请完成以下验证码
|
第4章 MCS-51汇编语言程序设计
本章重点
汇编语言与机器语言、高级语言的区别
汇编语言程序语句格式
两次扫描汇编过程
Intel HEX文件格式
汇编语言程序的流程控制结构
4.1、汇编语言的概述
1、机器语言：计算机能够直接识别和执行的只有二进制编码的指令，这种编码形式就是机器语言
例如：74H 34H 24H 45H F5H 09H 74H 12H 34H 23H F5H 08H
2、汇编语言：使用助记符、符号地址、标号等符号来编写程序的系统称为汇编语言
例如：RES_LOW DATA 09H
RES_HIGH DATA 08H
MOV A,#34H
ADD A.#45H
………..
3、高级语言：面向过程和问题并能独立于机器的通用程序设计语言，是一种接近人类自然语言和常用数学表达式的计算机语言
例如：int a,b,c
a=0x1234;
b=0x1235;
c=a+b;
在科学计算、信息处理等方面采用高级语言比较合适，而在实时控制中，通常使用汇编语言
4.2汇编语言格式
4.2.1程序语句格式：汇编语言中的语句包括指令语句、汇编语句伪指令语句、汇编控制语句和注释语句
指令语句就是可执行的指令助记符，伪指令语句是汇编器的指令，汇编控制语句用来设置汇编器模式和工作流程，注释语句用来说明以上语句的目的，提高程序可读性
汇编语句一般 [标号：] 助记符 [操作数列表] [;注释]
[标号或符号：] 伪指令 [操作数] [;注释]
4.2.2表达式：位于操作数字段的数据有三种表示方法：显示记法（如0FFH），使用预定义的符号（如ACC），也可以使用表达式，如2-3，表达示求值都按16位运算进行
A、数制：可以在常数结尾处加符号标注来表示数值的进制，通常B表示二进制，O或Q表示八进制，H表示十六进制，D或者不加表示十进制
B、字符和字符串：字符串以一个或两个单引号引起来的字符构成，可用在操作数字段的表达式中，汇编器将其ASCII码转换为等价的二进制形式，如MOV A,#’0’
C、算术运算：包括加(+),减（－），乘（*），除（/），求模（MOD）
D、逻辑运算：或（OR），与（AND），异或（XOR），非（NOT）
E、特殊运算：右移（SHR），左移（SHL）,取高字节（HIGH）,取低字节（LOW），优先求值（（））
F、关系运算：相等（EQ、＝），不相等（NE、<>）,小于（LT、<），小于或等于（LE、<=）,大于（GT、>），大于或等于(GE、>=)
运算优先级从高到低如下
（）
HIGH LOW
* /
+ -
EQ(=) NE(<>) LT(<) LE(<=) GT(>) GE(>=)
NOT
AND
OR XOR
同级别的结合性为从左到右
4.2.3伪指令语句:只是指定汇编器在对源程序汇编期间需要执行的一些操作
A、ORG：设置汇编计数器的值，指定其后语句的起始地址
B、END：是源程序的最后一条语句，用以通知汇编程序汇编过程应在此结束
C、EQU和SET：EQU symbol EQU expression ，为常数符号symbol指定一个数值，即表达式expression的结果，SET类似于EQU，二者区别在于EQU定义的符号不允许重新定义，而使用SET定义的符号可以重新定义
D、DATA、IDATA、XDATA、BIT、CODE：用来给相应的段（存储区域）内地址赋一个符号分别对应内部RAM、间接寻址的内部RAM、外部RAM、位寻址区、程序存储器区域
E、DS：以字节单位保留存储空间 [lable：] DS expression 汇编时地址计数器的值将会更新为当前值与expression结果的和
F、DBIT以位为单位保留存储空间 [lable：] DBIT expression
G、DB以字节为单位初始化程序存储器空间 [lable：] DB expression[，expression][……….]
H、DW以双字节为单位初始化程序存储器空间，格式同上
I、PUBLIC和EXTRN：模块间通信的伪指令，连接各个子程序等等
PUBLIC symbol[,sybol][………]
J、绝对地址选择伪指令
CSEG [AT address] 程序存储器指定绝对地址
CSEG [AT address] 内部数据….
CSEG [AT address] 间接寻址的内部数据……
CSEG [AT address] 位寻址区和外部数据…….
CSEG [AT address] 和外部数据…….
