1、嵌入式系統(tǒng)概論,單片機基礎,匯編語言程序設計,教學目的：熟悉80C51系列單片機的匯編語言，能夠熟練編寫匯編語言源程序。 教學重點：常用匯編語言程序設計方法。 教學難點： 分支程序、散轉程序與子程序的設計,程序設計語言,機器語言 是一種用二進制代碼“0”和“1”表示指令和數(shù)據(jù)最原始的程序設計語言，是計算機唯一能夠識別和執(zhí)行的語言。計算機能夠快速識別立即執(zhí)行。 匯編語言 是用助記符表示的面向機器程序設計語言，比機器語言直觀、易懂、易用且便于記憶。匯編語言在交由計算機執(zhí)行之前，必須將其翻譯成機器語言，這一翻譯過程稱為“匯編”。 高級語言 是一種面向過程且獨立于計算機硬件結構的通用計算機語言。高級語

2、言同樣需要翻譯成機器語言，這一過程稱為“編譯”或“解釋”，這一編譯或解釋的程序稱為“編譯程序”或“解釋程序”。高級語言功能強，但用較多的存儲空間，執(zhí)行時間長，故不適用于高速實時控制。,匯編語言規(guī)范,匯編語言由四部分組成 標號 ：操作碼 ， 操作數(shù) ；注釋 標號段：以字母開頭的1-8個字母和數(shù)字串組成，不能用助記符、偽指令和寄存器名，標號只有在需要時才設置。 操作碼段：是指令或偽指令助記符，用來表示指令的操作性質(zhì)，在指令中是必不可少的。 操作數(shù)段：給出參加運算(或其它操作）的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)地址?？墒褂枚˙）、十（D）、十六（H）進制碼.也可用標號及表達式表示。 注釋段：是本指令執(zhí)行目的和所起作用的

3、說明。它不參加匯編。 例 HY1：MOV A ， #08H ； #08H A (表示將立即數(shù)08H送到累加器A中),80C51匯編程序設計中常用的偽指令,在匯編程序?qū)R編語言編寫的源程序進行匯編時，有一些控制匯編用的特殊指令不屬于指令系統(tǒng)，不產(chǎn)生機器代碼，稱為“偽指令”。為編程提供方便。 1、ORG （Origin) 匯編起始指令 :用于規(guī)定目的程序在程序存儲器中存放的起始地址。格式如下： 標號 操作碼 操作數(shù) ORG 表達式（exp） 注 exp必須是16位的地址值 2、END 匯編結束指令：表示程序已結束。 3、EQU （Equate) 賦值指令:把操作數(shù)段中的地址或數(shù)據(jù)賦值給標號，格式如

4、下: 標號 操作碼 操作數(shù) 字符名稱 EQU 數(shù)或匯編符號 例 AA EQU R1 ；R1與AA等值 則 MOV A， AA 指令與 MOV A，R1指令結果相同。,80C51匯編程序設計中常用的偽指令,4、DB （Define Byte)定義字節(jié)(* 8bit )指令:定義程序存儲器中存放的若干個字節(jié)的數(shù)值或ASCII碼字符，每個數(shù)或字符之間用（，）隔開，表示ASCII碼時需用（）或（“”）表示8位常數(shù)表，格式如下： 操作碼 操作數(shù) DB 字節(jié)常數(shù)或ASCII字符 例 ORG 1000H DB 76H，73，C，B,OACH 則 （1000H）76H （1001H）49H （1002H）43

5、H （1003H）42H （1004H）0ACH 5、DW （Define Word)定義字(* 16bit )指令:定義程序存儲器中存放的若干個字（16位：先存高8位(PC低地址)，后存低8位(PC高地址）的數(shù)據(jù)或ASCII碼字符，格式如下： 操作碼 操作數(shù) DW 字常數(shù)或ASCII字符 例 ORG 2200H DW 1246H，7BH，10 則（2200H）12H （2201H）46H （2202H）00H （2203H）7BH（2204H）00H （2205H）0AH,80C51匯編程序設計中常用的偽指令,6、BIT 定義位地址指令：功能是把位地址賦予所規(guī)定的字符名稱。格式如下： 標號

