作：Rd←Rd+Rr

；機器碼：000011rd

dddd

rrrr可對R0～R31中任意兩個寄存器相加，這兩個寄存器的各5位地址包含在機器碼中。7三、I/O寄存器直接尋址

指令可以直接對I/O寄存器進(jìn)行操作，I/O寄存器的直接地址包含在機器碼中。例：INRd,P；P是I/O寄存器的直接地址。操作：Rd←P；機器碼：10010ppd

dddd

pppp64個I/O寄存器，6位地址P32個寄存器，5位地址d。例如：INR5,$3E；（即把SPH輸入到R5中）機器碼為$B65C。8四、數(shù)據(jù)存儲器直接尋址

根據(jù)SRAM存儲器的直接地址（16位地址）存取數(shù)據(jù)，為雙字指令。例：LDSRd,K；K是SRAM存儲器的直接地址。操作：Rd←(K)；機器碼：1001000d

dddd0000KKKKKKKKKKKKKKKK例如：LDSR18,$100；（即把SRAM地址為$100的內(nèi)容傳送到R18中），機器碼：$912001009五、數(shù)據(jù)存儲器間接尋址

由某一個16位寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)的地址，該尋址方式稱為寄存器間接尋址，用于對SRAM存儲器存取操作，稱為數(shù)據(jù)存儲器間接尋址。操作數(shù)的地址在變址寄存器X、Y或Z中。例：LDRd，Y；操作：Rd←(Y)，把以Y為指針的SRAM的內(nèi)容送Rd；機器碼：1000000d

dddd1000例如：LDR16，Y；（設(shè)Y=$067，即把SRAM地址為$67的內(nèi)容傳送到R16中）；機器碼為$8108。10六、帶后增量的數(shù)據(jù)存儲器間接尋址

類似數(shù)據(jù)存儲器間接尋址方式，但寄存器X、Y或Z的內(nèi)容在操作后被加1，而操作數(shù)的地址為寄存器增量之前的內(nèi)容。這種尋址方式特別適用于訪問矩陣查表等。例：LDRd,Y+；操作：Rd←(Y)，Y=Y+1，先把以Y為指針的SRAM的內(nèi)再容送Rd，再把Y增1。機器碼：1001000d

dddd1001；LDR16,Y+；（設(shè)Y=$067；即把SRAM地址為$67的內(nèi)容傳送到R16中且Y=$068）

機器碼為$9109。

11七、帶預(yù)減量數(shù)據(jù)存儲器間接尋址

類似數(shù)據(jù)存儲器間接尋址，但寄存器X、Y或Z

的內(nèi)容在操作之前先被減1，減1后的內(nèi)容為操作數(shù)的地址。這種尋址方式特別適用于訪問矩陣查表等應(yīng)用。例：LDRd,-Y

；操作：Y=Y-1，Rd←(Y)，先把Y減1，再把以Y為指針的SRAM的內(nèi)再容送Rd；機器碼：1001000d

dddd1010LDR16,-Y；（設(shè)Y=$067，即先把Y減1，Y=$066，再把SRAM地址為$066的內(nèi)容傳送到R16中）。機器碼：$910A。12八、帶位移的數(shù)據(jù)存儲器間接尋址帶位移的數(shù)據(jù)存儲器間接尋址方式是利用變址寄存器Y或Z及指令字中的位移量q共同決定被存取SRAM存儲器的地址。操作數(shù)的地址由Y或Z寄存器的內(nèi)容加上機器碼中給出的位移量q。例：LDDRd,Y+q；操作：

Rd←(Y+q)，其中0≤q≤63，

即把以Y+q為指針的SRAM的內(nèi)再容送Rd，而Y寄存器的內(nèi)容不變。機器碼：10q0qq0d

dddd1qqq。

13九、從程序存儲器取常數(shù)尋址

只有一條指令LPM，也稱查表指令。程序存儲器中存放常數(shù)字節(jié)的地址由寄存器Z的內(nèi)容確定。Z寄存器的高15位用于選擇字地址，而Z寄存器的最低位D0用于存放字地址的高低字節(jié)。若最低位為0，則選擇低字節(jié)；若最低位為1，則選擇高字節(jié)。例：LPM；

操作：

R0←(Z)，既把以Z為指針的程序存儲器的內(nèi)容送R0。若Z=$0100，即把地址為$0080的程序存儲器的低字節(jié)內(nèi)容送R0，若Z=$0101，即把地址為$0080的程序存儲器的高字節(jié)內(nèi)容送R0。

