第3章指令系統(tǒng)

第3章指令系統(tǒng)3.1概述3.2尋址方式3.3指令系統(tǒng)3.4匯編語言程序設(shè)計§3.1概述指令：是CPU根據(jù)人的意圖來執(zhí)行某種操作的命令。程序設(shè)計語言：是實現(xiàn)人機(jī)交換信息的基本工具，分為機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。機(jī)器語言：用二進(jìn)制編碼表示每條指令，是計算機(jī)能直接識別和執(zhí)行的語言。匯編語言：是用助記符、符號和數(shù)字等來表示指令的程序設(shè)計語言。它與機(jī)器語言指令是一一對應(yīng)的。§3.1.2指令格式89C51匯編語言指令格式[標(biāo)號]：操作碼[目的操作數(shù)][，源操作數(shù)][；注釋]

MOVA,#34H;將數(shù)34h送累加器A符號注釋Rn(n=0～7)：當(dāng)前選中的工作寄存器組R0～R7。Ri(I=0,1)：作為地址指針的兩個工作寄存器R0，R1。#data8：8位立即數(shù)。#data16：16位立即數(shù)。direct：8位片內(nèi)RAM單元的直接地址。addr11：11位目的地址，用于ACALL和AJMP指令中。addr16：16位目的地址。用于LCALL和LJMP指令中。符號注釋rel：補(bǔ)碼表示的8位地址偏移量。范圍：-128~+127D。bit：片內(nèi)RAM或SFR的直接尋址位地址。@：間接寄存器的符號。/：位操作指令中對該位先取反再參與操作，不影響原值。(×)：×中的內(nèi)容。((×))：×指出的地址單元中的內(nèi)容。→：指令操作流程方向?！?.2尋址方式什么是尋址方式：如何找到存放操作數(shù)的地址，把操作數(shù)提取出來的方法。1、7種尋址方式：2、尋址空間及符號注釋：1）立即數(shù)尋址立即數(shù)尋址：指令操作碼后面緊跟的是一字節(jié)或兩字節(jié)操作數(shù)，用“#”號表示，以區(qū)別直接地址。例如：MOVA，3AH；（3AH）→AMOVA，#3AH；3AH→AMOVDPTR，#2000H；2000H→DPTR

2）直接尋址直接尋址方式：在指令中直接給出操作數(shù)所在存儲單元的地址。指令中操作數(shù)部分是操作數(shù)所在地址。直接尋址方式可訪問片內(nèi)RAM的128個單元以及所有的SFR。對于SFR，既可以使用它們的地址，也可以使用它們的名字。例如：MOVA，3AH；(3AH)→AMOVA，P1；(P1口)→A

或：MOVA，90H；90H是P1口的地址3）寄存器尋址寄存器尋址：由指令指出寄存器組R0～R7中的某一個或其他寄存器(A,B,DPTR等)的內(nèi)容作為操作數(shù)。例如：MOVA，R0；(R0)→AMOVP1，A；(A)→P1口

ADDA，R0；(A)+(R0)→A4）寄存器間接尋址

寄存器間接尋址：操作數(shù)的地址事先存放在某個寄存器中，寄存器間接尋址是把指定寄存器的內(nèi)容作為地址，由該地址所指定的單元內(nèi)容作為操作數(shù)。規(guī)定R0或R1為間接尋址寄存器，它可尋址內(nèi)部地址RAM低位的128B單元內(nèi)容。還可采用DPTR作為間接尋址寄存器，尋址外部數(shù)據(jù)存儲器的64KB空間。例如例如：將片內(nèi)RAM65H單元內(nèi)容47H送A，可執(zhí)行指令“MOVA，@R0”。其中R0內(nèi)容為65H。如圖所示：65H47HR0A47H數(shù)據(jù)存儲器地址┋┋65H①②以指令中所指定的R0內(nèi)容（65H）為指針將片內(nèi)RAM65H單元內(nèi)容47H送A5）變址尋址(基址寄存器+變址寄存器間接尋址)變址尋址：以某個寄存器的內(nèi)容為基地址，在這個基地址的基礎(chǔ)上加上地址偏移量形成真正的操作數(shù)地址。采用DPTR或PC為基址寄存器，A的內(nèi)容為地址偏移量。變址尋址只能訪問程序存儲器，訪問范圍為64KB。例如例如：MOVCA，@A+DPTR；((A)+(DPTR))→A如圖所示1EH0302HROMDPTRAA02F1H11H1EH+①②DPTR內(nèi)容與A的內(nèi)容之和為程序存儲器地址程序存儲器內(nèi)容送A6）相對尋址

