【教学课件】第四章微处理器结构和指令集.ppt

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1、第四章第四章 微处理器结构和指令集微处理器结构和指令集4.1 微处理器的内部寄存器结构微处理器的内部寄存器结构4.2 S12汇编指令集汇编指令集4.3 指令按功能分类指令按功能分类4.4 指令按寻址方式分类指令按寻址方式分类4.5 用汇编语言编写程序用汇编语言编写程序 Page 1 Page 2Numbering and coding systems 4.1 微处理器的内部寄存器结构微处理器的内部寄存器结构 典型的典型的16位微处理器位微处理器8-Bit 累加器累加器 A and B间址寄存器间址寄存器 X间址寄存器间址寄存器 YStack PointerProgram CounterCond

2、ition Codes Register CCRor 16-Bit 寄存器寄存器 DS X H I N Z V C707715000000015151515PCSPYXDBA70EPAGE*70RPAGE*70PPAGE*60GPAGE*0 0 0 0 0 I P L8-Bit 累加器累加器 A and B间址寄存器间址寄存器 X间址寄存器间址寄存器 YStack PointerProgram CounterCondition Codes Register CCRor 16-Bit 寄存器寄存器 DS X H I N Z V C707715000000015151515PCSPYXDBA70E

3、PAGE*70RPAGE*70PPAGE*60GPAGE*0 0 0 0 0 I P L Page 3Numbering and coding systems进位进位/借位标志借位标志C溢出标志溢出标志V为零标志为零标志Z为负标志为负标志N条件码计数器条件码计数器 CCRS X H I N Z V C70中断屏蔽位中断屏蔽位IHalf Carry(For BCD)非屏蔽中断允许非屏蔽中断允许XSTOP 运行模式禁止位运行模式禁止位0 0 0 0 0 I P L Interrupt priority level IPL（07）0：关中断：关中断CCR 4.1 微处理器的内部寄存器结构微处理器的内

4、部寄存器结构 典型的典型的16位微处理器位微处理器1KB EEPROM1KB EEPROM Page 4MC9S12XS1288KB RAM16KB FLASH16KB FLASH复位、中断向量区2KB I/O空间$0000$0800$0C00$4000$FFFF$FF00 4.1 微处理器的内部寄存器结构微处理器的内部寄存器结构 基本内存空间分配基本内存空间分配程序代码程序代码变量、堆栈变量、堆栈外设寄存器外设寄存器2KB EEPROM12KB RAM48KB FLASH复位、中断向量区2KB I/O空间$0000$0800$1000$4000$FFFF典型的64KB存储空间分配4KB RA

5、M$2000$100016KB FLASH$8000$C000 Page 5Numbering and coding systems 4.2 S12X 汇编指令集汇编指令集汇编语言是机器码语言，与汇编语言是机器码语言，与CPUCPU的硬件结构紧密相关，的硬件结构紧密相关，不同的不同的CPUCPU其汇编语言是不同的，程序不能移植，其汇编语言是不同的，程序不能移植，使用不便。使用不便。高级语言：与计算机的硬件结构没多大关系。程序高级语言：与计算机的硬件结构没多大关系。程序通用性好，便于移植。如：通用性好，便于移植。如：C C语言、语言、BASICBASIC语言。语言。虽然应用程序可以主要用虽然应用

6、程序可以主要用C C语言来开发，但与时序相语言来开发，但与时序相关的硬件操作必须用汇编语言编写，因为汇编语言关的硬件操作必须用汇编语言编写，因为汇编语言程序可以准确地计算出某段程序的执行时间。程序可以准确地计算出某段程序的执行时间。汇编语言使用助记符、符号和数字等来表示的程序汇编语言使用助记符、符号和数字等来表示的程序语言。容易理解和记忆，它与机器语言一一对应。语言。容易理解和记忆，它与机器语言一一对应。Page 6Numbering and coding systems 汇编语言汇编语言指令格式指令格式标号:操作码 第一操作数,第二操作数,第三操 作数,第四操作数;注释 操作码：指令代码，以