先了解一下，指令部分詳細(xì)講解。14十、程序間接尋址

程序間接尋址方式中使用Z寄存器存放要執(zhí)行程序的地址，程序轉(zhuǎn)到Z寄存器的內(nèi)容指定的地址處繼續(xù)執(zhí)行，即用寄存器Z的內(nèi)容代替PC的值。例：IJMP；

操作：

PC←Z，既把以Z的內(nèi)容送程序計數(shù)器。若Z=$0100，即把$0100送程序計數(shù)器，

程序從$0100開始執(zhí)行。

15十一、程序相對尋址

程序相對尋址方式在機器碼中包含了相對地址K，例：RJMPk；

操作：

PC←PC+1+k–2048≤k≤2047，執(zhí)行程序時，PC首先自動加1，再加k。即執(zhí)行該指令時程序計數(shù)器自動加1后又再跳k步。機器碼：1100kkkk

kkkk

kkkk

16§3.3偽指令和表達(dá)式匯編器提供一些偽指令，偽指令并不是指令系統(tǒng)中的指令，而是用于：調(diào)整存儲器中程序的位置；定義宏、定義一些符號；初始化存儲器等。全部偽指令如下：17一、存儲器類型定義偽指令（不帶參數(shù)）1、CSEG——代碼段表明下面是代碼段。語法：.CSEG

2、DSEG——數(shù)據(jù)段表明下面是數(shù)據(jù)段。語法：.DSEG

3、ESEG——E2PROM段表明下面是E2PROM段。語法：.ESEG說明：一個匯編文件包含若干個代碼段，若干個數(shù)據(jù)段，若干個E2PROM段，在匯編時，它們按類型的不同被分別連接成一個代碼段，一個數(shù)據(jù)段，一個E2PROM段。18二、ORG——設(shè)置程序、數(shù)據(jù)在段中的起始位置

語法：.ORG表達(dá)式；表達(dá)式的值為定位計數(shù)器的值絕對值（無符號數(shù)）。注意：程序存儲器定位計數(shù)器--按字計數(shù)；而E2PROM和SRAM定位計數(shù)器--按字節(jié)計數(shù)。缺省值：代碼段：0；數(shù)據(jù)段:32；

E2PROM段

:0。如果ORG偽指令放在數(shù)據(jù)段，則設(shè)置SRAM定位計數(shù)器。如果該偽指令放在代碼段，則設(shè)置程序存儲器計數(shù)器。如果該偽指令放在E2PROM段，則設(shè)置E2PROM定位計數(shù)器。

19三、數(shù)據(jù)定義偽指令1．BYTE——在SRAM數(shù)據(jù)區(qū)定義字節(jié)語法：LABEL：.BYTE表達(dá)式（表）2．

DB——在程序存儲器或E2區(qū)中定義字節(jié)常數(shù)

語法：LABEL：.DB表達(dá)式（表）tab:.db$3f,$06,$5b,$4f,$66,$6d,$7d,$07,$7f,$6f;七段碼表

3、

DW——在程序存儲器或E2區(qū)中定義字常數(shù)

語法：LABEL：.DW表達(dá)式（表）說明：多個表達(dá)式之間用“，”分隔，若為負(fù)則用補碼表示。20四、符號定義偽指令1、DEF——設(shè)置寄存器的符號名語法：.DEF符號=寄存器2、EQU——設(shè)置一個符號相等于一個表達(dá)式語法：.EQU標(biāo)號=表達(dá)式；不能重新賦值3、SET——設(shè)置一個與表達(dá)式相等的符號語法：.SET標(biāo)號=表達(dá)式；可重新賦值;I/O寄存器的定義.EQUSREG=$3f.EQUSPH =$3e.EQUSPL =$3d.def XL=r26.def XH=r2721五、定義被匯編的器件DEVICE定義被匯編的器件語法：.DEVICEAT90S8515|AT90S8535等。例如：.deviceAT90S8535六、INCLUDE——包括另外的文件語法：.INCLUDE“文件名”例如.include“8535def.inc”22表達(dá)式一、操作數(shù)

（1）

用戶定義的標(biāo)號，該標(biāo)號給出了放置標(biāo)號位置的定位計數(shù)器的值。（2）

用戶用SET

偽指令定義的變量。（3）

用戶用EQU

偽指令定義的常數(shù)。（4）

PC：程序存儲器定位計數(shù)器的當(dāng)前值。

（5）

整數(shù)常數(shù)包括下列幾種形式：

十進(jìn)制(缺省值)：10，255十六進(jìn)制數(shù)：0x0a，$0a，0xff，$0ff，$ff二進(jìn)制數(shù)：0b00001010，0b11111111匯編語句中常用到表達(dá)式，表達(dá)式由操作數(shù)、運算符及函數(shù)組成。23