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  嵌入式系统 - 汇编语言

  • 简述

    开发汇编语言是为了提供 mnemonics或机器级代码指令的符号。汇编语言程序由助记符组成，因此应将它们翻译成机器代码。负责这种转换的程序称为assembler. 汇编语言通常被称为低级语言，因为它直接与 CPU 的内部结构一起工作。要用汇编语言编程，程序员必须知道 CPU 的所有寄存器。
    不同的编程语言，如 C、C++、Java 和各种其他语言，被称为高级语言，因为它们不处理 CPU 的内部细节。相比之下，汇编程序用于将汇编语言程序翻译成机器代码（有时也称为object code 要么 opcode）。类似地，编译器将高级语言翻译成机器代码。例如，要用 C 语言编写程序，必须使用 C 编译器将程序翻译成机器语言。

  • 汇编语言的结构

    一个汇编语言程序是一系列语句，它们要么是 ADD 和 MOV 等汇编语言指令，要么是称为 directives.
    一个 instruction 告诉 CPU 要做什么，而 directive （也被称为 pseudo-instructions) 向汇编程序提供指令。例如，ADD 和 MOV 指令是 CPU 运行的命令，而 ORG 和 END 是汇编指令。当使用 ORG 指令时，汇编器将操作码放置到内存位置 0，而 END 指示到源代码的结尾。程序语言指令由以下四个字段组成 - 
    
[ label: ]   mnemonics  [ operands ]   [;comment ]
    方括号 ( [ ] ) 表示该字段是可选的。
    • 这 label field允许程序按名称引用一行代码。标签字段不能超过一定数量的字符。
    • 这 mnemonics 和 operands fields一起执行程序的实际工作并完成任务。像 ADD A , C & MOV C, #68 这样的语句，其中 ADD 和 MOV 是产生操作码的助记符；“A，C”和“C，#68”是操作数。这两个字段可以包含指令。指令不生成机器代码，仅由汇编程序使用，而指令则被翻译成机器代码供 CPU 执行。 
    
1.0000         ORG  0H            ;start (origin) at location 0 
2 0000 7D25    MOV  R5,#25H       ;load 25H into R5 
3.0002 7F34    MOV  R7,#34H       ;load 34H into  R7 
4.0004 7400    MOV  A,#0          ;load 0 into A 
5.0006 2D      ADD  A,R5          ;add contents of R5 to A 
6.0007 2F      ADD  A,R7          ;add contents of R7 to A
7.0008 2412    ADD  A,#12H        ;add to A value 12 H 
8.000A 80FE    HERE: SJMP HERE    ;stay in this loop 
9.000C END                        ;end of asm source file
    • 这 comment field 以分号开头，分号是注释指示符。
    • 注意程序中的标签“HERE”。任何引用指令的标签都应后跟冒号。

  • 组装和运行 8051 程序

    这里我们将讨论汇编语言的基本形式。创建、组装和运行汇编语言程序的步骤如下 -
    • 首先，我们使用编辑器键入类似于上述程序的程序。可以使用所有 Microsoft 操作系统附带的 MS-DOS EDIT 程序等编辑器来创建或编辑程序。编辑器必须能够生成 ASCII 文件。汇编程序在下一步中使用源文件的“asm”扩展名。
    • “asm”源文件包含在步骤 1 中创建的程序代码。它被馈送到 8051 汇编器。汇编器然后将汇编语言指令转换为机器代码指令并产生一个.obj file （目标文件）和一个 .lst file（列表文件）。它也被称为source file，这就是为什么某些汇编程序要求此文件具有“src”扩展名的原因。“lst”文件是可选的。它对程序非常有用，因为它列出了所有的操作码和地址以及汇编程序检测到的错误。
    • 汇编程序需要第三步，称为 linking. 链接程序获取一个或多个目标文件，并生成一个扩展名为“abs”的绝对目标文件。
    • 接下来，“abs”文件被馈送到一个名为“OH”（对象到十六进制转换器）的程序，该程序创建一个扩展名为“hex”的文件，准备烧入 ROM。
    创建程序的步骤

  • 数据类型

    8051 微控制器包含单一的 8 位数据类型，每个寄存器也是 8 位大小。程序员必须分解大于 8 位（00 到 FFH，或十进制的 255）的数据，以便 CPU 可以处理这些数据。

    DB（定义字节）

    DB 指令是汇编程序中使用最广泛的数据指令。它用于定义 8 位数据。它还可用于定义十进制、二进制、十六进制或 ASCII 格式的数据。对于十进制，十进制数后的“D”是可选的，但对于“B”（二进制）和“Hl”（十六进制）是必需的。
    要指示 ASCII，只需将字符放在引号中（'like this'）。汇编器会自动为数字/字符生成 ASCII 代码。DB 指令是唯一可用于定义大于两个字符的 ASCII 字符串的指令；因此，它应该用于所有 ASCII 数据定义。下面给出了一些 DB 的例子 - 
    
        ORG  500H 
DATA1:  DB   28                     ;DECIMAL (1C in hex) 
DATA2:  DB   00110101B              ;BINARY  (35 in hex) 
DATA3:  DB   39H                    ;HEX 
        ORG  510H 
DATA4:  DB   "2591"                 ;ASCII  NUMBERS 
        ORG  520H                         
DATA6:  DA   "MY NAME IS Michael"   ;ASCII CHARACTERS
    ASCII 字符串周围可以使用单引号或双引号。DB 还用于以字节大小的块分配内存。

  • 组装指南

    8051 的一些指令如下 -
    • ORG (origin)− origin 指令用于指示地址的开始。它采用十六进制或十进制格式的数字。如果在数字后提供 H，则数字被视为六进制，否则为十进制。汇编程序将十进制数转换为十六进制数。
    • EQU (equate)− 用于定义不占用内存位置的常量。EQU 将一个常量值与一个数据标签相关联，以便该标签出现在程序中，它的常量值将替换该标签。在执行指令“MOV R3,#COUNT”时，寄存器 R3 将加载值 25（注意 # 符号）。使用 EQU 的好处是程序员可以改变一次，汇编器会改变它的所有出现；程序员不必搜索整个程序。
    • END directive− 表示源（asm）文件的结尾。END 指令是程序的最后一行；END 指令之后的任何内容都被汇编程序忽略。

  • 汇编语言中的标签

    汇编语言中的所有标签必须遵循以下规则 -
    • 每个标签名称必须是唯一的。汇编语言编程中用于标签的名称由大小写字母、数字 0 到 9 和特殊字符如问号 (?)、句点 (.)、@、下划线 (_)、和美元（$）。
    • 第一个字符应该是字母字符；它不能是一个数字。
    • 保留字不能用作程序中的标签。例如，ADD 和 MOV 字是保留字，因为它们是指令助记符。
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