6、操作碼 操作數(shù) 字符名稱 BIT 位地址 例 ABC BIT P1.0 Q4 BIT P2.2 則匯編后，位地址P1.0，P1.2分別賦給變量ABC和Q4。 7、DATA 定義標號數(shù)值偽指令：將表達式指定的數(shù)據(jù)地址賦予規(guī)定的字符名稱，該指令與EQU指令相似，只是，可先使用后定義，放于程序開頭、結尾均可。其功能是給標號段中的標號賦予數(shù)值，格式如下： 標號 操作碼 操作數(shù) 字符名稱 DATA 表達式 例 MN DATA 2000H 匯編后，MN的值為2000H 8、DS 定義存儲空間指令 ：其功能是從指定地址開始保留DS之后表達式的值所規(guī)定的存儲單元以備使用，格式如下： 操作碼 操作數(shù) DS 表達

7、式 例 ORG 500H DS 10H DB 4BH,FDH 匯編后，從500H開始保留16個單元不賦值，然后從511H開始給存儲器賦值，（511H)=4BH,(512H)=FDH.,匯編可分成兩種： 人工匯編 機器匯編 機器匯編是用機器自動把匯編語言源程序翻譯成可以運行的目標代碼程序，即二進制程序的過程，它是一種用機器來代替人腦的匯編，完成這一匯編過程的軟件稱為“匯編程序”。,匯編,機器語言目標程序,匯編語言源程序,匯編程序,匯編,機器語言目標程序,匯編語言源程序,人工查指令機器碼表,匯編語言及匯編過程,順序程序設計,順序結構程序是基本程序。程序按編寫的順序依次往下執(zhí)行每一條指令，直到最后一

8、條。它能夠解決某些實際問題，或成為復雜程序的子程序。 例：將20H單元的兩個BCD碼拆開并變成ASCII碼，存入21H、22H單元。注意ASCII碼09為30H39H。 解：采用先把20H中低4位BCD碼交換出來加以轉換、存放，然后再把高4位BCD碼交換至低4位加以轉換、存放。,順序程序設計,源程序如下： 地址 機器碼 周期數(shù) 源程序 . ORG 0000H 22H 0000H 02 02 00 3 LJMP MAIN 21H MAIN： 20H 200H 78 22 1 MOV R0，22H . 202H 76 00 1 MOV R0，00H . 204H E5 20 1 MOV A，20H

9、 R0 22H 206H D6 1 XCHD A, R0 ；A和R0的低4位互換 207H 43 22 30 3 ORL 22H,#30H 20AH C4 1 SWAP A ；A的高低4位互換 20BH 44 30 1 ORL A，30H 20DH F5 21 1 MOV 21H，A 20FH 80 FE 2 SJMP $ ；循環(huán)等待 END,將20H單元的兩個BCD碼拆開并變成ASCII碼，存入21H、22H單元。注意ASCII碼09為30H39H。,循環(huán)程序設計,處理實際事務時，有時會遇到多次重復處理的問題，用循環(huán)程序的方法來解決就比較合適。循環(huán)程序中的某些指令可以反復執(zhí)行多次。采用循環(huán)程

10、序，使程序縮短，節(jié)省存儲單元。 循環(huán)初態(tài)：（初始條件）是設置循環(huán)過程中工作單元的初值，例如，設循環(huán)次數(shù)計數(shù)器、地址指針置初值等。 循環(huán)體：循環(huán)體是指重復執(zhí)行的程序段，完成主要的計算和操作任務。同時包括對指針的修改。 循環(huán)控制部分：循環(huán)控制部分用于控制循環(huán)的執(zhí)行和結束。根據(jù)循環(huán)次數(shù)計數(shù)器的狀態(tài)或循環(huán)條件，檢查循環(huán)是繼續(xù)循環(huán)或退出循環(huán)。 若在循環(huán)體中還包含有循環(huán)程序，這種現(xiàn)象叫“循環(huán)嵌套”，這樣的程序稱為“多重循環(huán)程序”。在多重循環(huán)程序中，只允許外重循環(huán)嵌套內(nèi)重循環(huán)，不允許循環(huán)體交叉；也不允許從循環(huán)程序外部跳入循環(huán)程序中。,順序程序設計,已知：80C51單片機經(jīng)常使用的晶振為12MHz，要求設計一