相對尋址：是以當(dāng)前的PC值加上指令中規(guī)定的偏移量rel而形成實際的轉(zhuǎn)移地址。相對尋址只出現(xiàn)在相對轉(zhuǎn)移指令中。當(dāng)前的PC值是指執(zhí)行完相對指令后的PC值；相對轉(zhuǎn)移指令操作碼所在地址稱為源地址；轉(zhuǎn)移后的地址稱為目的地址。目的地址=源地址+相對轉(zhuǎn)移指令字節(jié)數(shù)+relrel為補(bǔ)碼表示的有符號數(shù)。7）位尋址位尋址：采用位尋址方式的指令的操作數(shù)是8位二進(jìn)制數(shù)中的某一位，指令中給出的是位地址。位地址在指令中用bit表示。例如：CLRbit；位地址的兩種表示方法：直接使用位地址，如D3H；直接用寄存器名字加位數(shù)，如PSW.3。位尋址區(qū)域：片內(nèi)RAM的20H-2FH的16個單元中的128位；字節(jié)地址能被8整除的SFR。概述：單片機(jī)指令系統(tǒng)由111條指令組成。其中，單字節(jié)指令49條，雙字節(jié)指令45條，三字節(jié)指令17條。從指令執(zhí)行時間看，單周期指令64條，雙周期45條，只有乘、除指令為4個周期。§3.3指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)可分為五大類[1]數(shù)據(jù)傳送指令：29條[2]算術(shù)運(yùn)算指令：24條[3]邏輯運(yùn)算及移位指令：24條[4]控制轉(zhuǎn)移指令：17條[5]位操作指令（布爾操作）：17條§3.3.2數(shù)據(jù)傳送指令1.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器傳送MOV2.片外數(shù)據(jù)存儲器傳送MOVX3.程序存儲器傳送MOVC4.累加器交換XCH、XCHD、SWAP5.堆棧操作PUSH、POPMOV類傳送指令主要包括了立即數(shù)傳送指令、內(nèi)部RAM單元之間的數(shù)據(jù)傳送指令、累加器數(shù)據(jù)傳送指令。MOV的匯編格式如下：

MOV<目的操作數(shù)>，<源操作數(shù)>

1．MOV（Move）類傳送指令（16條）

（1）源操作數(shù)為立即尋址方式的傳送指令：源操作數(shù)為立即尋址方式的傳送指令，簡稱立即數(shù)傳送指令。

MOVA,#data;A←dataMOVdirect,#data;(direct)←dataMOVRn,#data;Rn←dataMOV@Ri,#data;(Ri)←dataMOVDPTR,#data16

【例3-1】將立即數(shù)A3H送入累加器A。MOVA，#0A3H【例3-2】將立即數(shù)76H送入片內(nèi)30H，可執(zhí)行以下指令。有以下兩種傳送方式：MOVA,#76HMOVR0,#30HMOV@R0,A或直接執(zhí)行MOV30H,#76H

