AVR单片机4_20100326.ppt

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1、AVR单片机原理及应用陈渊睿Tel:13002086301E-mail:华南理工大学电力学院第四章汇编语言程序设计4.1 汇编语言基础汇编语言基础汇编语言汇编语言源文件源文件是由汇编语言代码和汇编是由汇编语言代码和汇编程序指令所组成的程序指令所组成的ASCII 字符文件。字符文件。汇编语言源文件包括汇编语言源文件包括指令助记符指令助记符、标号标号和和伪指令伪指令。指令助记符和伪指令常带。指令助记符和伪指令常带操作数操作数4.1.1 汇编汇编语句格式语句格式程序输入行有下列种形式：程序输入行有下列种形式：【标号标号】伪指令伪指令【操作数操作数】【】【注释注释】。【标号标号】指令指令【操作数操作数

2、】【】【注释注释】。注释。注释。空行。空行。例子：例子：Label:.EQU Var1=100;置置Var1 等于等于100 伪指令伪指令 .EQU Var2=200;置置Var2 等于等于200test:rjmp test;无限循环指令无限循环指令 ;纯注释行纯注释行注意：不限制有关标号伪指令注释或指令的注意：不限制有关标号伪指令注释或指令的列位置列位置4.1.2汇编器伪指令伪指令伪指令并不直接转换成操作数，而是用于调整存储并不直接转换成操作数，而是用于调整存储器中程序的位置，定义宏，初始化存储器等器中程序的位置，定义宏，初始化存储器等伪伪指令表指令表序号序号伪伪指令指令说说 明明序号序号伪

3、伪指令指令说说 明明1 1BYTEBYTE在在RAMRAM中定中定义预义预留存留存储单储单元元1010EXITEXIT退出文件退出文件2 2CSEGCSEG声明代声明代码码段段1111INCLUDEINCLUDE包含指定的文件包含指定的文件3 3DBDB定定义义字字节节常数常数1212MACROMACRO宏定宏定义义开始开始4 4DEFDEF定定义义寄存器符号名寄存器符号名1313ENDMACROENDMACRO宏定宏定义结义结束束5 5DEVICEDEVICE指定指定为为何器件生成何器件生成汇编汇编代代码码1414LISTMACLISTMAC列表宏表达式列表宏表达式6 6DSEGDSEG声明

4、数据段声明数据段1515LISTLIST列表文件生成允列表文件生成允许许器器7 7DWDW定定义义字常数字常数1616NOLISTNOLIST关关闭闭列表文件生成列表文件生成8 8EQUEQU定定义标识义标识符常量符常量1717ORGORG设设置程序起始位置置程序起始位置9 9ESEGESEG声明声明E E2 2PROMPROM段段1818SETSET赋值给标识赋值给标识符符表达式汇编器的表达式汇编器的表达式由操作数、运算符和函数组成。由操作数、运算符和函数组成。所有的表达式内部为所有的表达式内部为32位位(二进制二进制)操作数操作数(1)用户定义的标号，该标号给出了放置标号位置的用户定义的标

5、号，该标号给出了放置标号位置的定位计数器定位计数器的值的值(2)用户用用户用SET伪指令定义的变量伪指令定义的变量(3)用户用用户用EQU伪指令定义的常数伪指令定义的常数(4)整数常数，包括下列几种形式整数常数，包括下列几种形式十进制缺省值十进制缺省值10 255十六进制数二进制表示法十六进制数二进制表示法0 x0a,$0a,0 xff.$ff二进制数二进制数0b00001010,0b11111111(5)PC,程序存储器定位计数器的当前值程序存储器定位计数器的当前值汇编器的函数(而非单片机内的函数而非单片机内的函数)有LOW、HIGH、BYTE2、BYTE3汇编器所认的运算符部分运算符表部分

