第二十二课:51单片机的寻址方式
学习汇编程序设计,要先了解CPU的各种寻址法,才能有效的掌握各个命令的用途,寻址法是命令运算码找操作数的方法。
指令的寻址方式 MOV P1,#0FFH这条指令,第一个词MOV是命令动词,也就是决定做什么事情的,MOV是MOVE少写了一个E,所以就是“传递”,这就是指令,规定做什么事情,数据传递必须要有一个“源”也就是你要送什么数,必须要有一个“目的”,也就是你这个数要送到什么地方去,显然在上面那条指令中,要送的数(源)就是0FFH,而要送达的地方(目的地)就是P1这个寄存器。
寻址方式:指定操作数所在单元的方法。
注意:源操作数、目的操作数都有各自的寻址方式。 掌握指令的7种寻址方式的作用以及不同寻址方式所查询的存储空间及范围,对于常用的指令,能够给出指令的寻址方式。
在我们学习的8051单片机中,有7种寻址方法,下面我们将逐一进行分析。
立即寻址
所要找的操作数是一二进制数或十进制数,出现在指令中,用“#”作前缀
MOV A,#20H
在这种寻址方式中,指令多是双字节的,一般第一个字节是操作码,第二个字节是操作数。该操作数直接参与操作,所以又称立即数,有“#”号表示。立即数就是存放在程序存储器中的常数,换句话说就是操作数(立即数)是包含在指令字节中的。
例如:
MOVA,#3AH
这条指令的指令代码为74H、3AH,是双字节指令,这条指令的功能是把立即数3AH送入累加器A中。
MOVDPTR,#8200H
在前面学单片机的专用寄存器时,我们已学过,DPTR是一个16位的寄存器,它由DPH及DPL两个8位的寄存器组成。这条指令的意思就是把立即数的高8位(即82H)送入DPH寄存器,把立即数的低8位(即00H)送入DPL寄存器。
这里也特别说明一下:在80C51单片机的指令系统中,仅有一条指令的操作数是16位的立即数,其功能是向地址指针DPTR传送16位的地址,即把立即数的高8位送入DPH,低8位送入DPL。
直接寻址
指令中直接给出操作数的地址。
MOVA,30H
MOV 30H,DPH
直接寻址方式是指在指令中操作数直接以单元地址的形式给出,也就是在这种寻址方式中,操作数项给出的是参加运算的操作数的地址,而不是操作数。
例如:MOVA,30H
这条指令中操作数就在30H单元中,也就是30H是操作数的地址,并非操作数。
在80C51单片机中,直接地址只能用来表示特殊功能寄存器、内部数据存储器以及位地址空间,具体的说就是:
1、内部数据存储器RAM低128单元。在指令中是以直接单元地址形式给出。
我们知道低128单元的地址是00H-7FH。在指令中直接以单元地址形式给出这句话的意思就是这0-127共128位的任何一位,例如0位是以00H这个单元地址形式给出、1位就是以01H单元地址给出、127位就是以7FH形式给出。
2、位寻址区。20H-2FH地址单元。
3、特殊功能寄存器。专用寄存器除以单元地址形式给出外,还可以以寄存器符号形式给出。例如下面我们分析的一条指令 MOVIE,#85H 前面的学习我们已知道,中断允许寄存器IE的地址是80H,那么也就是这条指令可以以MOVIE,#85H 的形式表述,也可以MOV80H,#85H的形式表述。
关于数据存储器RAM的内部情况,请查看我们课程的第十二课。
直接寻址是唯一能访问特殊功能寄存器的寻址方式!
