汇编语言程序设计及仿真调试.ppt

1/39 增强型 8051单片机实用开发技术 4.2.1 伪指令 一般来说，在汇编语言源程序中用指令助记符编写 的程序，都可以一一对应的产生目标程序。但还有一些 指令，例如指定目标程序或数据存放的起始地址，给一 些指定的标号赋值，在内存中予留工作单元，表示源程 序结束等等。这些指令并不产生目标程序，不影响程序 的执行，仅仅产生供汇编用的某些指令，以便在汇编时 执行一些特殊操作，称之为伪指令。 4.2 汇编语言程序设计 2/39 增强型 8051单片机实用开发技术 1、设置起始地址 ORG ORG nn ORG伪指令总是出现在每段源程序或数据块的开始。它可使程序 员把程序、子程序或数据块存放在存贮器的任何位置。 ORG 0000H LJMP MAIN 在实际应用中，一般仅设置中断服务子程序的入口地址和主程序 的起始存放地址，其他的程序或常数依次存放即可，汇编程序会自动 进行存储空间的分配。 2、定义字节 DB或 DEFB 标号： DB 项或项表 其中项或项表是指一个字节，数或字符串，或以引号括起来的 ASC 码字符 串（一个字符用 ASC 码表示，相当于一个字节）。该指令的功能是把项或项 表的数值（字符则用它的 ASC 码）存入从标号开始的连续单元中。 3/39 增强型 8051单片机实用开发技术 常用 DB命令在程序存储器中存放数据表格，例如存放数码管显示的十六进制数的字 形码（或称为字模）。例如，共阳极 LED显示字模表如下： LEDCode: DB 0C0H ; 0 DB 0F9H ; 1 DB 0A4H ; 2 DB 0B0H ; 3 DB 099H ; 4 DB 092H ; 5 DB 082H ; 6 DB 0F8H ; 7 DB 080H ; 8 DB 090H ; 9 DB 088H ; A DB 083H ; B DB 0C6H ; C DB 0A1H ; D DB 086H ; E DB 08EH ; F 访问表格常数时，常用 MOVC A, A+DPTR指令。 4/39 增强型 8051单片机实用开发技术 3、为标号赋值 EQU 标号： EQU 项或汇编符号 其功能是将一个数或特定的汇编符号赋给语句中的字符名称。 注意，字符名称为一自定的符号，而不是标号，字符名称后无 “：”。字符名称可用来作数据地址、立即数或者位地址，其值可 以是一个 8位数，也可以是 16位数。 使用 EQU伪指令可以把抽象的数字或地址表示成有一定意义的 符号，增强程序的可读性。需要注意的是，在同一程序中，用 EQU 伪指令对标号赋值后，该标号的值在整个程序中不能再改变。 4、 DATA指令 格式： 符号名 DATA 表达式 DATA 指令用于将一个内部 RAM 的地址赋给指定的符号名。 数值表达式的值在 00H 0FFH之间，表达式必须是一个简单表达 式。如： BUFFER DATA 40H 5/39 增强型 8051单片机实用开发技术 5、 XDATA指令 (Extenal Data) 格式： 符号名 XDATA 表达式 XDATA 指令用于将一个外部 RAM 的地址赋给指定的符号名。 数值表达式的值在 0000H 0FFFFH之间，对于 STC12C5A60S2单片 机，片内集成了 1024字节的 XRAM，地址范围是 0000H03FFH。 表 达式必须是一个简单表达式。如： MYDATA XDATA 0020H 6/39 增强型 8051单片机实用开发技术 6、定义位命令 BIT 格式： 字符名称 BIT 位地址 用于给字符名称定义位地址。如： DOGOUT BIT P3.4 经定义后，允许在指令中用 DOGOUT代替 P3.4。 DATA、 BIT命令可以使用 EQU代替，例如，下面的两条命令 是等价的： TCON DATA 88H ;中断优先级高位寄存器 TCON EQU 88H ;中断优先级高位寄存器 下面的两条命令也是等价的： TF1 BIT 8FH ;TF1的位地址位 8FH TF1 EQU TCON.7 ;TF1为 TCON的第 7位 7/39 增强型 8051单片机实用开发技术 7、 文件包含命令 INCLUDE 文件包含命令 INCLUDE用于将寄存器定义文件（一般的后缀名 为 .INC）包含于当前程序中，与 C语言中的 #include语句类似。