Способы адресации данных
В микроконтроллере используются следующие способы адресации данных:
· неявный;
· регистровый;
· непосредственный;
· прямой;
· косвенный.
Неявный способ получил такое название из-за того, что адрес операнда в команде явно не указывается, а подразумевается самим кодом операции (КОП). Например, однобайтная команда
CLR C (сброс флага переноса) представляет собой только КОП. Этот способ адресации позволяет получать команды минимального формата.
Регистровый способ адресации используется для операндов, хранящихся в одном из регистровых банков: регистры общего назначения R0 – R7. Например, команда
DEC R0 (декремент содержимого регистра R0). Этот способ адресации также позволяет получать команды минимального формата.
Непосредственный способ адресации служит для использования в качестве операнда непосредственных данных. При этом операнд находится в программной памяти непосредственно за КОП команды. Данные могут быть одно- или двухбайтными. Например, команда
MOV A, #d (загрузить байт в аккумулятор) имеет двухбайтный формат: первый байт КОП и байт данных #d. Например, команда
MOV DPTR, #d16 (загрузить два байта в регистр указатель DPTR) имеет трехбайтный формат: первый байт КОП и два байта данных #d16.
Прямой способ адресации предполагает указание операндов посредством адреса, содержащегося в команде. Адрес может быть одно- или двухбайтовым. Например, команда
ADD A, ad (сложение аккумулятора с содержимым памяти по адресу ad) имеет двухбайтный формат: первый байт КОП и байт адреса ad. Например, команда LJMP ad16 (длинный переход по адресу ad16) имеет трехбайтный формат: первый байт КОП и два байта адреса ad16.
Косвенный способ адресации предполагает указание операндов посредством адреса, содержащегося в регистре либо в регистровой паре. В команде указывается регистр, который в свою очередь указывает адрес операнда. Например, команда
MOV A, @R0 (загрузить в аккумулятор содержимое ячейки внутренней памяти, восьмиразрядный адрес которой содержится в регистре R0). Например, команда
MOV A, @DPTR (загрузить в аккумулятор содержимое ячейки внешней памяти, адрес которой содержится в двухбайтном регистре-указателе DPTR). Этот способ адресации позволяет уменьшить формат команд и повысить гибкость программирования. Многие команды для указания операндов комбинируют различные способы адресации. Например, команда
MOV @R0, #d (загрузить байт данных #d в ячейку внутренней памяти, восьмиразрядный адрес которой содержится в регистре R0). Здесь используются непосредственный (источник операнда) и косвенный (приемник операнда) способы адресации.
Система команд
Общая характеристика
Микро-ЭВМ рассматриваемого семейства являются типичными микропроцессорными устройствами с архитектурой CISC со стандартным набором команд. Поэтому их система команд довольно обширна — включает в себя 111 основных команд. Они занимают в памяти один, два или три байта, причем большинство из них (94%) – одно- или двухбайтные. Все команды выполняются за один или два машинных цикла (соответственно 1 или 2 мкс при тактовой частоте 12 МГц), исключение – команды умножения и деления, которые выполняются за четыре машинных цикла (4 мкс).
В качестве операндов команд микро-ЭВМ семейства 8051 могут использовать отдельные биты, четырехбитные цифры, байты и двухбайтные слова.
Все эти черты обычны для набора команд любого CISC-процессора и, по сравнению с наборами команд RISC-процессоров, имеют большую компактность программного кода и высокое быстродействие при выполнении сложных операций.
В то же время, набор команд семейства 8051 имеет несколько особенностей, связанных с типичными функциями, выполняемыми микроконтроллерами — управлением, для которого типичным является оперирование с одноразрядными двоичными сигналами, большое число операций ввода выводи и ветвлений программы.
Наиболее существенная особенность системы команд рассматриваемых микро ЭВМ это возможность адресации отдельных бит в резидентной памяти данных. Кроме того, как отмечалось, некоторые регистры блока регистров специальных функций также допускают адресацию отдельных бит.
Все команды MCS-51 по функциональному признаку можно подразделить на пять групп:
· пересылки данных;
· арифметических операций;
· логических операций;
· операций над битами;
· передачи управления.
Типы команд
Всего микро-ЭВМ выполняют 13 типов команд, они приведены в табл. 3.2. Как следует из нее, первый байт команды всегда содержит код операции (КОП), а второй и третий (если они присутствуют в команде) – адреса операндов или их непосредственные значения.
Здесь и далее при описании системы команд микропроцессора используются следующие обозначения:
Rn (n = 0, 1,..., 7) – регистр общего назначения в выбранном банке регистров;
@Ri(i= 0, 1) – регистр общего назначения в выбранном банке регистров, используемый в качестве регистра косвенного адреса;
ad – адрес прямо адресуемого байта;
ads – адрес прямо адресуемого байта-источника;
add – адрес прямо адресуемого байта-получателя;
ad11 – 11-разрядный абсолютный адрес перехода;
ad16 – 16-разрядный абсолютный адрес перехода;
rel – относительный адрес перехода;
#d – непосредственный операнд;
#d16 – непосредственный операнд (2 байта);
Типы команд
Таблица 3.2.
| Тип команды | Первый байт D7…D0 | Второй байт D7…D0 | Третий байт D7...D0 |
| тип 1 | коп | ||
| тип 2 | коп | #d | |
| тип 3 | коп | ad | |
| тип 4 | коп | bit | |
| тип 5 | коп | rel | |
| тип 6 | коп | а7...a0 | |
| тип 7 | коп | ad | #d |
| тип 8 | коп | ad | rel |
| тип 9 | коп | ads | add |
| тип 10 | коп | #d | rel |
| тип 11 | коп | bit | rel |
| тип 12 | коп | ad16h | ad16l |
| тип 13 | коп | #d16h | #d16l |
bit – адрес прямо адресуемого бита;
/bit – инверсия прямо адресуемого бита;
А — аккумулятор;
РС – счетчик команд;
DPTR – регистр указатель данных;
(A), (addr), (Rn)– содержимое аккумулятора, ячейки памяти, регистра;
((DPTR)), ((PC)) – содержимое ячейки памяти, адрес которой находится в аккумуляторе, ячейке памяти, регистре, указателе памяти данных, программном счётчике.
Типы операндов
Состав операндов включает в себя операнды четырёх типов: биты, 4-битные цифры, байты и 16-битные слова.
Микроконтроллер имеет 128 программно-управляемых флагов пользователя. Имеется также возможность адресации отдельных битов блока регистров специальных функций и портов. Для адресации битов используется прямой 8-битный адрес (bit). Косвенная адресация битов невозможна.
Четырёхбитные операнды используются только при операциях обмена SWAP и XCHD.
Восьмибитным операндом может быть ячейка памяти программ (ПП) или данных (резидентной (РПД) или внешней (ВПД)), константа (непосредственный операнд), регистры специальных функций, а также порты ввода/вывода. Порты и регистры специальных функций адресуются только прямым способом. Байты памяти могут адресоваться также и косвенным образом через адресные регистры R0, R1, DPTR и PC.
Двухбайтные операнды — это константы и прямые адреса, для представления которых используются второй и третий байты команды.