單片機(jī)指令系統(tǒng)原理

51單片機(jī)的尋址方式

學(xué)習(xí)匯編程序設(shè)計(jì)，要先了解CPU的各種尋址法，才能有效的掌握各個(gè)命令的用途，尋址法是命令運(yùn)算碼找操作數(shù)的方法。在我們學(xué)習(xí)的8051單片機(jī)中，有6種尋址方法，下面我們將逐一進(jìn)行分析。

立即尋址

在這種尋址方式中，指令多是雙字節(jié)的，一般第一個(gè)字節(jié)是操作碼，第二個(gè)字節(jié)是操作數(shù)。該操作數(shù)直接參與操作，所以又稱(chēng)立即數(shù)，有“#”號(hào)表示。立即數(shù)就是存放在程序存儲(chǔ)器中的常數(shù)，換句話(huà)說(shuō)就是操作數(shù)（立即數(shù)）是包含在指令字節(jié)中的。

例如：
MOV? A，#3AH
這條指令的指令代碼為74H、3AH，是雙字節(jié)指令，這條指令的功能是把立即數(shù)3AH送入累加器A中。
MOV? DPTR，#8200H
在前面學(xué)單片機(jī)的專(zhuān)用寄存器時(shí)，我們已學(xué)過(guò)，DPTR是一個(gè)16位的寄存器，它由DPH及DPL兩個(gè)8位的寄存器組成。這條指令的意思就是把立即數(shù)的高8位（即82H）送入DPH寄存器，把立即數(shù)的低8位（即00H）送入DPL寄存器。
這里也特別說(shuō)明一下：在80C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)中，僅有一條指令的操作數(shù)是16位的立即數(shù)，其功能是向地址指針DPTR傳送16位的地址，即把立即數(shù)的高8位送入DPH，低8位送入DPL。

直接尋址

直接尋址方式是指在指令中操作數(shù)直接以單元地址的形式給出，也就是在這種尋址方式中，操作數(shù)項(xiàng)給出的是參加運(yùn)算的操作數(shù)的地址，而不是操作數(shù)。
例如：MOV? A，30H?
這條指令中操作數(shù)就在30H單元中，也就是30H是操作數(shù)的地址，并非操作數(shù)。

在80C51單片機(jī)中，直接地址只能用來(lái)表示特殊功能寄存器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及位地址空間，具體的說(shuō)就是：
1、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM低128單元。在指令中是以直接單元地址形式給出。
我們知道低128單元的地址是00H-7FH。在指令中直接以單元地址形式給出這句話(huà)的意思就是這0-127共128位的任何一位，例如0位是以00H這個(gè)單元地址形式給出、1位就是以01H單元地址給出、127位就是以7FH形式給出。
2、位尋址區(qū)。20H-2FH地址單元。
3、特殊功能寄存器。專(zhuān)用寄存器除以單元地址形式給出外，還可以以寄存器符號(hào)形式給出。例如下面我們分析的一條指令 MOV? IE，#85H 前面的學(xué)習(xí)我們已知道，中斷允許寄存器IE的地址是80H，那么也就是這條指令可以以MOV? IE，#85H 的形式表述，也可以MOV? 80H，#85H的形式表述。

關(guān)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的內(nèi)部情況，請(qǐng)查看我們課程的第十二課。

直接尋址是唯一能訪問(wèn)特殊功能寄存器的尋址方式！

大家來(lái)分析下面幾條指令：
MOV? 65H，A?????? ；將A的內(nèi)容送入內(nèi)部RAM的65H單元地址中
MOV? A，direct??? ；將直接地址單元的內(nèi)容送入A中
MOV? direct,direct；將直接地址單元的內(nèi)容送直接地址單元
MOV? IE,#85H????? ；將立即數(shù)85H送入中斷允許寄存器IE

前面我們已學(xué)過(guò)，數(shù)據(jù)前面加了“#”的，表示后面的數(shù)是立即數(shù)（如#85H，就表示85H就是一個(gè)立即數(shù)），數(shù)據(jù)前面沒(méi)有加“#”號(hào)的，就表示后面的是一個(gè)地址地址（如，MOV 65H，A這條指令的65H就是一個(gè)單元地址）。

