Д. В. Андреев Программирование микроконтроллеров mcs-51

Вид материала

Регистр PSW
2.2. Ассемблерный язык микроконтроллера 8051
Поле команда/ директива
Поле операнды
Поле метка
Поле комментарий
2.2.1. Система команд языка АСМ51
ACALL addr11
Acall mt1 ;(pc)=345h, ;(sp)=09h

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Регистр PSW (Program Status Word). Наименование и назначение разрядов регистра PSW приведены в табл.2.8.

Аккумулятор A представляет собой 8-разрядный регистр, который является источником операнда и местом фиксации результата при выполнении арифметических, логических операций и ряда операций передачи данных. Кроме того, только с использованием аккумулятора могут быть выполнены операции сдвигов, проверки на нуль, формирование флага паритета и т.п.

Регистр B - 8-разрядный регистр, используемый в сочетании с аккумулятором при выполнении операций умножения и деления для хранения второго входного операнда и помещения возвращаемых 8-ми битов результата. В других операциях регистр B является обычным регистром общего назначения.

Таблица 2.8

Биты	Наименование	Назначение
7	C	Флаг переноса. Устанавливается в "1" (сбрасывается в "0") аппаратно или программно. Аппаратно устанавливается (сбрасывается) во время выполнения команды сложения или вычитания при наличии (отсутствии) соответственно переноса или заема в 7-ом бите результата. Во время выполнения команды умножения или деления флаг всегда аппаратно сбрасывается.
6	AC	Флаг дополнительного переноса. Устанавливается (сбрасывается) аппаратно или программно. Аппаратно устанавливается (сбрасывается) во время выполнения команды сложения или вычитания при наличии (отсутствии) соответственно переноса или заема в 3-ем бите результата.
5	F0	Программно управляемый флаг пользователя.
4 3	RS1 RS0	Разряды управления выбором банка рабочих регистров. Устанавливаются (сбрасываются) программно.
			RS1	RS0	Банк
			0	0	0
			0	1	1
			1	0	2
			1	1	3
2	OV	Флаг переполнения. Устанавливается (сбрасывается) аппаратно или программно. Аппаратно устанавливается во время выполнения команды сложения (вычитания) если есть перенос (заем) в 6-ом бите результата и нет переноса (заема) в бите 7, или есть перенос (заем) в бите 7 и нет в бите 6, в противном случае флаг сбрасывается. Во время выполнения команды деления флаг аппаратно сбрасывается, а в случае деления на нуль - устанавливается. При умножении флаг аппаратно устанавливается если результат больше 255, в противном случае - сбрасывается.
1	без имени	Флаг пользователя. Устанавливается (сбрасывается) программно. Доступен по чтению.
0	P	Флаг паритета. Программно доступен только по чтению. Аппаратно сбрасывается (устанавливается) в каждом машинном цикле для индикации четности (нечетности) количества разрядов аккумулятора, находящихся в состоянии "1". Если в аккумуляторе все разряды сброшены в "0", флаг аппаратно сбрасывается.

2.2. Ассемблерный язык микроконтроллера 8051

Для эффективной разработки прикладного программного обеспечения микропроцессоров и микроконтроллеров необходимо выбрать подходящий язык программирования. Если требуется не очень сложная и при этом быстрая и компактная программа, которая не содержит сложных вычислительных операций, то для ее написания лучше выбрать язык низкого уровня (язык ассемблера). Язык высокого уровня (ЯВУ) следует выбрать в том случае, если необходимо производить сложные вычисления: операции над 16-, 32-разрядными числами, числами с плавающей точкой и др. Очень часто наиболее подходящей является смешанная модель, где критичные к быстродействию части программы написаны на ассемблере, а вычислительные процедуры реализованы на ЯВУ, например, на Си.

Изучение языков программирования целесообразнее всего начинать с ассемблера, поскольку он дает наглядное представление о функционировании аппаратной части целевого микропроцессора (микропроцессора для которого разрабатывается прикладная программа), что в конечном счете обеспечивает получение оптимальных схемотехнических решений разрабатываемой микропроцессорной техники. Язык ассемблера относится к группе машинно-ориентированных языков. Иначе говоря, каждому типу микропроцессоров или микроконтроллеров соответствует свой ассемблерный язык.

Оператором языка ассемблера микроконтроллера 8051 (языка АСМ51) является строка исходного текста микроконтроллерной программы (МК-программы), имеющая следующий формат:

метка		 команда/ директива 	;комментарий
		операция операнды

Поле команда/ директива является главным полем строки и состоит из поля операция и поля операнды, разделенных пробелом.

Поле операция содержит мнемоническое обозначение команды или директивы ассемблера, которое является сокращением (аббревиатурой) полного английского наименования выполняемого действия. Например: MOV - move - переслать, JMP - jump - перейти, DB - define byte - определить байт. Кроме того, поле операция может содержать символическое имя ассемблерной макрокоманды.