6、运算符表序序 号号 运算符运算符名名 称称优优先先级级说说 明明1 1!逻辑逻辑非非1414单单目运算符，表达式是目运算符，表达式是0 0则则返回返回1 1，表达式是表达式是1 1则则返回返回0 02 2逐位非逐位非1414单单目运算符，将表达式的目运算符，将表达式的值值按位取反按位取反3 3-负负号号1414单单目运算符，使表达式目运算符，使表达式为为算算术负术负4 4*乘法乘法1313双目运算符，两个表达式相乘双目运算符，两个表达式相乘5 5/除法除法1313双目运算符，左双目运算符，左边边表达式除以右表达式除以右边边表达式，表达式，得整数的商得整数的商值值6 6+加法加法1212双目运算

7、符，两个表达式相加双目运算符，两个表达式相加7 7减法减法1212双目运算符，左双目运算符，左边边表达式减去右表达式减去右边边表达式表达式8 8右移右移1111双目运算符，左双目运算符，左边边表达式表达式值值右移右右移右边边表达式表达式给给出的次数出的次数1010 小于小于1010双目运算符，左双目运算符，左边带边带符号表达式符号表达式值值小于小于右右边带边带符号表达式符号表达式值值，则为则为1 1，否，否则为则为0 01111=大于大于1010双目运算符，左双目运算符，左边带边带符号表达式符号表达式值值大于大于右右边带边带符号表达式符号表达式值值，则为则为1 1，否，否则为则为0 01313

8、=大于等于大于等于1010双目运算符，左双目运算符，左边带边带符号表达式符号表达式值值大于或大于或等于右等于右边带边带符号表达式符号表达式值值，则为则为1 1，否，否则为则为0 01414=等于等于9 9双目运算符，左双目运算符，左边带边带符号表达式符号表达式值值等于等于右右边带边带符号表达式符号表达式值值，则为则为1 1，否，否则为则为0 01515!=不等于不等于9 9双目运算符，左双目运算符，左边带边带符号表达式符号表达式值值不等于不等于右右边带边带符号表达式符号表达式值值，则为则为1 1，否，否则为则为0 01616&逐位与逐位与8 8双目运算符，两个表达式双目运算符，两个表达式值值之

9、之间间逐位与逐位与1717 逐位异或逐位异或7 7双目运算符，两个表达式双目运算符，两个表达式值值之之间间逐位异或逐位异或1818|逐位或逐位或6 6双目运算符，两个表达式双目运算符，两个表达式值值之之间间逐位或逐位或1919&逻辑逻辑与与5 5双目运算符，两个表达式双目运算符，两个表达式值值之之间逻辑间逻辑与，与，全非全非0 0则为则为1 1，否，否则为则为0 02020|逻辑逻辑或或4 4双目运算符，两个表达式双目运算符，两个表达式值值之之间逻辑间逻辑或，或，非非0 0则为则为1 1，全，全0 0为为0 04.2 简单与分支程序设计简单与分支程序设计4.2.1 简单程序设计简单程序设计也称

10、也称顺序程序顺序程序或或直接程序直接程序.include.include“m8def.incm8def.inc”ldildi xl,$61 xl,$61ldildi xh,$00 xh,$00ldslds r16,$0060 r16,$0060movmov r17,r16 r17,r16andiandi r16,$0f r16,$0foriori r16,$30 r16,$30stst x+,r16 x+,r16swap r17swap r17andiandi r17,$0f r17,$0foriori r17,$30 r17,$30stst x+,r17 x+,r17here:here:rj

11、mprjmp here here.exit.exit4.2.1 分支程序设计分支程序设计又称又称散转程序散转程序.include.include“m8def.incm8def.inc”.SET VAR=0X0070.SET VAR=0X0070.SET FUNC=0X0071.SET FUNC=0X0071.ORG$000.ORG$000RJMP MAINRJMP MAIN.ORG 0X0013.ORG 0X0013MAIN:LDS R16,VARMAIN:LDS R16,VARTST R16TST R16BREQ DONEBREQ DONEBRPL POSIBRPL POSILDI R16,