7、符号形式给出该指令执行什么操 作。由25个英文字母表示。操作数：参与操作的数据或数据存放的地址。表示可选。要养成直接读操作助记符、直接记英语含义的习惯。如 CLR 读作 clear LDAA 读作 load accumulator A Page 7Numbering and coding systems 4.3 指令指令按寻址方式分类按寻址方式分类171740001.1.隐含寻址隐含寻址(inherent)(inherent)隐含寻址指令中只有操作码，没有操作数。隐含寻址指令中只有操作码，没有操作数。如如 PSHA PSHA ；(SP)-1SP(SP)-1SP，(A)(A)(SP)(SP)执行

8、前 执行后3FFFFF17ASP40003FFFSPAData memory Page 8 4.3 指令指令按寻址方式分类按寻址方式分类2.立即数寻址（immediate）操作码后有一个或两个字节的操作数，该操作数表示一个8或16位的数值。立即数由#后面跟数据表示。如：LDY#$3000;$表示后面是十六进制数字 0 xLDAA#10;缺省为十进制 ORAA#%0001011;%表示后面是二进制数字 0b Page 9 4.3 指令指令按寻址方式分类按寻址方式分类3.直接寻址（direct）操作数为单字节地址，高位默认为$00,只能对$00$FF存储单元进行寻址。$00$FF是I/O口寄存器地

9、址。如：LDAA$40 ;STAA$40 ;(A)(0040)在单字节地址前加就表示的是直接寻址。Page 10 4.3 指令指令按寻址方式分类按寻址方式分类 4.扩展寻址（Extended）扩展寻址中操作数占2个字节，表示的是存储单元的地址，故寻址范围是64KB。如：STAA$2040 ;(A)(2040)STAA$40 ;(A)(0040)STAA$0040 ;(A)(0040)因开发环境不同，汇编生成的机器代码会不同，codewarrior中上述两条指令相当于直接寻址。Page 11 4.3 指令指令按寻址方式分类按寻址方式分类5.变址寻址（Indexed），寄存器间接寻址 操作数表示一

10、个地址偏移量。有效地址由变址寄存器X（或Y，SP,PC）的值加上这个偏移量得到的。偏移量细分为无偏移量、5位（16）、9位（255）或16位偏移量。如：STAA ,X STAA ,X；无偏移量；无偏移量 STAA 10,X STAA 10,X；=5=5位位 STAA -200,X STAA -200,X；=9 M C+Z=0(Result M C+Z=0）BHS BHS Branch if Higher or SameBranch if Higher or Same (Result (Result M C=0)M C=0)BLO BLO Branch if lowerBranch if low

11、er （Result Result M C=1M C=1）BLS BLS Branch if lower or SameBranch if lower or Same （Result Result M C+Z=0 M C+Z=0）BGE BGE Branch if Greater than or EqualBranch if Greater than or Equal（Result Result M N M NV=0=0）BGT BGT Branch if Greater thanBranch if Greater than（Result Result M Z+(NM Z+(NV)=0=0）B

12、LE BLE Branch if Less than or EqualBranch if Less than or Equal（ResultResultM Z+(NM Z+(NV)=1=1）BLT BLT Branch if Less thanBranch if Less than （Result Result M NM NV=1=1）BRCLR Branch if selected bits Clear MBRCLR Branch if selected bits Clear M(mm)=0)=0BRSET Branch if selected bits Set MBRSET Branch

13、if selected bits Set M(mm)!=0 )!=0 LBCC LBCC LongLong Branch if Carry Clear C=0Branch if Carry Clear C=0LBCS Long Branch if Carry Set C=1LBCS Long Branch if Carry Set C=1LBEQ Long Branch if Equal Z=1LBEQ Long Branch if Equal Z=1LBMI Long Branch if Minus LBMI Long Branch if Minus N=1 N=1LBNE Long Bra

14、nch if Not Equal LBNE Long Branch if Not Equal Z=0 Z=0LBPL Long Branch if Plus LBPL Long Branch if Plus N=0 N=0LBVC Long Branch if V Clear LBVC Long Branch if V Clear V=0 V=0LBVS Long Branch if V Set V=1LBVS Long Branch if V Set V=1LBHI Long Branch if Higher LBHI Long Branch if Higher Result=M C+Z=0