Поле операнды зависит от поля операция и может указывать группу разделенных запятой операндов, либо может быть исключено вообще.

Операнды ассемблерных команд определяют тип используемых данных (бит, байт, 2-байтовое слово), способ адресации этих данных и адреса переходов в области памяти программ микроконтроллера. Различают следующие способы адресации данных: регистровый, прямой, косвенно-регистровый и непосредственный.

Регистровая адресация обеспечивает обращение к байтовому содержимому регистров A, B или регистров R0-R7 выбранного банка, к 2-байтовому содержимому регистра DPTR и к битовому содержимому флага переноса C, при этом в качестве операндов используются принятые имена перечисленных программно доступных элементов, а также символические имена (только для регистров R0-R7), определяемые пользователем.

Прямая адресация применяется для обращения к байтовому содержимому 128-ми ячеек резидентной памяти данных или 21-го регистра специальных функций, а также к битовому содержимому 16-ти ячеек РПД или 11-ти РСФ, допускающих побитовое обращение (рис.2). При прямой адресации данных в поле операнды указывается прямой адрес используемых ячейки РПД, регистра специальных функций или бита. Этот адрес может быть задан числом, символическим именем, выражением, именем (только для РСФ и битов РСФ). Имена регистров специальных функций приведены в табл.2.1, а имена битов РСФ - в табл.2.3, табл.2.5-2.8. Кроме того, имя бита РСФ может быть представлено структурой вида: имя РСФ.номер бита. Например, имя пятого бита регистра TCON можно записать как TCON.5, имя второго бита аккумулятора - как A.2 и т.д.

С помощью косвенно-регистровой адресации обеспечивается обращение к байтовому содержимому 128-ми ячеек РПД, при этом адрес используемой ячейки определяется содержимым указателя стека SP или одного из регистров R0, R1 выбранного банка. Косвенно-регистровая адресация используется также для обращения к внешней памяти данных. В этом случае регистром-указателем может быть 16-разрядный указатель данных DPTR или один из упомянутых выше регистров R0, R1. Для работы с данными, "зашитыми" в виде констант в память программ микроконтроллера, применяется косвенно-регистровая адресация по сумме: базовый регистр (содержимое DPTR или программного счетчика PC) плюс индексный регистр (содержимое аккумулятора A). Любая такая константа может быть выбрана по адресу, который вычисляется сложением содержимого DPTR (PC) с содержимым A. Операнд, определяющий косвенно-регистровую адресацию данных, задается именем регистра-указателя или символическим именем (только для R0 и R1) с обязательным префиксом @.

При непосредственной адресации данные, предназначенные для обработки, непосредственно указываются в поле операнды и могут быть представлены в нем числом, символическим именем или выражением с обязательным префиксом #.

Аналогичным образом (за исключением префикса #) представляется операнд, определяющий адрес перехода в памяти программ микроконтроллера.

В качестве операндов ассемблерных директив и макрокоманд обычно используются числа, символические имена, выражения, имена программно доступных элементов микроконтроллера (только для директивы REG и макрокоманд), а в ряде случаев мнемоники языка АСМ51 (только для макрокоманд).

Символические имена, являющиеся операндами команд или директив, должны быть обязательно определены с помощью соответствующих директив (EQU, VAR или REG) языка АСМ51. Кроме того, символическое имя адреса в памяти программ может быть определено использованием этого имени в поле метка одной из строк исходного текста МК-программы. Отметим, что корректное символическое имя должно быть представлено комбинацией букв латинского алфавита и цифр и начинаться с буквы, при этом указанная комбинация допускает использование символа подчеркивания.

Применяемые в качестве операндов числа приводятся с указанием системы счисления (СС), для чего используется суффикс (латинская буква, стоящая после числа): B - для двоичной СС, Q - для восьмеричной СС, D - и H - соответственно для десятичной и шестнадцатеричной СС. Число без суффикса считается десятичным.

Выражение, используемое в поле операнды, вычисляется в процессе трансляции исходной МК-программы и представляет собой совокупность символических имен и (или) чисел (в формате 2-байтовых слов), содержащую следующие основные операторы:

"+" - сложение (третий уровень приоритета);

"-" - вычитание (третий уровень приоритета);

"" - умножение (четвертый уровень приоритета);

"/" - деление (четвертый уровень приоритета);

"" - возведение в степень (пятый уровень приоритета);

.OR. - ИЛИ (первый уровень приоритета);

.AND. - И (второй уровень приоритета);

.XOR. - исключающее ИЛИ (первый уровень приоритета);

.NOT. - отрицание (шестой уровень приоритета);

"<" (">") - выделение младшего (старшего) байта 2-байтового слова (шестой уровень приоритета).

Оператор с более высоким уровнем приоритета выполняется в первую очередь. Если в выражении присутствуют операторы с одинаковым уровнем приоритета, то вычисления производятся слева направо. Чтобы изменить указанный порядок выполнения расчетов допускается использовать скобки. В качестве примера приведем выражение <.NOT.13H+1, реализующее процедуру преобразования числа 13H в дополнительный код и эквивалентное числу 0EDH, которое будет получено при трансляции исходной МК-программы.