4.2.5条件汇编：允许将一个软件的多个版本保存在同一组源程序文件中，使用IF、ELSEIF、ELSE、ENDIF一般格式为
IF expression
（语句组1）
ELSE
（语句组2）
ENDIF
或者
IF expression1
（语句组1）
ELSEIF expression2
（语句组2）
[ELSEIF expressionX
（语句组X）]
ELSE
（语句组X+1）
ENDIF
4.2.6程序结构：程序员经验的总结，通常的顺序是：版本号定义部分，常数符号定义部分，存储区符号定义部分，指令代码部分
4.3汇编程序的工作过程
4.3.1手工汇编过程：通常手工汇编要两次完成
第一次扫描时应该先确定源程序在内存的起始地址，然后在指令码表中依次找出每条指令的操作码，从程序的起始地址开始，逐一将它们写出。
第二次扫描是第一次的继续，其任务是确定第一次扫描过程序中未确定的标号或地址位移量的值
例题：MCS－51单片机内部RAM的30H和31H单元存放着两个8位无符号数，求出其中最大者存放到32H单元中，使用CJNE指令完成无符号数的比较，程序如下
NUM1 DATA 30H
NUM2 DATA 31H
NUM3 DATA 32H
ORG 0000H
MAIN:
MOV A,NUM1
CJNE A,NUM2 NUM_NEQ
MOV NUM3,NUM1
SJMP OVER
MUN_NEQ:
JC LATTER
MOV NUM3,NUM1
SJMP OVER
LATTER:
MOV NUM3,NUM2
OVER:
SJMP $
END
这里包含一个ORG和END伪指令语句的完整程序，第一扫描时要查指令表，并写下每条指令的机器码及其起始地址，对于无法确定的位移量、目标地址等，应该照原样写在操作数的相应位置上，如表4－1所示
|
地址 |
机器码 |
标号 |
指令助记符 |
|
0000H |
02 MAIN |
|
LJMP MAIN |
|
0030H |
E5 30 |
MAIN |
MOV A,NUM1 |
|
0032H |
B5 31 NUM_NEQ |
|
CJNE A,NUM2,NUM_NEQ |
|
0035H |
85 30 32 |
|
MOV NUM3,NUM1 |
|
0038H |
80 OVER |
|
SJMP VOER |
|
003AH |
40 LATTER |
NUM_NEQ |
JC LATTER |
|
003CH |
85 30 32 |
|
MOV NUM3,NUM1 |
|
003FH |
80 OVER |
|
SJMP VOER |
|
0041H |
85 31 32 |
TATTER |
MOV NUM3,NUM2 |
|
0044H |
80 $ |
OVER |
SJMP $ |
第二次扫描要确定机器码中的标号或地址位移量，就是计算出表4-1中的MAIN、NUM_NEQ、OVER、LATTER、$等所对应的实际值，其中MAIN的值为0030H，OVER的值为0044H，LATTER的值为0041H，除了MAIN可以直接填写外，其他都涉及相对寻址，所以要计算出位移量
0034H单元的NUM_NEQ=003AH-0035H=05H,0039H单元的OVER=0044H-003AH=0AH,003BH单元的LATTER=0041H-003CH=05H,0040H单元的OVER=0044H-0041H=03H，0045H单元的$=0044H-0046H=-2=FEH，将计算结果填入表中得到表4-2如下
|
地址 |
机器码 |
标号 |
指令助记符 |
|
0000H |
02 00 30 |
|
LJMP MAIN |
|
0030H |
E5 30 |
MAIN |
MOV A,NUM1 |
|
0032H |
B5 31 05 |
|
CJNE A,NUM2,NUM_NEQ |
|
0035H |
85 30 32 |
|
MOV NUM3,NUM1 |
|
0038H |
80 0A |
|
SJMP VOER |
|
003AH |
40 05 |
NUM_NEQ |
JC LATTER |
|
003CH |
85 30 32 |
|
MOV NUM3,NUM1 |
|
003FH |
80 03 |
|
SJMP VOER |
|
0041H |
85 31 32 |
TATTER |
MOV NUM3,NUM2 |
|
0044H |
80 FE |
OVER |
SJMP $ |
4.3.2机器汇编过程：手工汇编简单易行，但效率低容易出错，特别是在源程序较长，复杂时，实际应用中都采用机器汇编来完成，机器汇编通常也是两次扫描汇编，为完成两次扫描需要以下基本数据：
各个段的址计数器LC，用以跟踪和确定符号和指令的地址。