寄存器尋址

寄存器尋址的尋址范圍是：
1、4個(gè)工作寄存器組共有32個(gè)通用寄存器，但在指令中只能使用當(dāng)前寄存器組（工作寄存器組的選擇在前面專(zhuān)用寄存器的學(xué)習(xí)中，我們已知道，是由程序狀態(tài)字PSW中的RS1和RS0來(lái)確定的），因此在使用前常需要通過(guò)對(duì)PSW中的RS1、RS0位的狀態(tài)設(shè)置，來(lái)進(jìn)行對(duì)當(dāng)前工作寄存器組的選擇。
2、部份專(zhuān)用寄存器。例如，累加器A、通用寄存器B、地址寄存器DPTR和進(jìn)位位CY。

寄存器尋址方式是指操作數(shù)在寄存器中，因此指定了寄存器名稱(chēng)就能得到操作數(shù)。
例如：MOV A，R0
這條指令的意思是把寄存器R0的內(nèi)容傳送到累加器A中，操作數(shù)就在R0中。
INC R3
這條指令的意思是把寄存器R3中的內(nèi)容加1

從前面的學(xué)習(xí)中我產(chǎn)應(yīng)可以理解到，其實(shí)寄存器尋址方式就是對(duì)由PSW程序狀態(tài)字確定的工作寄存器組的R0-R7進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。

寄存器間接尋址

寄存間接尋址方式是指寄存器中存放的是操作數(shù)的地址，即操作數(shù)是通過(guò)寄存器間接得到的，因此稱(chēng)為寄存器間接尋址。

MCS-51單片機(jī)規(guī)定工作寄存器的R0、R1做為間接尋址寄存器。用于尋址內(nèi)部或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的256個(gè)單元。為什么會(huì)是256個(gè)單元呢？我們知道，R0或者R1都是一個(gè)8位的寄存器，所以它的尋址空間就是2的八次方=256。
例：MOV? R0，#30H? ；將值30H加載到R0中
??? MOV? A，@R0??? ；把內(nèi)部RAM地址30H內(nèi)的值放到累加器A中
??? MOVX A，@R0??? ；把外部RAM地址30H內(nèi)的值放到累加器A中

大家想想，如果用DPTR做為間址寄存器，那么它的尋址范圍是多少呢？DPTR是一個(gè)16位的寄存器，所以它的尋址范圍就是2的十六次方=65536=64K。因用DPTR做為間址寄存器的尋址空間是64K，所以訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，我們通常就用DPTR做為間址寄存器。
例：MOV?? DPTR，#1234H? ；將DPTR值設(shè)為1234H（16位）
??? MOVX? A，@DPTR????? ；將外部RAM或I/O地址1234H內(nèi)的值放到累加器A中

在執(zhí)行PUSH（壓棧）和POP（出棧）指令時(shí)，采用堆棧指針SP作寄存器間接尋址。
例：PUSH? 30H??? ；把內(nèi)部RAM地址30H內(nèi)的值放到堆棧區(qū)中
堆棧區(qū)是由SP寄存器指定的，如果執(zhí)行上面這條命令前，SP為60H，命令執(zhí)行后會(huì)把內(nèi)部RAM地址30H內(nèi)的值放到RAM的61H內(nèi)。

那么做為寄存器間接尋址用的寄存器主要有哪些呢？我們前面提到的有四個(gè)，R0、R1、DPTR、SP

寄存器間接尋址范圍總結(jié)：
1、內(nèi)部RAM低128單元。對(duì)內(nèi)部RAM低128單元的間接尋址，應(yīng)使用R0或R1作間址寄存器，其通用形式為@Ri（i=0或1）。

2、外部RAM 64KB。對(duì)外部RAM64KB的間接尋址，應(yīng)使用@DPTR作間址尋址寄存器，其形式為：@DPTR。
例如MOVX A，@DPTR；其功能是把DPTR指定的外部RAM的單元的內(nèi)容送入累加器A中。
外部RAM的低256單元是一個(gè)特殊的尋址區(qū)，除可以用DPTR作間址寄存器尋址外，還可以用R0或R1作間址寄存器尋址。
例如MOVX? A，@R0；這條指令的意思是，把R0指定的外部RAM單元的內(nèi)容送入累加器A。

