嵌入式系统 - 指令

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程序的流程以顺序方式进行，从一条指令到下一条指令，除非执行控制转移指令。汇编语言中各种类型的控制转移指令包括条件或无条件跳转和调用指令。

循环和跳转指令

8051 中的循环

重复执行一系列指令一定次数的操作称为循环。指令DJNZ reg, label用于执行循环操作。在此指令中，寄存器递减 1；如果它不为零，则 8051 跳转到标签所引用的目标地址。

在循环开始之前，寄存器加载计数器以表示重复次数。在此指令中，寄存器递减和跳转决策组合成单个指令。寄存器可以是 R0-R7 中的任何一个。计数器也可以是 RAM 位置。

示例

使用重复加法的方法将 25 乘以 10。

解答 - 乘法可以通过重复添加被乘数来实现，次数与乘数相同。例如：

25 * 10 = 250(FAH)

25 + 25 + 25 + 25 + 25 + 25 + 25 + 25 + 25 + 25 = 250

   MOV A,#0             ;A = 0,clean ACC 
   MOV R2,#10           ; the multiplier is replaced in R2 
   Add A,#25            ;add the multiplicand to the ACC 
	
AGAIN:DJNZ R2, 
AGAIN:repeat  until R2 = 0 (10 times) 

   MOV R5 , A           ;save A in R5 ;R5 (FAH)

8051 的缺点 - 使用指令DJNZ Reg label的循环操作仅限于 256 次迭代。如果不进行条件跳转，则执行跳转后的指令。

循环内的循环

当我们在另一个循环内使用循环时，这称为嵌套循环。当最大计数限制为 256 时，使用两个寄存器来保存计数。因此，我们使用此方法来重复比 256 次更多的操作。

示例

编写一个程序 -

• 将累加器加载为值 55H。
• 将 ACC 反码 700 次。

解答 - 由于 700 大于 255（任何寄存器的最大容量），因此使用两个寄存器来保存计数。以下代码显示了如何使用两个寄存器 R2 和 R3 来进行计数。

   MOV A,#55H            ;A = 55H 
	
NEXT: MOV R3,#10         ;R3 the outer loop counter 
AGAIN:MOV R2,#70         ;R2 the inner loop counter 

   CPL A                 ;complement

其他条件跳转

下表列出了在 8051 中使用的条件跳转 -

• JZ（如果 A = 0 则跳转） - 在此指令中，检查累加器的內容。如果为零，则 8051 跳转到目标地址。JZ 指令仅适用于累加器，不适用于任何其他寄存器。

• JNZ（如果 A 不等于 0 则跳转） - 在此指令中，检查累加器的內容是否非零。如果它不为零，则 8051 跳转到目标地址。

• JNC（如果无进位，则跳转如果 CY = 0） - 标志（或 PSW）寄存器中的进位标志位用于决定是否跳转“JNC 标签”。CPU 查看进位标志以查看是否已置位 (CY = 1)。如果未置位，则 CPU 开始从标签地址获取并执行指令。如果 CY = 1，它不会跳转，而是会执行 JNC 下面的下一条指令。

• JC（如果进位，则跳转如果 CY = 1） - 如果 CY = 1，则跳转到目标地址。

• JB（如果位高则跳转）

• JNB（如果位低则跳转）

注意 - 必须注意，所有条件跳转都是短跳转，即目标地址必须在程序计数器内容的 –128 到 +127 字节以内。

无条件跳转指令

8051 中有两个无条件跳转 -

• LJMP（长跳转） - LJMP 是 3 字节指令，其中第一个字节表示操作码，第二个和第三个字节表示目标位置的 16 位地址。2 字节目标地址是为了允许从 0000 到 FFFFH 的任何内存位置跳转。

• SJMP（短跳转） - 它是一个 2 字节指令，其中第一个字节是操作码，第二个字节是目标位置的相对地址。相对地址范围为 00H 到 FFH，分为向前和向后跳转；也就是说，相对于当前 PC（程序计数器）地址的内存空间在 –128 到 +127 字节内。对于向前跳转，目标地址可以在距当前 PC 127 字节的空间内。对于向后跳转，目标地址可以在距当前 PC –128 字节的空间内。

计算短跳转地址

所有条件跳转（JNC、JZ 和 DJNZ）都是短跳转，因为它们是 2 字节指令。在这些指令中，第一个字节表示操作码，第二个字节表示相对地址。目标地址始终相对于程序计数器的值。要计算目标地址，将第二个字节添加到跳转指令正下方的指令的 PC。请查看下面给出的程序 -

Line   PC    Op-code   Mnemonic   Operand 
1      0000               ORG       0000 
2      0000  7800         MOV       R0,#003  
3      0002  7455         MOV       A,#55H0 
4      0004  6003         JZ        NEXT 
5      0006  08           INC       R0 
6      0007  04   AGAIN:  INC       A 
7      0008  04           INC       A 
8      0009  2477 NEXT:   ADD       A, #77h 
9      000B  5005         JNC       OVER 
10     000D  E4           CLR       A
11     000E  F8           MOV       R0, A 
12     000F  F9           MOV       R1, A 
13     0010  FA          MOV       R2, A 
14     0011  FB           MOV       R3, A 
15     0012  2B   OVER:   ADD       A, R3 
16     0013  50F2         JNC       AGAIN 
17     0015  80FE HERE:   SJMP      HERE 
18     0017             END

向后跳转目标地址计算

对于向前跳转，位移值是 0 到 127（十六进制为 00 到 7F）之间的正数。但是，对于向后跳转，位移是 0 到 –128 的负值。

CALL 指令

CALL 用于调用子程序或方法。子程序用于执行需要频繁执行的操作或任务。这使程序更结构化并节省内存空间。有两条指令 - LCALL 和 ACALL。

LCALL（长调用）

LCALL 是一条 3 字节指令，其中第一个字节表示操作码，第二个和第三个字节用于提供目标子程序的地址。LCALL 可用于调用在 8051 的 64K 字节地址空间内可用的子程序。

为了成功返回到调用子程序执行后的点，CPU 将 LCALL 下方指令的地址保存到堆栈中。因此，当调用子程序时，控制将转移到该子程序，处理器将 PC（程序计数器）保存在堆栈中，并开始从新位置获取指令。指令 RET（返回）在完成子程序执行后将控制转移回调用方。每个子程序都使用 RET 作为最后一条指令。

ACALL（绝对调用）

与 LCALL 为 3 字节相比，ACALL 是一条 2 字节指令。子程序的目标地址必须在 2K 字节内，因为只有 2 字节的 11 位用于寻址。ACALL 和 LCALL 之间的区别在于 LCALL 的目标地址可以在 8051 的 64K 字节地址空间中的任何位置，而 CALL 的目标地址在 2K 字节范围内。