Embedded Systems 简明教程

Embedded Systems - Instructions

程序流程按顺序进行，从一条指令到下一条指令，除非执行了控制传递指令。汇编语言中的各种类型的控制传递指令包括条件或无条件跳转和调用指令。

Loop and Jump Instructions

Looping in the 8051

重复执行一系列指令的特定次数称为 loop 。指令 DJNZ reg, label 用于执行循环操作。在此指令中，寄存器减 1；如果不为零，则 8051 跳到由标签所引用的目标地址。

在循环开始前，用重复次数的计数器加载寄存器。在此指令中，寄存器减量和跳跃决策合并为一条指令。寄存器可以是 R0-R7 中的任何一个。计数器也可以是 RAM 位置。

Example

Multiply 25 by 10 using the technique of repeated addition.

Solution − 乘法可以通过多次相加乘数来实现，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 − 使用指令 DJNZ Reg label 的循环操作仅限于 256 次迭代。如果未执行条件跳转，则执行跳转后的指令。

Looping inside a Loop

当我们在另一个循环内使用循环时，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，我们使用这种方法来重复执行操作超过 256 次。

Example

编写一个程序 −

使用值 55H 加载累加器。
对 ACC 补码 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。以下代码展示如何对 R2 和 R3 这两个寄存器进行计数。

   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

Other Conditional Jumps

下表列出了 8051 中使用的条件跳转 −

Instruction

Action

如果 A = 0 则跳转

JNZ

如果 A ≠ 0 则跳转

DJNZ

减量并如果寄存器 ≠ 0 则跳转

CJNE A, data

如果 A ≠ 数据则跳转

CJNE reg, #data

如果字节 ≠ 数据则跳转

如果 CY = 1 则跳转

JNC

如果 CY ≠ 1，则跳转

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) − 在此指令中，检查累加器的内容。如果为零，则 8051 跳转到目标地址。JZ 指令仅可用于累加器，不适用于任何其他寄存器。
JNZ (jump if A is not equal to 0) − 在此指令中，检查累加器的内容是否不为零。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做出是否跳转的决定“JNC 标志”。CPU 查看进位标志以了解它是否被置位 (CY = 1)。如果未置位，则 CPU 开始从标签的地址获取和执行指令。如果 CY = 1，则它不会跳转，而是会执行 JNC 下面的下一条指令。
JC (Jump if carry, jumps if CY = 1) − 如果 CY = 1，则它跳转到目标地址。
JB (jump if bit is high)
JNB (jump if bit is low)

Note − 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 到 +127 字节内。

Unconditional Jump Instructions

8051 中有两个无条件跳转 −

LJMP (long jump) − LJMP 是 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 字节目标地址是为了允许跳转到从 0000 到 FFFFH 的任何内存位置。
SJMP (short jump) − 这是一条 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，分为正向和反向跳转；也就是说，相对于当前 PC（程序计数器）地址的 -128 到 +127 字节内存内。对于正向跳转，目标地址可以从当前 PC 的 127 字节空间内。对于反向跳转，目标地址可以从当前 PC 的 -128 字节内。

Calculating the Short Jump Address

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。目标地址始终相对于程序计数器的值。要计算目标地址，将第二个字节添加到紧跟在跳转之下的指令的 PC。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

Backward Jump Target Address Calculation

对于正向跳转，偏移值是 0 到 127（十六进制为 00 到 7F）之间的正数。但是，对于反向跳转，偏移量是 0 到 -128 的负值。

CALL Instructions

CALL 用于调用子例程或方法。子例程用于执行需要频繁执行的操作或任务。这使程序更具结构性并节省了内存空间。有两个指令 − LCALL 和 ACALL。

LCALL (Long Call)

LCALL 是 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例程的地址。LCALL 可用于调用在 8051 的 64K 字节地址空间内可用的子例程。

为了在调用子例程执行之后成功返回到该点，CPU 将紧跟在 LCALL 下面的指令地址保存在堆栈上。因此，当调用子例程时，控制权将被转移到该子例程，并且处理器将 PC（程序计数器）保存在堆栈上并开始从新位置获取指令。子例程执行完后，RET（返回）指令将控制权转移回调用者。每个子例程都将 RET 用作最后一条指令。

ACALL (Absolute Call)

ACALL 是一条 2 字节指令，而 LCALL 为 3 字节。子例程的目标地址必须在 2K 字节以内，因为 2 字节中只有 11 位用于地址。ACALL 和 LCALL 间存在差异，因为 LCALL 的目标地址可在 8051 的 64K 字节地址空间中的任何位置，而 CALL 的目标地址则在 2K 字节范围中。