Поле метка не является обязательным, отделяется от поля команда/ директива пробелом и может содержать символическое имя непосредственных данных, одного из регистров R0-R7, прямого адреса, макрорасширения или адреса перехода в памяти программ. Если метка заканчивается двоеточием, то она может быть расположена в любом месте строки, в противном случае метка должна начинаться в начале строки.

Поле комментарий содержит пояснения различного характера - может объяснять применение той или иной команды или директивы, содержать описание алгоритма участка или МК-программы в целом и др. Это поле не является обязательным и при использовании должно начинаться символом ;.

2.2.1. Система команд языка АСМ51

Система команд языка АСМ51 содержит 111 команд, которые обеспечивают реализацию широкой номенклатуры арифметических и логических операций, а также операций пересылки данных и передачи управления. В табл.2.9 приведены обозначения, используемые в описании команд.

Таблица 2.9

Обозначение	Назначение
addr	Символическое имя вычисляемого адреса ячейки памяти программ.
addr11	Символическое имя 11-битового адреса ячейки памяти программ.
addr16	Символическое имя 16-битового адреса ячейки памяти программ.
bit	Символическое имя 8-разрядного адреса бита в области ячеек резидентной памяти данных или регистров специальных функций, допускающей побитовое обращение (см. рис.2).
data8	Символическое имя байта данных.

Продолжение табл.2.9

Обозначение	Назначение
data16	Символическое имя 16-битовых данных.
direct	Символическое имя 8-разрядного адреса ячейки резидентной памяти данных или регистра специальных функций.
rel	Значение байта смещения, используемое при вычислении адреса addr.
(X)	Содержимое элемента X.
((X))	Содержимое по адресу, хранящемуся в элементе X.
X[M]	Разряд M элемента X.
X[3-0]	Группа разрядов элемента X.
	Оператор присваивания.
	Дизъюнкция.
	Конъюнкция.
	Сложение по модулю 2.
XY	Целочисленное деление элемента X на элемент Y.
mod[XY]	Остаток при целочисленном делении.

Время выполнения рассматриваемых команд указывается в машинных циклах. Напомним, что длительность одного машинного цикла определяется выражением

, где f есть частота синхронизации микроконтроллера.

ACALL addr11

addr11[10-8] 1 0 0 0 1

addr11[7-0]

Команда "абсолютный вызов подпрограммы" вызывает безусловно подпрограмму, размещенную по адресу addr11. При этом содержимое счетчика команд PC увеличивается на 2 для получения адреса следующей команды, после чего полученное 16-разрядное значение PC помещается в стек, и содержимое указателя стека SP также увеличивается на 2. Адрес перехода образуется с помощью конкатенации (сцепления) 5-ти старших бит увеличенного содержимого счетчика команд PC, содержимого 7-5 битов старшего байта команды и содержимого второго байта команды. Адрес перехода и указанная команда должны находиться внутри одной страницы памяти программ (ПП) объемом 2 Кбайт, определяемой содержимым пяти старших бит PC. Время выполнения команды 2 цикла.

	Алгоритм		Пример
	(PC)(PC)+2, (SP)(SP)+1 ((SP))(PC[7-0]), (SP)(SP)+1 ((SP))(PC[15-8]) (PC[10-0])addr11[10-8] addr11[7-0], где есть знак конкатенации		;(SP)=07H, (PC)=28DH, ;MT1 соответствует адресу ;345H в ПП ACALL MT1 ;(PC)=345H, ;(SP)=09H, ;в РПД (09H)=02H, (08H)=8FH
ADD A,Rn ;где n=0-7		0 0 1 0 1 r r r		где rrrB=000B-111B

Команда "сложение" складывает содержимое аккумулятора A с содержимым заданного регистра Rn выбранного банка, помещая результат в A. Содержимое используемого регистра не изменяется. При появлении переносов из разрядов 7 и 3 результата устанавливаются в "1" флаг переноса C и флаг дополнительного переноса AC соответственно, в противном случае эти флаги сбрасываются в "0". Флаг переполнения OV устанавливается, если есть перенос из бита 6 и нет переноса из бита 7, или есть перенос из бита 7 и нет - из бита 6, в противном случае флаг OV сбрасывается. Время выполнения команды 1 цикл.

Алгоритм	Пример
(A)(A)+(Rn), где n=0-7 (С)x, (OV)=x, (AC)=x, где x{0,1}	;(A)=0C3H, (R6)=0AAH ADD A,R6 ;(A)=6DH,(R6)=0AAH, ;(AC)=0, (C)=1, (OV)=1

ADD A,@Ri ;где i{0,1}

0 0 1 0 0 1 1 i

Blog

Д. В. Андреев Программирование микроконтроллеров mcs-51