15、Result=M C+Z=0LBHS Long Branch if Higher or Same LBHS Long Branch if Higher or Same Result Result M C=0 M C=0 长条件转移指令长条件转移指令LBLO Long Branch if lower LBLO Long Branch if lower Result Result M C=1M C=1LBLS Long Branch if lower or Same LBLS Long Branch if lower or Same Result Result M C+Z=0 M C+Z=0LBG

16、E Long Branch if Greater than or Equal LBGE Long Branch if Greater than or Equal Result Result M N M NV=0=0LBGT Long Branch if Greater than LBGT Long Branch if Greater than Result Result M Z+(NM Z+(NV)=0=0LBLE Long Branch if Less than or Equal LBLE Long Branch if Less than or Equal Result Result M Z

17、+(N M Z+(NV)=1=1LBLT LBLT Long Branch if Less than Long Branch if Less than Result Result M NM NV=1=1长条件转移指令长条件转移指令DBEQ Decrement(counter),if(counter)DBEQ Decrement(counter),if(counter)Equal 0,than Branch;Equal 0,than Branch;DBNE Decrement(counter),if(counter)DBNE Decrement(counter),if(counter)Not E

18、qual 0,than Branch;Not Equal 0,than Branch;IBEQ Increment(counter),if(counter)IBEQ Increment(counter),if(counter)Equal 0,than Branch;Equal 0,than Branch;IBNE Increment(counter),if(counter)IBNE Increment(counter),if(counter)Not Equal 0,than Branch;Not Equal 0,than Branch;TBEQ Test(counter),if(counter

19、)Equal 0,TBEQ Test(counter),if(counter)Equal 0,than Branch;than Branch;TBNE Test(counter),if(counter)TBNE Test(counter),if(counter)Not Equal 0,than Branch;Not Equal 0,than Branch;2.2.循环控制指令循环控制指令JSR Jump to Subroutine JSR Jump to Subroutine ；绝对；绝对BSR Branch to Subroutine BSR Branch to Subroutine ；相对

20、；相对RTS Return from Subroutine RTS Return from Subroutine RTI Return from InterruptRTI Return from Interrupt3.3.跳转与子程序调用指令跳转与子程序调用指令STOP STOP Process STOP STOP Process 进入停止模式进入停止模式WAIWAI Wait for Interrupt Wait for Interrupt 进入等待模式进入等待模式TRAP Trap TRAP Trap 非法指令陷进，中断非法指令非法指令陷进，中断非法指令SWI Software Inter

21、rupt SWI Software Interrupt 软件中断软件中断SYS Systems Call SYS Systems Call 系统调用中断，类似系统调用中断，类似WAIWAIBGND Back Ground Mode BGND Back Ground Mode 进入进入BDMBDM模式模式4.4.其他指令其他指令 Page 63Numbering and coding systems 4.5 用汇编语言编写程序用汇编语言编写程序汇编管理指令（伪指令）：汇编管理指令将编译需要的信息传递给编译器，不生成可执行代码。常用指令如下：EOT EQU$04 ；define EOT 0 x04

22、 ORG$4000 GLOBLE RMB 2 ;int a STRING FCC hello world;const string“hello world”FCB EOT FDB GLOBLE XDEF GET_CHAR ;PUBLIC XREF MAIN ;EXTERN Page 64Numbering and coding systems 4.5 用汇编语言编写程序用汇编语言编写程序模块化的编程方法：流程图语言编程调试修改试运行修改运行 举例：已知年和月份，通过判断这个月是大月、小月、平月还是闰月，给出该月份的天数。流程图：输入：年份月份输出天数思想算法语言：数据类型程序结构 Page 65Numbering and coding systems 4.5 用汇编语言编写程序用汇编语言编写程序汇编程序：（汇编程序讲解.doc)Page 66Numbering and coding systems 4.5 用汇编语言编写程序用汇编语言编写程序C程序：（C语言程序讲解.doc)