大家来分析下面几条指令:
MOV65H,A ;将A的内容送入内部RAM的65H单元地址中
MOVA,direct;将直接地址单元的内容送入A中
MOVdirect,direct;将直接地址单元的内容送直接地址单元
MOVIE,#85H;将立即数85H送入中断允许寄存器IE
前面我们已学过,数据前面加了“#”的,表示后面的数是立即数(如#85H,就表示85H就是一个立即数),数据前面没有加“#”号的,就表示后面的是一个地址地址(如,MOV 65H,A这条指令的65H就是一个单元地址)。
寄存器寻址
操作数存放在工作寄存器R0 ~ R7中,或寄存器B中。
MOV A,R2
寄存器寻址的寻址范围是:
1、4个工作寄存器组共有32个通用寄存器,但在指令中只能使用当前寄存器组(工作寄存器组的选择在前面专用寄存器的学习中,我们已知道,是由程序状态字PSW中的RS1和RS0来确定的),因此在使用前常需要通过对PSW中的RS1、RS0位的状态设置,来进行对当前工作寄存器组的选择。
2、部份专用寄存器。例如,累加器A、通用寄存器B、地址寄存器DPTR和进位位CY。
寄存器寻址方式是指操作数在寄存器中,因此指定了寄存器名称就能得到操作数。
例如:MOV A,R0
这条指令的意思是把寄存器R0的内容传送到累加器A中,操作数就在R0中。
INC R3
这条指令的意思是把寄存器R3中的内容加1
从前面的学习中我产应可以理解到,其实寄存器寻址方式就是对由PSW程序状态字确定的工作寄存器组的R0-R7进行读/写操作。
寄存器间接寻址
指令中寄存器的内容作为操作数存放的地址,指令中间接寻址寄存器前用
“@”表示前缀。
举“两个抽屉,两把钥匙”的例子。
MOV R0,#30H
MOV A,@R0
MOV A,#20H
MOV R1,#40H
MOV @R1,A
寄存间接寻址方式是指寄存器中存放的是操作数的地址,即操作数是通过寄存器间接得到的,因此称为寄存器间接寻址。
MCS-51单片机规定工作寄存器的R0、R1做为间接寻址寄存器。用于寻址内部或外部数据存储器的256个单元。为什么会是256个单元呢?我们知道,R0或者R1都是一个8位的寄存器,所以它的寻址空间就是2的八次方=256。
例:MOVR0,#30H;将值30H加载到R0中
MOVA,@R0;把内部RAM地址30H内的值放到累加器A中
MOVX A,@R0;把外部RAM地址30H内的值放到累加器A中
大家想想,如果用DPTR做为间址寄存器,那么它的寻址范围是多少呢?DPTR是一个16位的寄存器,所以它的寻址范围就是2的十六次方=65536=64K。因用DPTR做为间址寄存器的寻址空间是64K,所以访问片外数据存储器时,我们通常就用DPTR做为间址寄存器。
例:MOV DPTR,#1234H;将DPTR值设为1234H(16位)
MOVXA,@DPTR;将外部RAM或I/O地址1234H内的值放到累加器A中
在执行PUSH(压栈)和POP(出栈)指令时,采用堆栈指针SP作寄存器间接寻址。
例:PUSH30H;把内部RAM地址30H内的值放到堆栈区中
堆栈区是由SP寄存器指定的,如果执行上面这条命令前,SP为60H,命令执行后会把内部RAM地址30H内的值放到RAM的61H内。
那么做为寄存器间接寻址用的寄存器主要有哪些呢?我们前面提到的有四个,R0、R1、DPTR、SP
寄存器间接寻址范围总结:
1、内部RAM低128单元。对内部RAM低128单元的间接寻址,应使用R0或R1作间址寄存器,其通用形式为@Ri(i=0或1)。
2、外部RAM 64KB。对外部RAM64KB的间接寻址,应使用@DPTR作间址寻址寄存器,其形式为:@DPTR。
例如MOVX A,@DPTR;其功能是把DPTR指定的外部RAM的单元的内容送入累加器A中。
外部RAM的低256单元是一个特殊的寻址区,除可以用DPTR作间址寄存器寻址外,还可以用R0或R1作间址寄存器寻址。
例如MOVXA,@R0;这条指令的意思是,把R0指定的外部RAM单元的内容送入累加器A。
堆栈操作指令(PUSH和POP)也应算作是寄存器间接寻址,即以堆栈指针SP作间址寄存器的间接寻址方式。
寄存器间接寻址方式不可以访问特殊功能寄存器!!
寄存器间接寻址也须以寄存器符号的形式表示,为了区别寄存器寻址我寄存器间接寻址的区别,在寄存器间接寻址方式式中,寄存器的名称前面加前缀标志“@”。
基址寄存器加变址寄存器的变址寻址
操作数地址 = 变地址 + 基地址
基地址寄存器 DPTR 或 PC
变址寄存器 @A
该寻址方式常用于访问程序存储器,查表。
MOV A,@A + DPTR
这种寻址方式以程序计数器PC或DPTR为基址寄存器,累加器A为变址寄存器,变址寻址时,把两者的内容相加,所得到的结果作为操作数的地址。这种方式常用于访问程序存储器ROM中的数据表格,即查表操作。
变址寻址只能读出程序内存入的值,而不能写入,也就是说变址寻址这种方式只能对程序存储器进行寻址,或者说它是专门针对程序存储器的寻址方式。
例:MOVCA,@A+DPTR
这条指令的功能是把DPTR和A的内容相加,再把所得到的程序存储器地址单元的内容送A