12、$FF;R16LDI R16,$FF;R16-1-1RJMP DONERJMP DONEPOSI:LDI R16,$01POSI:LDI R16,$01DONE:STS FUNC,R16DONE:STS FUNC,R16HERE:HERE:RJMP HERERJMP HERE.EXIT.EXIT4.3 循环与查表程序设计循环与查表程序设计4.3.1 循环程序设计循环程序设计例例4.9：已知：已知SRAM ADDR($0062)为起始地址的数据块的数为起始地址的数据块的数据是据是无符号数无符号数，块长在，块长在LEN($0061)单元。求最大值并存单元。求最大值并存入入MAX($0060)单元单

13、元.include.include“m8def.incm8def.inc”.SET LEN=$0061.SET LEN=$0061.SET ADDR=$0062.SET ADDR=$0062.SET MAX=$0060.SET MAX=$0060.ORG$000.ORG$000RJMP STARTRJMP START.ORG 0X0013.ORG 0X0013START:LDS R20,LENSTART:LDS R20,LENCLR R16CLR R16LDI XL,LOW(ADDR)LDI XL,LOW(ADDR)LDI XH,HIGH(ADDR)LDI XH,HIGH(ADDR)LOOP:

14、LOOP:LD R18,X+LD R18,X+CP R18,R16CP R18,R16BRCSBRCS NEXT NEXT;BRLOMOV R16,R18MOV R16,R18NEXT:NEXT:DEC R20DEC R20BRNE LOOPBRNE LOOPSTS MAX,R16STS MAX,R16here:here:rjmprjmp here here.exit.exit例例4.9：已知：已知SRAM ADDR($0062)为起始地址的数为起始地址的数据块的数据是据块的数据是符号数符号数，块长在，块长在LEN($0061)单元。单元。求最大值并存入求最大值并存入MAX($0060)单元单

15、元.include.include“m8def.incm8def.inc”.SET LEN=$0061.SET LEN=$0061.SET ADDR=$0062.SET ADDR=$0062.SET MAX=$0060.SET MAX=$0060.ORG$000.ORG$000RJMP STARTRJMP START.ORG 0X0013.ORG 0X0013START:LDS R20,LENSTART:LDS R20,LENLDI R16,$80LDI R16,$80LDI XL,LOW(ADDR)LDI XL,LOW(ADDR)LDI XH,HIGH(ADDR)LDI XH,HIGH(AD

16、DR)LOOP:LOOP:LD R18,X+LD R18,X+CP R18,R16CP R18,R16BRLTBRLT NEXT NEXTMOV R16,R18MOV R16,R18NEXT:NEXT:DEC R20DEC R20BRNE LOOPBRNE LOOPSTS MAX,R16STS MAX,R16here:here:rjmprjmp here here.exit.exit4.3.2 查表程序设计查表程序设计用于用于不便于计算的函数不便于计算的函数(如平方、立方、三角函数如平方、立方、三角函数)、固定的固定的编码编码(如如ASCII码、数码管显示码、数码管显示)等，表格存于等，表格存

17、于FLASH中，用中，用LPM指令来取出对应项的值指令来取出对应项的值例：设例：设SRAM的的0 x60开始的开始的40个单元字节存放有个单元字节存放有40个取值为个取值为09的二进制整数。将它们求平方值后存放到的二进制整数。将它们求平方值后存放到SRAM的的0 x100开始的存储区。开始的存储区。.include“m8def.inc”rjmp MainTab:.db 0,1,4,9,16,25,36,49,64,81Main:ldi yl,0 x00 ;SRAM存储基址存储基址ldi yh,0 x01ldi xl,0 x60 ;SRAM取数基址取数基址ldi xh,0 x00ldi r18,

18、40 ;计数用计数用loop:ld r16,x+;从从SRAM取数，地址增取数，地址增1ldi zl,low(Tab*2)ldi zh,high(Tab*2)clr r17add zl,r16adc zh,r17lpm ;查平方值查平方值st y+,r0 ;保存到保存到SRAM并且地址增并且地址增1dec r18 ;计数减计数减1brne loop ;未查完，循环未查完，循环HERE:RJMP HERE.EXIT例例4.13：已知：已知SRAM中起始地址为中起始地址为BLOCK1的数据块（其长度的数据块（其长度存放在存放在LEN单元），每个存储单元中高、低单元），每个存储单元中高、低4位为两个