（2）內(nèi)部RAM單元之間的數(shù)據(jù)傳送指令：內(nèi)部RAM單元之間數(shù)據(jù)傳送指令有兩直接地址之間、直接地址與工作寄存器之間、工作寄存器與直接地址之間、直接地址與間接地址寄存器之間、間接地址寄存器與直接地址之間的傳送指令。MOVdirect2,direct1;(direct2)←(direct1)MOVdirect,Rn;(direct)←RnMOVRn,direct;Rn←(direct)MOVdirect,@Ri;(direct)←(Ri)MOV@Ri,direct;(Ri)←(direct)【例3-3】將50H單元的數(shù)據(jù)直接送入30H,R1內(nèi)容指定的內(nèi)部RAM單元的內(nèi)容送入PSW寄存器,片內(nèi)RAM60H單元的內(nèi)容送入R4中，用以下指令完成。MOV30H,50HMOVD0H,@R1;D0H為PSW的單元地址MOVR4,60H【例3-4】將R2中的內(nèi)容送入P0口MOVP0,R2也可使用MOV80H,R2（3）累加器的數(shù)據(jù)傳送指令。與累加器有關(guān)的數(shù)據(jù)傳送指令有：累加器與工作寄存器之間，累加器與直接地址之間、累加器與間接地址寄存器之間的傳送MOVA,Rn;A←RnMOVRn,A;Rn←AMOVA,direct;A←(direct)MOVdirect,A;(direct)←AMOVA,@Ri;A←(Ri)MOV@Ri,A;(Ri)←A【例3-5】將R6的內(nèi)容送入累加器AMOVA，R6【例3-6】將R4清零，可使用以下指令完成MOVA,#00HMOVR4,A（1）使用DPTR進(jìn)行間接尋址。與DPTR間接尋址有關(guān)的指令有以下2條：

MOVXA,@DPTR;A←(DPTR)MOVX@DPTR,A;(DPTR)←A

外部RAM單元只能使用間接尋址方法，分別以DPTR和Ri作為間接地址寄存器。因此MOVX傳送類有兩組不同的間接尋址指令。2．MOVX（MoveExternal）類傳送指令（4條）【例3-7】設(shè)某輸出設(shè)備口地址為8000H，將片內(nèi)RAM30H單元中的數(shù)據(jù)輸出至該端口，則可用以下指令完成：MOVDPTR,#8000HMOVA,30HMOVC@DPTR,A

【例3-8】將片外RAM3000H單元中的內(nèi)容送至4000H單元中去，用以下指令完成：MOVDPTR,#3000HMOVXA,@DPTRMOVDPTR,#4000HMOVX@DPTR,A（2）使用Ri進(jìn)行間接尋址。與Ri間接尋址有關(guān)的指令有以下2條：

MOVXA,@Ri;A←(Ri)MOVX@Ri,A;(Ri)←A例3-9】將片外RAM（8FH）中的內(nèi)容0AH，傳送至寄存器R0中，而將R1中的值04H寫入片外RAM（90H），執(zhí)行以下指令完成。MOVR1,#8FH;指向片外8FH單元MOVXA,@R1;將片外8FH單元內(nèi)容暫存AMOVR0,A;暫存結(jié)果送入R0中MOVA,R1;取R1中的內(nèi)容MOVR1,#90H;指向片外90H單元MOVX@R1,A;04H送入片外90H單元

MOVCA,@A+DPTR;A←((A)+(DPTR))MOVCA,@A+PC;A←((A)+(PC))

MOVC類指令是對程序存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，因此又稱為程序存儲器傳送指令，由于MOVC類指令通常用于查表，所以也稱為查表指令，其表格放在程序存儲器中。

3．MOVC（MoveCode）類傳送指令（2條）【例3-10】在程序存儲器中，從8000H開始存有A~Z的ASCII碼，將D的ASCII碼取出。8000H:41H;（41H為“A”的ASCII碼，存放在8000H單元中）8001H:42H;（42H為“B”的ASCII碼，存放在8001H單元中）8002H:43H;（43H為“C”的ASCII碼，存放在8002H單元中）8003H:44H;（44H為“D”的ASCII碼，存放在8003H單元中）8004H:45H;┋┋設(shè)完成此操作的程序存放在4000H開始存儲器中。執(zhí)行以下程序：4000H:MOVA,#03H;A←03H偏移量4002H:MOVDPTR,#8000H;DPTR←8000H4005H:MOVCA,@A+DPTR;取出D的ASCII碼送累加器A執(zhí)行結(jié)果:（A）=44H（PC）=4006H