11、個軟件延時程序，延時時間為10ms。 解：延時程序的延時時間主要與兩個因素有關，一個是所用晶振，一個是延時程序中的循環(huán)次數(shù)。一旦晶振確定之后，則主要是如何設計與計算需給定的延時循環(huán)次數(shù)。在本題中已知晶振為12MHz，則可知一個機器周期為1s，可預計采用單重循環(huán)是有可能實現(xiàn)1ms的延時的?，F(xiàn)根據(jù)題意編寫源程序如下：,循環(huán)程序設計,周期數(shù) 源程序 注釋 1 MOV R0，0AH；10毫秒數(shù)R0 1 DL2： MOV R1，MT ；1ms延時的預定值MTR1(MTFAH) 1 DL1： NOP 1 NOP 2 DJNZ R1，DL1 ；lms延時循環(huán) 2 DJNZ R0，DL2 ；毫秒數(shù)減1，不等于

12、0，繼續(xù)循環(huán)，等于 0結束 內(nèi)層循環(huán) DL1 機器周期個數(shù)為（1+1+2），每個機器周期為1s，內(nèi)層循環(huán)一次需4s。若內(nèi)層循環(huán)延時 lms，需1000/4=250次，十六進制數(shù)為FAH,循環(huán)程序設計,ORG 200H CLR A ；清A作為初始最大值 MOV R2，20H ；數(shù)據(jù)個數(shù)初值 MOV R1，22H ；數(shù)據(jù)存放區(qū)首地址 LP： CLR C ；清進位 SUBB A，R1 ；初始最大值減隊列中的數(shù) JNC NEXT ；小于初始最大值繼續(xù) MOV A， R1 ；大于初始最大值，則用此值作為最大值 SJMP NEXT1 NEXT：ADD A， R1 ；小于初始最大值，則恢復原最大值 NEXT

13、1:INC R1 ；修改地址指針 DJNZ R2，LP ；依次重復比較，直至R20 MOV 21H ，A ；最大值存入21H單元,從22H單元開始有一個無符號數(shù)據(jù)塊，其長度在20H單元。求出數(shù)據(jù)塊中最大值，并存入21H單元,多重循環(huán)設計,如果在一個循環(huán)程序中嵌套了其他的循環(huán)程序，稱為多重循環(huán)程序。在用軟件實現(xiàn)延時時顯得特別有用。設計50ms秒延時子程序，使用12MHz晶振時，一個機器周期的時間為1 s,執(zhí)行一條DJNZ指令的時間為2 s ，我們可以采用雙重循環(huán)的方法寫出延時的LOOP子程序,周期數(shù) 源程序 注釋 1 LOOP: MOV R7,#C8H ;200 1 DEL1 :MOV R6,#

14、7CH ;123 1 NOP 2 DEL : DJNZ R6, DEL 2 DJNZ R7,DEL1 2 RET 延時時間：t=1+200(1+1+2*123)+2+2 50000 s=50ms,分支程序設計,分支程序的的特點是在程序中是含有轉移指令，可根據(jù)程序要求，無條件或有條件地改變程序的執(zhí)行順序。 編寫分支結構程序的重在于正確使用轉移指令，轉移指令有3種，即無條件轉移、條件轉移、散轉 。 1、無條件轉移：程序轉移方向是事先安排的，只須給出正確的轉移目標地址或偏移量即可。 2、條件轉移：根據(jù)已執(zhí)行程序?qū)酥疚弧⒗奂悠?、?nèi)部RAM的某位的影響結果來決定程序的走向。 例：JC rel ; (C

