嵌入式系统 - 指令

简述

除非执行控制转移指令，否则程序流程以顺序方式进行，从一条指令到下一条指令。汇编语言中的各种控制转移指令包括条件或无条件跳转和调用指令。

循环和跳转指令

在 8051 中循环

将一系列指令重复一定次数称为循环. 一条指令DJNZ reg, label用于执行循环操作。在这条指令中，一个寄存器减1；如果不为零，则 8051 跳转到标签所指的目标地址。

在循环开始之前，寄存器加载了重复次数的计数器。在这条指令中，寄存器递减和跳转的决定合并为一条指令。寄存器可以是 R0–R7 中的任何一个。计数器也可以是 RAM 位置。

例子

用重复加法的方法将25乘以10。

解决方案− 乘法可以通过重复添加被乘数来实现，次数与乘数相同。例如，

25 * 10 = 250 (FAH)

25 + 25 + 25 + 25 + 25 + 25 + 25 + 25 + 25 + 25 = 250


   MOV A,#0             ;A = 0,clean ACC 
   MOV R2,#10           ; the multiplier is replaced in R2 
   Add A,#25            ;add the multiplicand to the ACC 
   
AGAIN:DJNZ R2, 
AGAIN:repeat  until R2 = 0 (10 times) 
   MOV R5 , A           ;save A in R5 ;R5 (FAH)

Drawback in 8051 − 指令的循环动作 DJNZ Reg label仅限于 256 次迭代。如果不进行条件跳转，则执行跳转后的指令。

在循环内循环

当我们在另一个循环中使用一个循环时，它被称为 nested loop. 当最大计数限制为 256 时，使用两个寄存器来保存计数。因此我们使用此方法重复操作次数超过 256 次。

Example

编写一个程序 -

用值 55H 加载累加器。
补充ACC 700次。

Solution− 由于 700 大于 255（任何寄存器的最大容量），因此使用两个寄存器来保存计数。以下代码显示了如何使用两个寄存器 R2 和 R3 进行计数。


   MOV A,#55H            ;A = 55H 
   
NEXT: MOV R3,#10         ;R3 the outer loop counter 
AGAIN:MOV R2,#70         ;R2 the inner loop counter 
   CPL A                 ;complement

其他条件跳转

下表列出了 8051 中使用的条件跳转 -

操作说明	动作
JZ	如果 A = 0 则跳转
JNZ	如果 A ≠ 0 则跳转
DJNZ	如果寄存器 ≠ 0，则递减和跳转
CJNE A，data	如果 A ≠ data 则跳转
CJNE reg, #data	如果字节≠data 则跳转
JC	如果 CY = 1 则跳转
JNC	如果 CY ≠ 1 则跳转
JB	如果位 = 1 则跳转
JNB	如果位 = 0 则跳转
JBC	如果位 = 1 则跳转并清除位

JZ (jump if A = 0)− 在该指令中，检查累加器的内容。如果为零，则 8051 跳转到目标地址。JZ 指令只能用于累加器，不适用于其他任何寄存器。
JNZ (jump if A is not equal to 0)− 在该指令中，累加器的内容被检查为非零。如果不为零，则 8051 跳转到目标地址。
JNC (Jump if no carry, jumps if CY = 0)− 标志（或PSW）寄存器中的进位标志位用于决定是否跳转“JNC 标签”。CPU 查看进位标志以查看它是否已升高（CY = 1）。如果未引发，则 CPU 开始从标签地址获取并执行指令。如果 CY = 1，则不会跳转，而是执行 JNC 下的下一条指令。
JC (Jump if carry, jumps if CY = 1) − 如果 CY = 1，则跳转到目标地址。
JB (jump if bit is high)
JNB (jump if bit is low)

注意 − 必须注意，所有条件跳转都是短跳转，即目标地址必须在程序计数器内容的–128 至+127 字节范围内。

无条件跳转指令

8051 中有两个无条件跳转 -

LJMP (long jump)− LJMP 为 3 字节指令，其中第一个字节表示操作码，第二个和第三个字节表示目标位置的 16 位地址。2 字节的目标地址允许跳转到从 0000 到 FFFFH 的任何内存位置。
SJMP (short jump)− 它是一条 2 字节指令，其中第一个字节是操作码，第二个字节是目标位置的相对地址。相对地址范围从00H到FFH，分为正向跳转和反向跳转；也就是说，在相对于当前 PC（程序计数器）地址的 –128 到 +127 字节内存内。在前向跳转的情况下，目标地址可以在距离当前 PC 127 字节的空间内。在向后跳转的情况下，目标地址可以在距当前 PC 的 –128 字节以内。

计算短跳转地址

所有条件跳转（JNC、JZ 和 DJNZ）都是短跳转，因为它们是 2 字节指令。在这些指令中，第一个字节表示操作码，第二个字节表示相对地址。目标地址总是相对于程序计数器的值。为了计算目标地址，将第二个字节添加到紧接跳转下方的指令的 PC 中。看看下面给出的程序 -


Line   PC    Op-code   Mnemonic   Operand 
1      0000               ORG       0000 
2      0000  7800         MOV       R0,#003  
3      0002  7455         MOV       A,#55H0 
4      0004  6003         JZ        NEXT 
5      0006  08           INC       R0 
6      0007  04   AGAIN:  INC       A 
7      0008  04           INC       A 
8      0009  2477 NEXT:   ADD       A, #77h 
9      000B  5005         JNC       OVER 
10     000D  E4           CLR       A
11     000E  F8           MOV       R0, A 
12     000F  F9           MOV       R1, A 
13     0010  FA          MOV       R2, A 
14     0011  FB           MOV       R3, A 
15     0012  2B   OVER:   ADD       A, R3 
16     0013  50F2         JNC       AGAIN 
17     0015  80FE HERE:   SJMP      HERE 
18     0017             END

向后跳转目标地址计算

在向前跳转的情况下，位移值为 0 到 127 之间的正数（十六进制为 00 到 7F）。但是，对于向后跳转，位移是 0 到 –128 的负值。

调用说明

CALL 用于调用子程序或方法。子程序用于执行需要频繁执行的操作或任务。这使得程序更加结构化并节省内存空间。有两条指令 - LCALL 和 ACALL。

LCALL（长调用）

LCALL 是一条 3 字节指令，其中第一个字节表示操作码，第二个和第三个字节用于提供目标子程序的地址。LCALL 可用于调用在 8051 的 64K 字节地址空间内可用的子程序。

为了在被调用的子程序执行后成功返回到该点，CPU 将指令的地址保存在堆栈中 LCALL 的正下方。因此，当调用子程序时，控制权转移到该子程序，处理器将 PC（程序计数器）保存在堆栈中并开始从新位置获取指令。RET（返回）指令在子程序执行完毕后将控制权移交给调用者。每个子程序都使用 RET 作为最后一条指令。

ACALL（绝对调用）

ACALL 是 2 字节指令，而 LCALL 是 3 字节。子程序的目标地址必须在 2K 字节以内，因为这 2 个字节中只有 11 位用于地址。ACALL 和LCALL 的区别在于LCALL 的目标地址可以在8051 64K 字节地址空间内的任何位置，而CALL 的目标地址在2K 字节范围内。