（1）XCH（Exchange）全字節(jié)交換

XCHA,Rn;A←→RnXCHA,direct;A←→(direct)XCHA,@Ri;A←→(Ri)

（2）XCHD低半字節(jié)交換（Exchangelow-orderDigit）

XCHDA,@Ri;A0-3←→(Ri)0-3

累加器交換指令XCH、XCHD、SWAP，主要是在片內(nèi)RAM和累加器A之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。

（3）SWAP高4位與低4位交換

SWAPA;A7~4←→A3~0

4．XCH、XCHD、SWAP類指令（5條）【例3-11】將片內(nèi)RAM中30H、40H單元的內(nèi)容互換，并將互換后的40H單元內(nèi)容存入R0指示的片內(nèi)RAM單元。

MOVA,30H;30H單元的內(nèi)容送A中

XCHA,40H;30H單元與40H單元中的內(nèi)容互換

MOV@R0,A;互換后的結(jié)果存入R0指示的單元中

（1）PUSH入棧操作（Pushdirectbyteontostack）

PUSHdirect；SP←SP+1，(SP)←(direct)

（2）POP出棧操作（Popdirectfromstack）

POPdirect；SP←SP-1，（direct）←(SP)

5．PUSH、POP類指令（2條）

【例3-12】設(shè)DPTR指向了5000H單元，將其壓入堆棧中，然后彈出到片內(nèi)RAM的50H、51H單元中，用如下指令完成：

MOVDPTR,#5000HPUSHDPLPUSHDPHPOP51H;DPH彈出到51H單元

POP50H;DPL彈出到50H單元§3.3.3算術(shù)運(yùn)算指令算術(shù)運(yùn)算指令用到的助記符有以下3大類加法指令：ADD、ADDC、INC、DA減法指令：SUBB、DEC乘除指令：MUL、DIV算術(shù)運(yùn)算類指令（24條）

——加法指令（8條）

ADDA,Rndirect@Ri#data操作:將兩個操作數(shù)相加,再把和送到A中。其結(jié)果必然影響：進(jìn)位位C，輔助進(jìn)位位AC，溢出位OV，奇偶位P，零標(biāo)志Z。R0=12H,(12H)=78H,A=9AH，C=1執(zhí)行ADDA,@R0后結(jié)果?

10011010+01111000

.....00010010

10011010+01111000+C

.....00010011CC說明：本組指令的功能是同時把源操作數(shù)所指出的內(nèi)容和進(jìn)位標(biāo)志未CY都加到累加器A中，結(jié)果存放到A中，其余的功能和上面的ADD指令相同。本組指令常用于多字節(jié)加法。

【例3-13】有符號數(shù)相加，執(zhí)行以下程序，說明PSW有關(guān)標(biāo)志位的內(nèi)容。

MOVA,#7AHMOVR0,#65HADDA,R0

01111010A

+）01100101

（R0）

11011111

執(zhí)行結(jié)果：OV=D6CY⊕D7CY=1⊕0＝1；說明和產(chǎn)生溢出；PSW的CY=0AC=0OV=1

CLRCMOVA,R4ADDA,R6MOVR4,AMOVA,R5ADDCA,R7MOVR5,A

程序執(zhí)行時先計算低字節(jié)之和：

11111111FFH

+）10101011ABH110101010低字節(jié)之和=AAH，CY=1，AC=1，OV=0，然后再計算高字節(jié)之和：

1000010185H0100010145H

+）1CY11001011高字節(jié)之和=CBH，CY=0，AC=0，OV=0程序執(zhí)行完后的最后結(jié)果：R5R4=CBAAH，CY=0，AC=0,OV=0

【例3-14】在R5R4、R7R6中有兩個16位的無符號數(shù)，其值分別為85FFH與45ABH，計算兩個數(shù)的和，結(jié)果仍存于R5R4中，并說明PSW中相關(guān)位的內(nèi)容