15、)1：(PC)2rel PC （跳轉） (C)0：(PC)2PC （順序執(zhí)行） 在執(zhí)行此命令之前，必須使用影響位累加器C的指令。 3、散轉：在80C51單片機中有一條專門的散轉指令。,無條件/條件轉移程序,例：設5AH單元中有一變量X，請編寫計算下述函數(shù)式的程序，結果存入5BH單元。 Y= 3X , X 15 函數(shù)式有3條路徑可選，需采用分支程序設計。首先計算2X并暫存R1中，在第2條件中，2X最大值不大于30，故可用一個寄存器，然后根據(jù)X值確定Y值。,無條件/條件轉移程序,ORG 200H MOV A,5AH ADD A,5AH ;2XA MOV R1,A MOV A,5AH ;重新把X裝入

16、A CJNE A,#10,L1 L1:JC L2 ;X15 CJNE A,#10H,L3 ;與16比較 L3:JNC L4 ;X15轉L4 MOV A，R1 ADD A，#10 ;10X15，Y2X10 MOV R0,A SJMP L4 L2: MOV A,R1 ADD A,5AH ;X10,Y=3X MOV R0,A L4: MOV 5BH,R0 ;存結果 SJMP $ END,Y= 3X , X 15 (5AH)=X (5BH)=Y,散轉指令 JMP A+DPTR,散轉指令的操作是把16位數(shù)據(jù)指針DPTR的內(nèi)容與累加器A中8位無符號數(shù)相加，形成新的目標地址，裝入程序計數(shù)器PC,此即散轉的目

17、的地址。散轉程序的設計采用兩種不同的方法。 固定數(shù)據(jù)指針DPTR，根據(jù)累加器A的內(nèi)容，轉入相應的分支程序。（散轉點不超過256個） 累加器A清0，根據(jù)數(shù)據(jù)指針DPTR的值決定程序轉向地址，DPTR的值可通過查表或其他方法獲得。（可達64KB地址空間轉移）,散轉程序設計（采用轉移指令表）,根據(jù)R3的內(nèi)容，轉向各個操作程序。 R30， 轉入OPR0 R31， 轉入OPR1 . R3n， 轉入OPRn 解：程序清單如下 MOV DPTR，TAB1 ; 跳轉表首地址送數(shù)據(jù)指針 MOV A，R3 ADD A，R3 ；R32 A（修正變址值） JNC NOAD ；判有否進位 INC DPH ;有進位則加到

18、高字節(jié)地址 NOAD：JMP ADPTR ；(A)+(DPTR)PC轉向形成的散轉地址入口 TAB1：AJMP OPR0 ；轉移到OPR0 AJMP OPR1 . AJMP OPRn 注意：各轉移指令地址依次相差2字節(jié)，所以A中變址值必須乘2修正（AJMP 2字節(jié)指令 ; LJMP 3字節(jié)指令),散轉程序設計（采用轉向地址表）,根據(jù)R2的內(nèi)容，轉入對應的操作程序。 解：設轉移入口OPR0、OPR1 . OPRn MOV DPTR，TAB1 MOV A, R2 ADD A，R2 ；R22 A JNC NOAD ；判有否進位 C =0 跳轉，C=1 順序執(zhí)行 INC DPH ；有進位C ,（DPH

19、)+1 DPH NOAD：MOV R3,A ;暫存 MOVC A ,ADPTR ；取地址高8位 (A)+(DPTR) A XCH A,R3 ；暫存轉移地址高8位 INC A MOVC A,A+DPTR ;取地址低8位(A)+(DPTR) A MOV DPL,A ；置轉移地址低8位 MOV DPH,R3 CLR A JMP ADPTR ; (A)+(DPTR) PC TAB1 DW OPR0 ;16位轉移地址表的首地址 DW OPR1 . DW OPRn 注： DW （Define Word)定義字(* 16bit )指令:定義程序存儲器中存放的若干個字（16位：先存高8位(PC低地址)，后存低

20、8位(PC高地址）,查表程序設計,所謂的“查表法”，就是預先將一些復雜的運算結果，以表格的形式存放在程序存儲器中，當用戶程序需要用到這些數(shù)據(jù)時，使用編排好的程序號將其讀出，這種程序稱為查表程序。 用于查表的指令有兩條：MOVC A，APC； MOVC A，ADPTR（均為單字節(jié)指令） 當使用DPTR作為基址寄存器時查表比較簡單，查表的步驟分三步 基址（表格首地址）送DPTR數(shù)據(jù)指針； 所查表索引值（在表中的位置是第幾項）送累加器A； 執(zhí)行查表指令 MOVC A，ADPTR，進行讀數(shù)，查表結果送回累加器A。 當使用PC作為基址寄存器時，由于PC本身是一個程序計數(shù)器，與指令的存放地址有關，查表時其