假若指令执行前A=54H,DPTR=3F21H,则这条指令变址寻址形成的操作数地址就是54H+3F21H=3F75H。如果3F75H单元中的内容是7FH,则执行这条指令后,累加器A中的内容就是7FH。
变址寻址的指令只有三条,分别如下:
JMP@A+DPTR
MOVC A,@A+DPTR
MOVC A,@A+PC
第一条指令JMP @A+DPTR
这是一条无条件转移指令,这条指令的意思就是DPTR加上累加器A的内容做为一个16位的地址,执行JMP这条指令是,程序就转移到A+DPTR指定的地址去执行。
第二、三条指令MOVC A,@A+DPTR和MOVC A,@A+PC指令
这两条指令的通常用于查表操作,功能完全一样,但使用起来却有一定的差别,现详细说明如下。
我们知道,PC是程序指针,是十六位的。DPTR是一个16位的数据指针寄存器,按理,它们的寻址范围都应是64K。我们在学习特殊功能寄存器时已知道,程序计数器PC是始终跟踪着程序的执行的。也就是说,PC的值是随程序的执行情况自动改变的,我们不可以随便的给PC赋值。而DPTR是一个数据指针,我们就可以给空上数据指针DPTR进行赋值。我们再看指令MOVC A,@A+PC这条指令的意思是将PC的值与累加器A的值相加作为一个地址,而PC是固定的,累加器A是一个8位的寄存器,它的寻址范围是256个地址单元。讲到这里,大家应可明白,MOVC A,@A+PC这条指令的寻址范围其实就是只能在当前指令下256个地址单元。所在,这在我们实际应用中,可能就会有一个问题,如果我们需要查询的数据表在256个地址单元之内,则可以用MOVC A,@A+PC这条指令进行查表操作,如果超过了256个单元,则不能用这条指令进行查表操作。刚才我们已说到,DPTR是一个数据指针,这个数据指针我们可以给它赋值操作的。通过赋值操作。我们可以使MOVC A,@A+DPTR这条指令的寻址范围达到64K。这就是这两条指令在实际应用当中要注意的问题。
变址寻址方式是MCS-51单片机所独有的一种寻址方式。
位寻址
80C51单片机有位处理功能,可以对数据位进行操作,因此就有相应的位寻址方式。所谓位寻址,就是对内部RAM或可位寻址的特殊功能寄存器SFR内的某个位,直接加以置位为1或复位为0。
位寻址的范围,也就是哪些部份可以进行位寻址:
1、我们在学习51单片机的存储器结构时,我们已知道在单片机的内部数据存储器RAM的低128单元中有一个区域叫位寻址区。它的单元地址是20H-2FH。共有16个单元,一个单元是8位,所以位寻址区共有128位。这128位都单独有一个位地址,其位地址的名字就是00H-7FH。
这里就有一个比较麻烦的问题需要大家理解清楚了。我们在前面的学习中00H、01H。。。。7FH等等,所表示的都是一个字节(或者叫单元地址),而在这里,这些数据都变成了位地址。我们在指令中,或者在程序中如何来区分它是一个单元地址还是一个位地址呢?这个问题,也就是我们现在正在研究的位寻址的一个重要问题。其实,区分这些数据是位地址还是单元地址,我们都有相应的指令形式的。这个问题我们在后面的指令系统学习中再加以论述。
2、对专用寄存器位寻址。这里要说明一下,不是所有的专用寄存器都可以位寻址的。具体哪些专用寄存器可以哪些专用寄存器不可以,请大家回头去看看我们前面关于专用寄存器的相关文章。一般来说,地址单元可以被8整除的专用寄存器,通常都可以进行位寻址,当然并不是全部,大家在应用当中应引起注意。
相对寻址
把指令中给定的地址偏移量与本指令所在单元地址(PC内容)相加得到真正有效的操作数所存放的地址。
举“李同学20岁,张同学比李同学大3岁”的例子。
JC 60H ;设(PC) = 2000H,
则当C = 1时,
转移的目的地址 = (PC)+ 2 + 60H
专用寄存器的位寻址表示方法:
下面我们以程序状态字PSW来进行说明
1、直接使用位地址表示:看上表,PSW的第五位地址是D5,所以可以表示为D5H
MOVC,D5H
2、位名称表示:表示该位的名称,例如PSW的位5是F0,所以可以用F0表示
MOVC,F0
3、单元(字节)地址加位表示:D0H单元位5,表示为DOH.5
MOVC,D0H.5
4、专用寄存器符号加位表示:例如PSW.5
MOV C,PSW.5
这四种方法实现的功能都是相同的,只是表述的方式不同而已。
例题:
1. 说明下列指令中源操作数采用的寻址方式。
MOV R5,R7 答案:寄存器寻址方式
MOV A,55H 直接寻址方式
MOV A,#55H 立即寻址方式
JMP @A+DPTR 变址寻址方式
MOV 30H,C 位寻址方式
MOV A,@R0 间接寻址方式
MOVX A,@R0 间接寻址方式
改错题
请判断下列的MCS-51单片机指令的书写格式是否有错,若有,请说明错误原因。
MOV R0,@R3 答案: 间址寄存器不能使用R2~R7。
MOVC A,@R0+DPTR 变址寻址方式中的间址寄存器不可使用R0,只可使用A。
ADD R0,R1 运算指令中目的操作数必须为累加器A,不可为R0。
MUL AR0 乘法指令中的乘数应在B寄存器中,即乘法指令只可使用AB寄存器组合。
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