堆棧操作指令（PUSH和POP）也應(yīng)算作是寄存器間接尋址，即以堆棧指針SP作間址寄存器的間接尋址方式。

寄存器間接尋址方式不可以訪問(wèn)特殊功能寄存器！！

寄存器間接尋址也須以寄存器符號(hào)的形式表示，為了區(qū)別寄存器尋址我寄存器間接尋址的區(qū)別，在寄存器間接尋址方式式中，寄存器的名稱(chēng)前面加前綴標(biāo)志“@”。

基址寄存器加變址寄存器的變址尋址

這種尋址方式以程序計(jì)數(shù)器PC或DPTR為基址寄存器，累加器A為變址寄存器，變址尋址時(shí)，把兩者的內(nèi)容相加，所得到的結(jié)果作為操作數(shù)的地址。這種方式常用于訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器ROM中的數(shù)據(jù)表格，即查表操作。
變址尋址只能讀出程序內(nèi)存入的值，而不能寫(xiě)入，也就是說(shuō)變址尋址這種方式只能對(duì)程序存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址，或者說(shuō)它是專(zhuān)門(mén)針對(duì)程序存儲(chǔ)器的尋址方式。
例：MOVC? A，@A+DPTR
這條指令的功能是把DPTR和A的內(nèi)容相加，再把所得到的程序存儲(chǔ)器地址單元的內(nèi)容送A
假若指令執(zhí)行前A=54H，DPTR=3F21H，則這條指令變址尋址形成的操作數(shù)地址就是54H+3F21H=3F75H。如果3F75H單元中的內(nèi)容是7FH，則執(zhí)行這條指令后，累加器A中的內(nèi)容就是7FH。

變址尋址的指令只有三條，分別如下：
JMP??? @A+DPTR
MOVC?? A，@A+DPTR
MOVC?? A，@A+PC

第一條指令JMP @A+DPTR
這是一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，這條指令的意思就是DPTR加上累加器A的內(nèi)容做為一個(gè)16位的地址，執(zhí)行JMP這條指令是，程序就轉(zhuǎn)移到A+DPTR指定的地址去執(zhí)行。

第二、三條指令MOVC?? A，@A+DPTR和MOVC?? A，@A+PC指令
這兩條指令的通常用于查表操作，功能完全一樣，但使用起來(lái)卻有一定的差別，現(xiàn)詳細(xì)說(shuō)明如下。
我們知道，PC是程序指針，是十六位的。DPTR是一個(gè)16位的數(shù)據(jù)指針寄存器，按理，它們的尋址范圍都應(yīng)是64K。我們?cè)趯W(xué)習(xí)特殊功能寄存器時(shí)已知道，程序計(jì)數(shù)器PC是始終跟蹤著程序的執(zhí)行的。也就是說(shuō)，PC的值是隨程序的執(zhí)行情況自動(dòng)改變的，我們不可以隨便的給PC賦值。而DPTR是一個(gè)數(shù)據(jù)指針，我們就可以給空上數(shù)據(jù)指針DPTR進(jìn)行賦值。我們?cè)倏粗噶頜OVC?? A，@A+PC這條指令的意思是將PC的值與累加器A的值相加作為一個(gè)地址，而PC是固定的，累加器A是一個(gè)8位的寄存器，它的尋址范圍是256個(gè)地址單元。講到這里，大家應(yīng)可明白，MOVC?? A，@A+PC這條指令的尋址范圍其實(shí)就是只能在當(dāng)前指令下256個(gè)地址單元。所在，這在我們實(shí)際應(yīng)用中，可能就會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，如果我們需要查詢(xún)的數(shù)據(jù)表在256個(gè)地址單元之內(nèi)，則可以用MOVC?? A，@A+PC這條指令進(jìn)行查表操作，如果超過(guò)了256個(gè)單元，則不能用這條指令進(jìn)行查表操作。剛才我們已說(shuō)到，DPTR是一個(gè)數(shù)據(jù)指針，這個(gè)數(shù)據(jù)指針我們可以給它賦值操作的。通過(guò)賦值操作。我們可以使MOVC?? A，@A+DPTR這條指令的尋址范圍達(dá)到64K。這就是這兩條指令在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中要注意的問(wèn)題。