指令机器码表MOT，用以确定指令的长度和把助记符转换为机器码
符号表SYMBOL，在第一扫描时，把各个标号、符号的值列入表中，以便第二次扫描时代入相应的符号地址中
伪指令操作表POT，汇编过程序中遇到伪指令时执行相应的操作
输入汇编源程序
实现两次扫描汇编程序的算法可描述如下
读源程序
查找MOT或POT
分析源程序行的语法（检查语法有没有错误）
跟踪地址计数器LC
建立符号表
计算地址
写出目标程序
4.3.3 inter HEX文件
HEX文件是一种把二进制机器码保存为ASCII字符文件的标准。若存储在磁盘上，由于一个字节数据需要两个十六进制符号表示，HEX文件所占空间比二进制格式要大一倍，例如对上例题的对应的HEX文件内容如下
:03000000020030CB
:10003000E530B53105853032800A400585303280A3
:060040000385313280FE51
:00000001FE
HEX文件一般有多行，每行以冒号开始，格式为
：CCAAAATTDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDSS
数据全部使用十六进制表示，其中，CC是计算字节，指示该行有多少个机器码字节,CC的范围是00－10，即从0-16，AAAA为加载地址，指出该行第一个机器码字节在程序存储器中的单元地址，是用4位十六进制数表示的16位地址，TT为类型，01表示该行为文件未行，00表示非未行，DD……DD是实际机器码（包括程序中的常数表格），这部分最多有16个字节的数据，对程序存储器编程时，这部分内容输入到程序存储器的连续单元中，SS为校验字节，即校验和的形式，将该行包括SS在内的所有字节相加，丢弃进位后结果应该为0。
例如解释以下HEX文件信息，并检查是否有存储错误
:060040000385313280FE51
:00000001FE
第一行有6个字节机器码，从程序存储器0040H单元开始存放，非最后一行，机器码分别为03H、85H、13H、80H、FEH，:06H+00H+40H+00H+03H+85H+31H+32H+80H+FEH=0,无校验错
第二行有0个字节机器码，是文件的最后一行，00H+00H+00H+01H+FFH=0，无校验错
4.4汇编语言设计
汇编语言程序设计一般过程是：分析任务，确定算法或解题思路，按功能划分模块，确定各模块之间的相互关系及参数传递；若问题较复杂，应根据算法和钥匙思路画出程序流程图；合理分配寄存器和存储器，编写汇编语言源程序，并附以必要的注释；进行汇编和连接；软件或硬件仿真调试、修改，直到满足任务要求；将调好目标文件（二进制或HEX格式）写入程序存储器内，上电运行，
根据结构化程序设计特点，程序有三种基本结构：顺序结构、分支结构和循环结构，为实现模块化，也经常使用子程序
如图1所示。
4.4.1顺序结构
例1、设在外RAM的60H单元存有1个字节代码，要求将其分解成两个4位字段，高4位存入原单元的低4位，其低4位存入61H单元的低4位，且要求这两个单元的高4位均为0，试编制完整程序。
解： 字节分解：
|
核心指令 |
ANL ORL 1000H MODE：MOV R0，#60H MOVX A，@R0 MOV B，A ANL A，#0F0H SWAP A MOVX @R0，A ANL B，#0FH MOV A，B INC R0 MOVX @R0，A END |
4.4.2分支结构与分支程序设计
结构：根据不同的条件，进行相应的处理。
通常用条件转移指令形成简单分支结构。
如： 判（A） = Z 或 NZ ，转移
判（CY）= 1 或 0 ，转移
判（bit）=1 或 0 ，转移
CJNE 比较不相等转移
例3、设a存放在累加器A中，b存放在寄存器B中，要求按下式计算Y值，并将结果Y存于累加器A 中，试编写程序。
解：本题关键是判a是正数，还是负数；由ACC7便知。
|
|
ORG 1000H JB ACC7，MINUS CLR C SUBB A，B SJMP DONE ADD A，B SJMP ＄ END |
例4、设有两个16位无符号数NA，NB分别存放在8031单片机内部RAM的40H、41H及50H、51H单元中，当NA > NB时，将内部RAM的42H单元清0；否则，将该单元置成全1，试编程。
解法I：因为无16位数的比较指令，所以，只能用8位数的比较指令。
（画出流程框图）
|
|
ORG 2000H MOV A，50H CJNE A，40H，CMP1 MOV A，51H CJNE A，41H，CMP1 SJMP NHIGHE JC HIGHE NHIGHE：MOV 42H，#0FFH SJMP DONE MOV 42H，#00H SJMP ＄ END |