21、操作有所不同。查表的步驟也分三步： 使用傳送指令把所查數(shù)據(jù)索引值送入累加器A。 使用 ADD A，#data 指令對累加器A進行修正。data值由下式確定。 PC + data = 數(shù)據(jù)表首地址 其中，PC是 MOVC A，A+PC 下一條指令的地址。因此，data值實際等于查表指令和數(shù)據(jù)表格之間的字節(jié)數(shù) 。 執(zhí)行查表指令 MOVC A，APC 完成查表。 注意：MOVC A， A+DPTR 指令可以實現(xiàn)64K地址范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)查尋，而MOVC A，A+PC指令只能實現(xiàn)256字節(jié)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)查尋。,規(guī)則變量的查表程序設計,如果數(shù)據(jù)表格中值位單字節(jié)，且表格占有的單元數(shù)少于256，則查表方法比較簡單

22、。 例 設計一個將16進制數(shù)轉換成ASCII碼的子程序，設16進制數(shù)存放在R0的低4位，要求將轉換后的ASCII碼送回R0。 ORG 30H 30H MOV A，R0 31H ANL A，0FH ；保留低4位 33H ADD A，2 ；變址調(diào)整 35H MOVC A，APC；查表獲取ASCII碼值 36H MOV R0，A 37H RET 38H TAB：DB 30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H DB 39H,41H,42H,43H,44H,45H,46H,子程序結構與設計,子程序結構是匯編語言中一種重要的程序結構。在一個程序中經(jīng)常會碰到反復執(zhí)行某程序段的情

23、況，如果重新書寫這個程序段，會使程序變得冗長而雜亂。對此，可以采用子程序結構，即把重復的程序段編寫為一個子程序，通過主程序調(diào)用它。這樣不但可以提高編制和調(diào)試程序的效率，而且可以縮短程序長度，從而節(jié)省程序存儲空間。 要給每個子程序賦一個名字，實際是一個入口地址代號。 要正確地傳遞函數(shù)，首先要有入口條件（入口參數(shù)），說明進入子程序時處理的數(shù)據(jù)如何得到（從累加器A 、寄存器R0-R7等處）；還要有出口條件（出口參數(shù)），即處理的結果是如何存放的。 注意保護現(xiàn)場和恢復現(xiàn)場。在執(zhí)行子程序時，可能使用到累加器A或工作寄存器，所以在執(zhí)行子程序前，應將這些內(nèi)容保存起來，即保護現(xiàn)場。當子程序執(zhí)行完，返回到主程序之

24、前，在將這些內(nèi)容取出送回到累加器A或原來的寄存器中，這一過程稱為恢復現(xiàn)場。,子程序調(diào)用與返回,主程序調(diào)用子程序是通過子程序調(diào)用命令“LCALL add16”和”ACALL add11”來實現(xiàn)的。前者稱為”長調(diào)用指令“，給出16位子程序首地址，后者稱為”絕對調(diào)用指令“，給出的操作數(shù)是子程序低11位入口地址，和程序計數(shù)器PC高5位合在一起，構成16位轉移地址。 子程序調(diào)用指令功能是將PC中的內(nèi)容（下一條指令的地址，稱為”斷點“）壓入堆棧（保護斷點）。然后將調(diào)用地址送入PC,使程序轉入子程序的入口地址。 子程序的返回是通過返回指令RET實現(xiàn)的。該指令的功能是將堆棧存放的返回地址（即斷點）彈出堆棧，并