變址尋址方式是MCS-51單片機(jī)所獨(dú)有的一種尋址方式。

位尋址

80C51單片機(jī)有位處理功能，可以對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行操作，因此就有相應(yīng)的位尋址方式。所謂位尋址，就是對(duì)內(nèi)部RAM或可位尋址的特殊功能寄存器SFR內(nèi)的某個(gè)位，直接加以置位為1或復(fù)位為0。

位尋址的范圍，也就是哪些部份可以進(jìn)行位尋址：

1、我們?cè)诘谑n學(xué)習(xí)51單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)時(shí)，我們已知道在單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的低128單元中有一個(gè)區(qū)域叫位尋址區(qū)。它的單元地址是20H-2FH。共有16個(gè)單元，一個(gè)單元是8位，所以位尋址區(qū)共有128位。這128位都單獨(dú)有一個(gè)位地址，其位地址的名字就是00H-7FH。
這里就有一個(gè)比較麻煩的問(wèn)題需要大家理解清楚了。我們?cè)谇懊娴膶W(xué)習(xí)中00H、01H。。。。7FH等等，所表示的都是一個(gè)字節(jié)（或者叫單元地址），而在這里，這些數(shù)據(jù)都變成了位地址。我們?cè)谥噶钪校蛘咴诔绦蛑腥绾蝸?lái)區(qū)分它是一個(gè)單元地址還是一個(gè)位地址呢？這個(gè)問(wèn)題，也就是我們現(xiàn)在正在研究的位尋址的一個(gè)重要問(wèn)題。其實(shí)，區(qū)分這些數(shù)據(jù)是位地址還是單元地址，我們都有相應(yīng)的指令形式的。這個(gè)問(wèn)題我們?cè)诤竺娴闹噶钕到y(tǒng)學(xué)習(xí)中再加以論述。

2、對(duì)專(zhuān)用寄存器位尋址。這里要說(shuō)明一下，不是所有的專(zhuān)用寄存器都可以位尋址的。具體哪些專(zhuān)用寄存器可以哪些專(zhuān)用寄存器不可以，請(qǐng)大家回頭去看看我們前面關(guān)于專(zhuān)用寄存器的相關(guān)文章。一般來(lái)說(shuō)，地址單元可以被8整除的專(zhuān)用寄存器，通常都可以進(jìn)行位尋址，當(dāng)然并不是全部，大家在應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)引起注意。

專(zhuān)用寄存器的位尋址表示方法：

下面我們以程序狀態(tài)字PSW來(lái)進(jìn)行說(shuō)明

D7
?D6
?D5
?D4
?D3
?D2
?D1
?D0
?
CY 　
?AC
?F0
?RS1
?RS0
?OV
?　
?P
?

1、直接使用位地址表示：看上表，PSW的第五位地址是D5，所以可以表示為D5H
?? MOV? C，D5H

2、位名稱(chēng)表示：表示該位的名稱(chēng)，例如PSW的位5是F0，所以可以用F0表示
?? MOV? C，F(xiàn)0

3、單元（字節(jié)）地址加位表示：D0H單元位5，表示為DOH.5

?? MOV? C,D0H.5

4、專(zhuān)用寄存器符號(hào)加位表示：例如PSW.5

?? MOV C,PSW.5

這四種方法實(shí)現(xiàn)的功能都是相同的，只是表述的方式不同而已。

例題：

　　1. 說(shuō)明下列指令中源操作數(shù)采用的尋址方式。

　　MOV R5，R7 答案：寄存器尋址方式

　　MOV A，55H 直接尋址方式

　　MOV A，＃55H 立即尋址方式

　　JMP @A+DPTR 變址尋址方式

　　MOV 30H，C 位尋址方式

　　MOV A，@R0 間接尋址方式

　　MOVX A,@R0 間接尋址方式

改錯(cuò)題

　　請(qǐng)判斷下列的MCS-51單片機(jī)指令的書(shū)寫(xiě)格式是否有錯(cuò)，若有，請(qǐng)說(shuō)明錯(cuò)誤原因。

　　MOV R0，@R3 答案：間址寄存器不能使用R2～R7。

　　MOVC A，@R0+DPTR 變址尋址方式中的間址寄存器不可使用R0，只可使用A。

　　ADD R0，R1 運(yùn)算指令中目的操作數(shù)必須為累加器A，不可為R0。

　　MUL AR0 乘法指令中的乘數(shù)應(yīng)在B寄存器中，即乘法指令只可使用AB寄存器組合。