19、十六位为两个十六进制数，将它们转换为进制数，将它们转换为ASCII码后存放在码后存放在BLOCK2开始的连开始的连续存储单元。续存储单元。.include“m8def.inc”.SET LEN=$0060.SET BLOCK1=$0061.SET BLOCK2=$0168.ORG$000RJMP MAIN.ORG 0X0013MAIN:LDS R25,LENLDI XL,LOW(BLOCK1)LDI XH,HIGH(BLOCK1)LDI YL,LOW(BLOCK2)LDI YH,HIGH(BLOCK2)LOOP:LDI ZL,LOW(ASTAB*2)LDI ZH,HIGH(ASTAB*2)CL

20、R R18LD R17,XANDI R17,$0FADD ZL,R17ADC ZH,R18LPM R17,ZST Y+,R17LD R17,X+ANDI R17,$F0SWAP R17LDI ZL,LOW(ASTAB*2)LDI ZH,HIGH(ASTAB*2)ADD ZL,R17ADC ZH,R18LPM R17,ZST Y+,R17DEC R25BRNE LOOPHERE:RJMP HEREASCTAB:.DB$30,$31,$39.DB$41,$42,$464.4 代码转换与子程序设计代码转换与子程序设计4.4.1 子子程序设计程序设计子程序：完成确定任务、反复调用子程序：完成确定任务、

21、反复调用入口地址（第一条指令地址，常用标号）入口地址（第一条指令地址，常用标号）返回（返回（RET）状态保护状态保护(如如SREG等等)参数传递参数传递(R0R31，或者堆栈方式，或者堆栈方式)例例4.15 SRAM4.15 SRAM中中HEXHEX单元的两个十六进制数，分别转单元的两个十六进制数，分别转成成ASCIIASCII码存入码存入ASCASC和和ASC+1ASC+1单元单元.INCLUDE.INCLUDE“M8DEF.INCM8DEF.INC”.SET HEX=$0060.SET HEX=$0060.SET ASC=$0061.SET ASC=$0061LDI R17,LOW(RAM

22、END)LDI R17,LOW(RAMEND)OUT SPL,R17OUT SPL,R17LDI R17,HIGH(RAMEND)LDI R17,HIGH(RAMEND)OUT SPH,R17OUT SPH,R17LDS R16,HEXLDS R16,HEXPUSH R16PUSH R16RCALL HASCRCALL HASCPOP R16POP R16STS ASC,R16STS ASC,R16LDS R16,HEXLDS R16,HEXSWAP R16SWAP R16PUSH R16PUSH R16RCALL HASCRCALL HASCPOP R16POP R16STS ASC+1,R

23、16STS ASC+1,R16HERE:RJMP HEREHERE:RJMP HEREHASC:HASC:POP R16POP R16POP R16POP R16POP R16POP R16ANDI R16,$0FANDI R16,$0FLDI ZL,LOW(ASCTAB*2)LDI ZL,LOW(ASCTAB*2)LDI,ZH,HIGH(ASCTAB*2)LDI,ZH,HIGH(ASCTAB*2)ADD ZL,R16ADD ZL,R16LPM R16,ZLPM R16,ZPUSH R16PUSH R16IN R16,SPLIN R16,SPLSBCI R16,2SBCI R16,2OUT S

24、PL,R16OUT SPL,R16RETRETASCTAB:.DB$30,$31,ASCTAB:.DB$30,$31,$39,$39.DB$41,$42,.DB$41,$42,$46,$464.4.2代码转换子程序BCD码(Binary-Coded Decimal)，用二进制编码的十进制代码。这种编码形式利用了四个位元来储存一个十进制的数码，使二进制和十进制之间的转换得以快捷地进行。这种编码技巧，最常用于会计系统的设计里，因为会计制度经常需要对很长的数字串作准确的计算。相对于一般的浮点式记数法，采用BCD码，既可保存数值的精确度，又可免却使电脑作浮点运算时所耗费的时间。此外，对于其他需要高精确