使用 格式为： $INCLUDE (文件名 ) 例如，为了使用方便，作者把 STC12C5A60S2D单片机的寄存器 定义保存在文件 STC12C5A.INC中，使用时，可以在程序的开始处使 用下面的命令将其包含到用户程序中： $INCLUDE (STC12C5A.INC) ;包含寄存器定义文件 使用上述命令后，在用户程序中就可以直接使用 STC12C5A60S2 单片机的寄存器名称了。例如， MOV BRT,#0FBH ;设置独立波特率发生器的时间常数 8/39 增强型 8051单片机实用开发技术 8、 条件汇编控制指令 条件汇编控制指令的作用是使源程序中的一部分程序行根据需 要决定是否进行汇编。条件汇编控制伪指令的一般格式 : IF 表达式 程序块 1 ELSE 程序块 2 ENDIF 9、源程序结束 END 标号： END 表达式 END语句是一个结束标志 ， 它告诉汇编程序 ， 该程序段已结束 。 因此 ， 该语句必须放在整个程序 （ 包括伪指令 ） 之后 。 9/39 增强型 8051单片机实用开发技术 4.2.2 汇编语言程序设计的一般步骤和基本框架 1、汇编语言程序设计的一般步骤 （ 1）分析课题，确定算法或解题思路； （ 2）根据算法或思路画出流程图； （ 3）根据算法要求分配资源，包括内部 RAM、定时器、中断等资源的分配。 （ 4）根据流程图编写程序； （ 5）不断调试并修改源程序，直到满足系统的要求。 10/39 增强型 8051单片机实用开发技术 2、 STC12C5A60S2单片机 汇编语言程序的设计框架： $INCLUDE (STC12C5A.INC) ;包含 STC12C5A60S2单片机寄存器定义头文件 ;这里可以编写程序中用到的一些符号定义（使用 EQU、 DATA、 BIT等伪指令） ORG 0000H LJMP MAIN ;跳转到主程序 ORG 0003H LJMP INT0_ISR ;外部中断 0入口 ORG 000BH LJMP T0_ISR ;定时器 0中断入口 ORG 0013H LJMP INT1_ISR ;外部中断 1入口 ORG 001BH LJMP T1_ISR ;定时器 1中断入口 ORG 0023H LJMP UART1_ISR ;串口 1中断入口 ORG 002BH LJMP ADC_ISR ;ADC中断服务程序入口 ORG 0033H LJMP LVD_ISR ;低电压检测中断服务程序入口 ORG 003BH LJMP PCA_ISR ;PCA中断服务程序入口 ORG 0043H LJMP UART2_ISR ;串口 2中断服务程序入口 ORG 004BH LJMP SPI_ISR ;SPI中断服务程序入口 ORG 0100H MAIN: MOV SP,#70H ;设置堆栈指针（可根据实际情况进行修改） ; 初始化内存区域内容 ; 设置有关特殊功能寄存器（ SFR）的控制字 ; 根据需要开放相应的中断控制 MAINLOOP: ;主程序循环 LJMP MAINLOOP 11/39 增强型 8051单片机实用开发技术 ;下面是各个中断服务子程序的入口 INT0_ISR: ;外部中断 0服务子程序 ; 根据需要填入适当的内容 RETI INT1_ISR: ;外部中断 1服务子程序 ; 根据需要填入适当的内容 RETI T0_ISR: ;定时器 0中断服务子程序 ; 根据需要填入适当的内容 RETI T1_ISR: ;定时器 1中断服务子程序 ; 根据需要填入适当的内容 RETI UART1_ISR: ;串口 1中断服务子程序 ; 根据需要填入适当的内容（注意中断请求标志位的清零） RETI UART2_ISR: ;串口 2中断服务子程序 ; 根据需要填入适当的内容（注意中断请求标志位的清零） RETI 12/39 增强型 8051单片机实用开发技术 ADC_ISR: ;ADC中断服务子程序 ; 根据需要填入适当的内容（注意中断请求标志位的清零） RETI SPI_ISR: ;SPI通信中断服务子程序 ; 根据需要填入适当的内容（注意中断请求标志位的清零） RETI LVD_ISR: ;低电压检测服务子程序 ; 根据需要填入适当的内容（注意中断请求标志位的清零） RETI PCA_ISR: ;PCA和 PWM中断服务子程序 ; 根据需要填入适当的内容（注意中断请求标志位的清零） RETI ;下面可以编写其他子程序或者定义程序中所用的常数 END 13/39 增强型 8051单片机实用开发技术 4.3 典型汇编语言程序设计举例 【 例 4-1】 编程实现下面的比较函数。设变量 x存放在 R0，求得的 y值存入 SIGN单 元。 +1 x37 y = -1 x37 0 x=37 解：可以利用 CJNE指令和进位位 C状态控制转移（ JC指令）来实现三分支转移。源程序如下： SIGN EQU 50H ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: CJNE R0,#37,NOTEQ ;R0中数与 37数比较，不相等则转 NOTEQ MOV SIGN,#00H ;若比较相等 ,则 SIGN0 LJMP ENDME NOTEQ： JC NEG ;两数不相等 ,若 R0 37则转 NEG MOV SIGN,#01H ;R0 37时 ,SIGN+1 LJMP ENDME NEG： MOV SIGN,#0FFH ;R0 37时 ,SIGN -1（以补码形式给出） ENDME： NOP END 1、分支程序设计 14/39 增强型 8051单片机实用开发技术 所谓查表法，就是把事先计算或测得的数据按一定顺序编制成表格，查 表程序根据被测参数的值或者中间结果，查出最终所需要的结果。它具有程 序简单，执行速度快等优点。 查表程序在计算机控制系统中应用非常广泛。例如，在键盘处理程序中， 查找按键相应的命令处理子程序的入口地址；在 LED显示程序中，获得 LED 数码管的显示代码；在一些快速计算的场合，根据自变量的值，从函数表上 查找出相应的函数值以及实现非线性修正、代码转换等等。 常用 MOVC A， A DPTR查找程序存储器空间的代码或常数，每次传 送一个字节。 2、 查表程序设计 15/39 增强型 8051单片机实用开发技术 当程序处理的对象具有重复性规律时，可以使用循环程序设计。一个循 环表示重复执行一组指令（程序段）。 3、 循环程序设计 初始化部分 处理部分 循环控制部分 循环次数是否已够？ 结束 开始 N Y 16/39 增强型 8051单片机实用开发技术 例 1 延时程序（时钟为 6MHz ） 入口：设延时时间 N（以 0.1ms为单位）送入 R0。 出口：延时到，退出程序，无参数传递。 DELAY： MOV R7,#150 ;当时钟为 6MHz时，约延时 0.1ms LOOP： DJNZ R7,LOOP DJNZ R0,DELAY RET 17/39 增强型 8051单片机实用开发技术 （ 1）多字节十进制 BCD码减法 入口：被减数低字节地址存放于 R1，减数低字节地址存放于 R0，字节数存放于 R2。 出口：差（补码）的低字节地址存放于 R0，字节数存放于 R3。 07H为符号位。 0表示结果为正， 1表示结果为负。 SUBCD： MOV R3,#00H ;差字节数置 0 CLR 07H ;符号位清 0 CLR C ;借位位 C清 0 SUBCD1： MOV A,#9AH SUBB A,R0 ;相差 ADD A,R1 DA A MOV R0,A INC R0 ;地址值增 1 INC R1 INC R3 ;差字节增 1 CPL C ;进位求反，以形成正确借位 DJNZ R2,SUBCD1 ;未减完继续，减完向下执行 JNC SUBCD2 ;无借位去 SUBCD2返主，否则继续 SETB 07H ;差为负置“ 1”符号位 SUBCD2： RET ;返回 其他编程实例，请参见教材 4、定点数运算子程序 18/39 增强型 8051单片机实用开发技术 4.4 利用 Keil uVision集成开发环境调试程序 4.4.1 Keil uVision集成开发环境简介 Keil uVision 集成开发环境（ IDE， 以下简称 uVision） 是一个基于 Windows的开 发平台，包含高效的编辑器、项目管理器和 MAKE工具。 uVision支持所有的 KEIL 8051 工具，包括 C编译器、宏汇编器连接 /定位器、目标代码、到 HEX的转换器。 uVision通 过以下特性加速嵌入式系统（单片机应用系统）的开发过程： 全功能的源代码编辑器 器件库用来配置开发工具设置 项目管理器用来创建和维护项目 集成的 MAKE工具可以汇编编译和连接用户的嵌入式应用 所有开发工具的设置都是对话框形式的 真正的源代码级的对 CPU和外围器件的调试器 高级 GDIAGDI接口用来在目标硬件上进行软件调试以及和 Monitor-51进行通信 与开发工具手册和器件数据手册和用户指南有直接的链接 19/39 增强型 8051单片机实用开发技术 安装完成后的界面 20/39 增强型 8051单片机实用开发技术 安装授权的方法是，在“ File”菜单中选择“ License Management.”