25、送回到PC中，使程序繼續(xù)從斷點處執(zhí)行。 在主程序中，不希望被子程序更改內(nèi)容的寄存器在調(diào)用前，在主程序中安排壓棧指令來保護現(xiàn)場；子程序返回后，再安排彈出指令恢復現(xiàn)場。 在需要保護現(xiàn)場的程序中，要正確地設置堆棧指針。,子程序設計,1、子程序的定義 子程序名：. ；子程序開始 RET ;子程序結束 注：子程序名由用戶定義，以字母開頭,2 、子程序的調(diào)用 在程序中需要執(zhí)行這種操作的地方放置一條調(diào)用指令，當程序執(zhí)行到調(diào)用指令，就轉到子程序中完成規(guī)定的操作，并返回到原來的程序繼續(xù)執(zhí)行下去。 調(diào)用子程序的指令: ACALL 子程序名：短調(diào)用（2KB范圍內(nèi)） LCALL 子程序名：長調(diào)用（64KB范圍內(nèi)）,子

26、程序嵌套,子程序嵌套是指在子程序執(zhí)行過程中，還可以調(diào)用另一個子程序。子程序的嵌套在理論上是無限的，但實際上由于受到堆棧深度的限制嵌套的次數(shù)是有限的。 子程序調(diào)用指令功能是將PC中的內(nèi)容（下一條指令的地址，稱為”斷點“）壓入堆棧（保護斷點）。然后將調(diào)用地址送入PC,使程序轉入子程序的入口地址。(先入棧PC低8位，再入棧PC高8位） 子程序的返回是通過返回指令RET實現(xiàn)的。該指令的功能是將堆棧存放的返回地址（即斷點）彈出堆棧，并送回到PC中，使程序繼續(xù)從斷點處執(zhí)行。(先出棧PC高8位，再出棧PC低8位） 在子程序嵌套過程中可以看出，堆棧在子程序調(diào)用中是必不可少的，因為斷點地址均是按照“先進后出”的

27、原則存入堆棧的，從而保證了存入的斷點地址能依次正確地返回。,子程序設計,子程序結構是匯編語言中一種重要的程序結構。在一個程序中經(jīng)常會碰到反復執(zhí)行某程序段的情況，如果重新書寫這個程序段，會使程序變得冗長而雜亂。對此，可以采用子程序結構，即把重復的程序段編寫為一個子程序，通過主程序調(diào)用它。這樣不但可以提高編制和調(diào)試程序的效率，而且可以縮短程序長度，從而節(jié)省程序存儲空間。 編制程序?qū)崿F(xiàn)c=a2+b2（a, b均為1位十進制數(shù)） 計算某數(shù)的平方可采用查表的方法實現(xiàn)，并編寫成子程序。只要兩次調(diào)用子程序，并求和就可得運算結果。,編制程序?qū)崿F(xiàn)c=a2+b2（a, b均為1位十進制數(shù)）,計算某數(shù)的平方可采用查

28、表的方法實現(xiàn)，并編寫成子程序。只要兩次調(diào)用子程序，并求和就可得運算結果。設a, b分別存放于片內(nèi)RAM的30H, 31H兩個單元中，結果c存放于片內(nèi)RAM的40H單元。程序流程圖如圖所示。,ORG 0200H 0200H SR: MOV SP,#4FH ; 設堆棧指針 0203H MOV A, 30H; 將30H中的內(nèi)容a送入A 0205H LCALL SQR; 轉求平方子程序SQR處執(zhí)行 0208H MOV R1, A; 將a2結果送R1 0209H MOV A, 31H; 將31H中的內(nèi)容b送入A 020BH LCALL SQR; 轉求平方子程序SQR處執(zhí)行 020EH ADD A, R1; a2+b2結果送A 020FH MOV 40H, A; 結果送40H單元中 0211H SJMP $ ; 程序執(zhí)行完，“原地踏步” 求平方子程序如下（采用查平方表的方法）： ORG 0400H 0400H SQR:INC A 0401H MOVC A, A+PC ;單字節(jié)指令 0402H RET 0403H TAB:DB 0, 1, 4, 9, 16 , 25, 36, 49, 64, 81 040CH END,編制程序?qū)崿F(xiàn)c=a2+b2,(30H)=a,(31H)=b,(40H)=c,綜合程序舉例（代碼轉換類）,將R0所指出單元中的ASCII碼轉換成十六進制數(shù)，并