25、度的计算，BCD编码亦很常用 最常用的BCD编码，就是使用“0”至“9”这十个数值的二进码来表示。常称之为“8421码”。补充知识补充知识1、16位二进制数转换成BCD码程序功能程序功能:将将(r17:r16)中中16位二进制转换位二进制转换成成 BCD 码码,个、十、百、千和万位分别存个、十、百、千和万位分别存放于放于 r16,r17,r18,r19和和r20中中程序思想程序思想:(r17:r16)10000 够减够减 X 次次,则万位为则万位为 X;差值差值1000 够减够减 Y 次次;则千则千位为位为 Y;差值差值100 够减够减 Z 次次;则百位为则百位为 Y;差值差值10 够减够减

26、U 次次;则十位为则十位为 U;最后的差最后的差值为个位值为个位程序清单程序清单:b16td5:ser r20 ;r20 先送先送-1 loop1:inc r20 ;r20 增增 1 subi r16,low(10000);(r17:r16)10000 sbci r17,high(10000)brcc loop1 ;够减则返回够减则返回 loop1 subi r16,low(-10000);不够减不够减,加加10000 恢复余恢复余数数 sbci r17,high(-10000)程序清单程序清单:;(Continued)ser r19 ;r19 先送先送-1 loop2:inc r19 ;r1

27、9 增增 1 subi r16,low(1000);(r17:r16)1000 sbci r17,high(1000)brcc loop2 ;够减则返回够减则返回 loop2 subi r16,low(-1000);不够减不够减,加加1000 恢复余恢复余数数 sbci r17,high(-1000)程序清单程序清单:;(Continued)ser r18 ;r18 先送先送-1 loop3:inc r18 ;r18 增增 1 subi r16,low(100);(r17:r16)100 sbci r17,high(100)brcc loop3 ;够减则返回够减则返回 loop3 subi r

28、16,low(-100);不够减不够减,加加100 恢复余恢复余数数 sbci r17,high(-100)程序清单程序清单:;(Continued)ser r17 ;r17 先送先送-1 loop4:inc r17 ;r17 增增 1 subi r16,10 ;(r17:r16)10 brcc loop4 ;够减则返回够减则返回 loop4 subi r16,-10 ;不够减不够减,加加10 恢复余数恢复余数 ret ;至此，至此，r16即为个位即为个位2、5位BCD码转换成16位二进制数程序功能程序功能:将个、十、百、千和万位分别放将个、十、百、千和万位分别放在在r16,r17,r18,r

29、19和和r20中的中的5位位BCD 码码（r16r20高高4位为位为0000）转换成）转换成16位二进位二进制制,存放于存放于(r17:r16)中中转换公式为转换公式为:(r17:r16)=r16+10*r17+100*r18+1000*r19+10000*r20程序清单程序清单:d5tb16:tst r17 ;测试测试 r17 rjmp d5tb16_2 d5tb16_1:subi r16,-10 ;r16 加加 10,不会发生进位不会发生进位dec r17 ;r17 减减 1 d5tb16_2:brne d5tb16_1 ;非非 0 转转 d5tb16_1程序清单程序清单:;(Contin

30、ued)tst r18 ;测试测试 r18 rjmp d5tb16_4 d5tb16_3:subi r16,low(-100);(r17:r16)加加 100 sbci r17,high(-100)dec r18 ;r18 减减 1 d5tb16_4:brne d5tb16_3 ;非非 0 转转 d5tb16_3 程序清单程序清单:;(Continued)tst r19 ;测试测试 r19 rjmp d5tb16_6 d5tb16_5:subi r16,low(-1000);(r17:r16)加加 1000 sbci r17,high(-1000)dec r19 ;r19 减减 1 d5tb1

31、6_6:brne d5tb16_5 ;非非 0 转转 d5tb16_5程序清单程序清单:;(Continued)tst r20 ;测试测试 r20 rjmp d5tb16_8 d5tb16_7:subi r16,low(-10000);(r17:r16)加加 10000 sbci r17,high(-10000)dec r20 ;r20 减减 1 d5tb16_8:brne d5tb16_7 ;非非 0 转转 d5tb16_7 ret3、5位压缩BCD码转换成16位二进制数压缩压缩BCD码与非压缩BCD码的区别：压缩BCD码的每一位用4位二进制表示，一个字节表示两位十一个字节表示两位十进制数进