菜单 项，弹出“ License Management”对话框 在这里输入授权号 根据这个号码，向经销商索取授权号 21/39 增强型 8051单片机实用开发技术 4.4.2 Keil uVision集成开发环境中调试单片机汇编语言程 序的方法 uVision集成开发环境中包括一个项目管理器，它可以 使单片机应用系统设计变得简单。要创建一个应用，需要 按下列步骤进行操作： 1）启动 uVision， 新建一个项目文件并从器件库中选择 一个器件 2）新建一个源文件并把它加入到项目中 3）针对目标硬件设置工具选项 4）编译项目并生成可以编程到程序存储器的 HEX文件 5）下载到单片机中进行仿真调试 22/39 增强型 8051单片机实用开发技术 1.启动 uVision2并创建一个项目 新建一个项目文件 23/39 增强型 8051单片机实用开发技术 选择单片机型号 选择单片机型号 拷贝启动代码提示 24/39 增强型 8051单片机实用开发技术 2新建一个源文件并把它加入到项目中 新文件内容见下页 25/39 增强型 8051单片机实用开发技术 【例 4-4】 假设晶振频率为 6MHz。将 STC2C5A60S2单片机片内集成的外 部 RAM 0000H 000FH单元的内容清零，然后循环从 P1.0输出 10ms方波。 $INCLUDE (STC12C5A.INC) ;包含 STC12C5A60S2单片机寄存器定义文件 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV SP,#70H ;设置堆栈指针 MOV DPTR,#0000H MOV R2,#10H CLR A LOOP1: MOVX DPTR,A INC DPTR DJNZ R2,LOOP1 ;将 XRAM 0000H000FH单元的内容清零 SETB P1.0 LOOP2: CPL P1.0 LCALL DELAY LJMP LOOP2 ;输出方波 DELAY: MOV R2,#100 ;10ms延时子程序 DLY_LOOP: MOV R7,#150 LOOP: DJNZ R7,LOOP DJNZ R2,DLY_LOOP RET END 26/39 增强型 8051单片机实用开发技术 保存文件 输入文件名 27/39 增强型 8051单片机实用开发技术 加入源程序文件到项目中 选择文件类型， 然后选择文件 加入文件到 源程序组 选择文件类型 28/39 增强型 8051单片机实用开发技术 3针对目标硬件设置工具选项 在此设置使用 晶振的频率 29/39 增强型 8051单片机实用开发技术 4. 编译项目并生成可以编程到程序存储器的 HEX文件 自动填入与工程名相 通的 HEX文件名 选中 “ Create HEX File”复选框 1）设置编译选项，设置生成 HEX文件 30/39 增强型 8051单片机实用开发技术 2）编译失败时的提示 双击错误信息行， 可进行错误定位 出错的行 3）编译成功时的提示 31/39 增强型 8051单片机实用开发技术 5对程序进行软件模拟调试或者下载到单片机中进行仿真调试 选择软件模 拟调试功能 从“ Debug”菜单中选择“ Start/Stop debug session”菜单项（快捷键是 Ctrl+F5）， 或者从工具条中单句“ Start/Stop debug session”按钮 ，开始模拟调试过程。 掌握常见的调式技术（连续运行、单步运行、单步跳过运行程序 、运行到光 标所在行 、设置断点 、存储器查看、查看变量、查看外围等） 32/39 增强型 8051单片机实用开发技术 设置断点的菜单项 存储器查看窗口 插入 /删除断 点菜单项 33/39 增强型 8051单片机实用开发技术 外部 RAM存储器查看窗口 P1口的观察窗口 “ Watch”窗口 34/39 增强型 8051单片机实用开发技术 4.5 利用 ISP工具将程序下载到单片机中验证程序 1. ISP下载程序的运行过程 单片机彻底没电 单片机上电，冷启动 Y N P3.0/RXD有合法 下载命令流? 下载用户程序 到用户程序区 软复位到用户程序 区，运行用户程序 单片机运行 系统ISP 监控程序 35/39 增强型 8051单片机实用开发技术 2. 