集成电路设计,单片机方案
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单片机方案指令系统与汇编语言程序

2021-08-30 09:53:59

  前面已经讲述了单片机的几个主要组成部分,这些部分构成了单片机方案的硬件。所谓硬件(Hardware),就是看得到,摸得到的实体。但是,光有这样的硬件,还只是有了实现计算和控制功能的可能性。单片机要真正地能进行计算和控制,还必须有软件(Software)的配合。软件主要指的是各种程序。只有将各种正确的程序“灌入”(存入)单片机,它才能有效地工作。单片机所以能自动地进行运算和控制,正是由于人把实现计算和控制的步骤一步步地用命令的形式,即一条条指令(Instruction)预先存入到存贮器中,单片机在CPU的控制下,将指令一条条地取出来,并加以翻译和执行。就以两个数相加这一简单的运算来说,当需要运算的数已存入存贮器后,还需要进行以下几步:

  一步:把一个数从它的存贮单元(Location)中取出来,送至运算器。

  二步:把第二个数从它所在的存贮单元中取出来,送至运算器;

  三步:相加; 第四步:把相加完的结果,送至存贮器中指定的单元。

  所有这些取数、送数、相加、存数等等都是一种操作(Operation),我们把要求计算机执行的各种操作用命令的形式写下来,这就是指令。但是怎样才能辨别和执行这些操作呢?这是在设计单片机时由设计人员赋予它的指令系统所决定的。一条指令,对应着一种基本操作;单片机所能执行的全部指令,就是该单片机的指令系统(Iustruction Set),不同种类的单片机,其指令系统亦不同。

  使用单片机方案时,事先应当把要解决的问题编成一系列指令。这些指令必须是选定的单片机能识别和执行的指令。单片机用户为解决自己的问题所编的指令程序,称为源程序(Source Program)。指令通常分为操作码(Opcode)和操作数(Operand)两大部分。操作码表示计算机执行什么操作,即指令的功能;操作数表示参加操作的数或操作数所在的地址(即操作数所存放的地方编号)。因为单片机是一种可编程器件,只“认得”二进码(0、1)。要单片机运作,单片机系统中的所有指令,都必须以二进制编码的形式来表示。例如,在Intel公司的MCS-51系列单片机中,从存贮器中取出一数到CPU中的累加器(在运算器中,参与运算、存放运算结果的专用寄存器)的指令代码为74H,累加器内容加立即数的代码为24H,再加上立即数代码,累加器送数到内部RAM存贮器的代码为F6H~F7H等。这些指令是用十六进制表示二进制的机器码。

  MCS-51单片机的字长为8位,有时,要完成某些操作用一个字节尚不能充分表达。所以,在指令系统中有单字节指令,也有多字节指令。机器码是由一连串的0和1组成,没有明显的特征,不好记忆,不易理解,易出错。所以,直接用它来编写程序十分困难。因而,人们就用一些助记符(Mue monic)——通常是指令功能的英文缩写来代替操作码,如MCS-51中数的传送常用MOV(Move的缩写)、加法用Add(Addition的缩写)来作为助记符。这样,每条指令有明显的动作特征,易于记忆和理解,也不容易出错。用助记符来编写的程序称为汇编语言程序。但是,助记符编写的程序便于人理解,可单片机却只认识二进制机器代码,因此,为了让单片机能“读懂”汇编语言程序必须再转换成由二进制机器码构成的程序,这种转换过程,就称为“汇编”。汇编可借助于人工查表法来实现,也可借助PC机通过所谓“交叉汇编程序”来完成。由机器码构成的用户程序一旦“进入”了单片机,再“启动”单片机,就可让它执行输入程序所规定的任务。

  MCU--51 CPU和存储器

集成电路设计

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