32、制数。例如10010110B表示十进制数96D；非非压缩压缩BCD码用1个字节表示一位十进制数个字节表示一位十进制数，高四位总是0000，低4位的00001001表示09.例如00001000B表示十进制数8 程序功能程序功能:将五位压缩将五位压缩BCD码转换为码转换为16位二进制。位二进制。五位压缩五位压缩BCD码存于码存于r18:r17:r16(r18 高四位为高四位为 0),二进制存放于二进制存放于(r17:r16)程序思想程序思想:先将压缩先将压缩 BCD 码转换为码转换为 BCD 码码,放放到到 r16(个个)、r17(十十)、r18(百百)、r19(千千)、r20(万万)5个字节中

33、个字节中,再调用再调用d5tb16子程序即可子程序即可程序清单程序清单:yd5tb16:mov r20,r18 ;取出万位取出万位 mov r19,r17 ;令令 r19=r17 mov r18,r17 ;令令 r18=r17 mov r17,r16 ;令令 r17=r16 andi r16,$0f ;取出个位取出个位 andi r17,$f0 swap r17 ;取出十位取出十位 andi r18,$0f ;取出百位取出百位 andi r19,$f0 swap r19 ;取出千位取出千位 rcall d5tb16 ;调用调用d5tb16五位五位BCD到到16位二进制的转换位二进制的转换 re

34、t 4.5 运算程序设计4.5.1 加减运算程序设计加减运算程序设计1、无符号多字节加减运算程序、无符号多字节加减运算程序16位加法add16:add r16,r18 ;r17:r16+r19:r18r17:r16 adc r17,r19 ret16 位带立即数加法addi16:subi r16,low(-addi2);无立即数无立即数(字节字节)加法加法 ;r17:r16+addi2 r17:r16 sbci r17,high(-addi2);addi2 为 16 位立即数ret16位减法sub16:sub r16,r18 ;r17:r16-r19:r18r17:r16 sbc r17,r1

35、9 retret16 位带立即数减法subi16:subi r16,low(subi2);r17:r16-subi2 r17:r16 sbci r17,high(subi2);subi2 为 16 位立即数ret16位比较位比较cp16:cp r16,r18 ;r17:r16 与与 r19:r18 相比较相比较 cpc r17,r19retret16 位带立即数比较位带立即数比较cpi16:cpi r16,low(cp2);r17:r16 与与 16 位立即数位立即数 cp2 相比较相比较 ldi r18,high(cp2)cpc r17,r18ret1616位取补程序位取补程序 (求补码方法

36、：取反后再加求补码方法：取反后再加1)1)beg16:com r16 ;r17:r16 取补并回存(先取反)com r17 subi r16,low(-1);再加再加1 1（通过减去（通过减去-1-1实现）实现）sbci r17,high(-1)ret32位加法程序位加法程序ADD32:;32 位加法程序位加法程序 ADD R16,R20 ADC R17,R21 ADC R18,R22 ADC R19,R23ret32位带立即数加法程序位带立即数加法程序SUBI32:;SUBI R16,low(-data)SBCI R17,high(-data)SBCI R18,byte3(-data)SBC

37、I R19,byte4(-data)ret 32位减法程序位减法程序SUB32:;32 位减法程序位减法程序 SUB R16,R20 SBC R17,R21 SBC R18,R22 SBC R19,R23ret2 2、带符号加减运算程序、带符号加减运算程序例：例：1616位二进制符号数（补码表示）加法位二进制符号数（补码表示）加法R17:R16+R20:R19 R18:R17:R16R17:R16+R20:R19 R18:R17:R16思路：先扩展为思路：先扩展为3 3字节，再加字节，再加SADD16：TST R17BRMI NT1CLR R18RJMP NEXT1NT1:LDI R18,$FFNEXT1:TST R20BRMI NT2CLR R21RJMP NEXT2NT2:SER R21NEXT2:ADD R16,R19ADC R17,R20ADC R18,R21RET