使用 ISP工具下载程序的步骤 启动 ISP软件 用户根据实际使用效果选择 限制最高通信波特率，如 57600， 38400， 19200 开发调试时，可考虑选择此项 图 4-26 ISP工具启动后的界面 36/39 增强型 8051单片机实用开发技术 下载程序时，可以按照下面的步骤进行： （ 1）从“ MCU Type”下拉列表框中选择所使用的单片机的型号，如选择 STC12C5A60S2。 （ 2）单击“ OpenFile/打开文件”按钮，打开要下载的用户程序文件。用户程序 文件的后缀名为 .bin或者 .hex。 第一次装入文件进缓冲区时，要选中“打开文件前清 0缓冲区”复选框， 以清缓冲区。如果要装入几个文件进缓冲区，如 EEPROM里的数据文件需要 和应用程序文件同时下载到单片机中时，除每次均要指定缓冲区起始地址外， 第二次及以后不能清缓冲区。 （ 3）在 COM下拉列表框中选择计算机所用的串行口，如 COM1、 COM2等。有些 新式笔记本电脑没有 RS-232串行口，可买一条 USB-RS232转接电缆（在作 者设计的学习套件中，已经将 USB-RS232转换功能集成到学习板上，用户不 必再考虑转换问题）。 选择串行口后，根据实际使用效果，从“最高波特率”下拉框中选择 限制最高通信波特率，如 57600、 38400或者 19200等。 37/39 增强型 8051单片机实用开发技术 （ 4）进行时钟源的选择、启动下载的条件以及设置数据 Flash区是否清零。 时钟源选择：选择下次冷启动后，时钟源为“内部 R/C振荡器” 还是“外部晶体或时钟”。 启动下载的条件：如果用户系统的 P3.0和 P3.1连接到了 RS-485电 路，推荐选择“下次冷启动 P1.0/P1.1 等于 0,0才可以下载程序”，这样 冷启动后如 P1.0和 P1.1不同时为 0，单片机直接运行用户程序，免得由于 RS-485总线上的乱码造成单片机反复判断乱码是否为合法，浪费几百 ms的时间。实际上，如果用户系统本身 P3.0和 P3.1就是做串行口使用， 也建议选择“下次冷启动 P1.0/P1.1 等于 0,0才可以下载程序”，以便下 次冷启动直接运行用户程序。 “下次下载用户用用程序时将数据 Flash区一并擦除”选项用于 选择是否在下载用户程序时，将数据 Flash区清零，默认设置是“ NO”。 此外，这一步还包括：复位引脚的设置（主要是针对 P4.7的设 置）、上电复位是否增加额外的复位延时以及振荡器放大增益的设置。 （ 5）在右下角的“选项”区域中，用户可以将 P4.6脚设置为第二复位脚，时 钟频率高于 12MHz时，建议使用第二复位功能脚。也可以进行看门口的 设置。 （ 6）单击“ Download/下载”按钮，将用户程序下载到单片机内部。重复下 载时，可重复执行该操作，也可单击“ Re-Download/重复下载”按钮。 38/39 增强型 8051单片机实用开发技术 注意： 下载时，一定要先单击“ Download/下载”按钮，然后再给单片机上电复位 （先彻底断电），而不要先给单片机上电。如果先给单片机上电，单片机检测不 到合法的下载命令流，单片机就直接运行用户程序了。 下载完成后，请将单片机的供电电源断开（有时需要稍等片刻，以将电源滤 波电容存储的电释放），然后重新给单片机上电，新的设置才会生效，并执行用 户程序。 39/39 增强型 8051单片机实用开发技术 1 有 4个两位 BCD数以压缩形式存入 30H、 31H、 32H和 33H单元，将它们转换成 ASC 码分别保存在 40H开始单元中。试编程实现之并在 Keil uVision集成开发环 境中进行模拟调试，观察运行结果。 2 试编制多字节 BCD码加法程序。 3 试编制一排序子程序，对 RAM区 40H 49H单元中的无符号数按从大到小顺序排序。 利用 Keil uVision集成开发环境中进行模拟调试，观察运行结果。 4 试编写二进制数转成 BCD码的子程序。 5 将存于外部 RAM中的 0010H单元的 1字节二进制数（假定其值小于 64H）转换为十 进制数，以两位 BCD码的形式存与内部 RAM的 20H单元中。利用 Keil uVision集成 开发环境中进行模拟调试，观察运行结果。 6 分别编写延时 1ms、 100ms的子程序。设单片机的晶振为 12MHz。 7 采用不同指令编程实现内部 RAM区 40H， 41H两单元数据互换。 8 两位 BCD数以压缩形式存入 30H单元，试编程将其转换成 ASC 码分别保存在 40H、 41H单元中。 9 试编制一温度 A/D采样标度转换程序。 A/D采样为 8位，温度范围： 0 70 。 4.6 思考题