上述程序中多次用到SJMP语句，该语句为无条件转移语句。无条件语句应尽量少用，这样可使程序结构紧凑而易读，易理解。
解法II：先假设NA > NB，再来判断是否NA ≤ NB
|
CMP2: CMP3: NHIGHE: HIGHE: |
ORG 3000H
|
4.4.3循环结构
循环结构不但使程序简练，而且大大节省存储空间。
循环程序包含四部分:
初始化部分
循环处理部分（主体）
循环控制部分（修改地址指针、修改变量、检测循环结束条件）
循环结束部分（对结果分析、处理，存放结果）
循环有:单循环、多重循环。
循环次数已知，可用计数器控制循环次数；
循环次数未知，按问题条件控制循环是否结束。
一、单循环程序
1、循环次数是已知的程序
例1、已知片外RAM的10H单元存放8位二进制数，要求将其转移成相应的ASCII码，并以高位在前，低位在后的顺序，依次存放到片外RAM以11H为首地址的连续单元中，试编程。
解:先将中间单元置成30H，然后判欲转换位是否为1，
若是，则将中间单元内容加1；否则，中间单元内容保持不变。
通过左移指令实现由高到低的顺序进行转换。
| ORG 1000H | ||
|
START: |
MOV R2，#08H | ；循环计数初值（循环次数已知） |
| MOV R0，#10H | ；地址指针初值 | |
| MOVX A，@R0 | ；取数 | |
| MOV B，A | ；暂存B中 | |
|
LOOP: |
MOV A，#30H | ；将中间单元（A）置成30H |
| JNB B.7，NA | ；判断转换的二进制位为0否？ | |
| ；若是转NA | ||
| INC A | ；1的ASCII码“31H” | |
|
NA: |
INC R0 | ；修改地址指针 |
| MOVX @R0，A | ；存放转换的结果 | |
| MOV A，B | ||
| RL A，B | ；作好准备，判断下一位 | |
| MOV B，A | ；暂存 | |
| DJNZ R2，LOOP | ；判断转换结束否？未完继续 | |
| SJMP ＄ | ||
| END |
2）循环次数未知的程序
例2、设用户用键盘输入长度不超过100字节的字符串放在8031单片机外部RAM以20H为首地址的连续单元，该字符串用回车符CR（‘CR’= 0DH）作为结束标志，要求统计此字符串的长度并存入内部RAM的1FH单元中。
解：从首单元开始取数，每取一数判断其是否为‘CR’，是则结束。
|
STADA SLANG CMCR2: CRLOP: |
ORG 1000H DATA 20H DATA 1FH MOV R0，#STADA-1 MOV B，#0FFH INC R0 INC B MOVX A，@R0 CJNE A，#0DH，CRLOP MOV SLANG，B SJMP ＄ END |
2、多重循环设计
循环体中还包含着一个或多个循环结构，即双重或多重循环。
例3、设8031使用12MHz晶振，试设计延迟100ms的延时程序。
解：延时程序的延迟时间就是该程序的执行时间，通常采用MOV和DJNZ二指令。
T = 12 / fosc = 12 / （12×106）= 1us
内循环延时：
（1 + 2 × CTR）T = 500us（假设）
则CTR = 250
实际延时：[1 + 2 × 250] × 1us = 501us
外循环延时：T +（501 + 2T）× CTS = 100ms = 100 000us
所以 ， CTS = 198.8 取 199
实际延时：[1 + （501 + 2）×199] = 1000.98ms
例4、设在8031内部RAM中存一无符号数的数组，其长度为100，起始地址是30H，要求将它们从大到小排序，排序后仍存放在原区域中，试编者按程。
这就是所畏的“冒泡法”。
实际上大多情况，用不到99次循环，排序就结束。为了提高排序速度，程序中可设一交换标志位，如10H位，
每次循环中：若有交换则 SETB 10H
若无交换则 CLR 10H
每次循环结束时，测10H位，判断排序是否结束。
|
|
ORG 1000H MOV R0，#30H MOV B，#64H CLR 10H DEC B MOV A，@R0 MOV 20H，A INC R0 MOV 21H，@R0 CJNE A，21H，BUEU JNC BUNEXT MOV A，@R0 MOV @R0，20H DEC R0 MOV @R0，A INC R0 SETB 10H DJNZ B，LOOP JB 10H，BUBBLE END |
；长度计数 ；暂存，为交换作准备 ；若（20H）≠（21H）转移 ；（20H）≥（21H）转移 ；若（20H）< （21H）则交换 ；使R0退格指向小地址 ；恢复R0指向大地址 ；置交换标志 ；判断标志位为1否？若为1，则继续 |