標題: 匯編之51單片機尋址原理詳解（二） [打印本頁]
作者: 慢慢思考 時間: 2019-3-12 09:17
標題: 匯編之51單片機尋址原理詳解（二）
我想把第一個寫匯編教材的人痛扁一頓先。
在匯編語言中，尋址方式是我們學習的重點之一，也是難點，讓人很容易犯迷糊。個人覺得吧，這個犯迷糊的原因，不在于你，而在于，教材中有關尋址方式的一套說法，本身就很迷糊。下面，我們就尋址方式這一事，探究一下。
先說兩點很基礎的概念：一，“尋址”的方式本身就只有兩大類：一是將一個具體的地址值給處理器，一個是在機器指令碼中已經暗含了地址（寄存器）；二，尋址，不應只如教材中所說的只針對源操作數（源數據），也應包括目的操作數（目的地）。教材中說的分類及解釋，反正本人覺得很那個。
提示一下，上一個貼子，是以舉例的形式，建立一些概念性的東西。
言歸正傳，下面我們展開了說：
一、“尋址”的內涵及應該做的前期工作
首先，我們弄清楚“尋址”這個概念的內涵，就是說要把一個源數據存放在存儲器中的地址，告訴處理器，這個就是尋址。萬變不離其宗，我們只要牢記，所謂“尋址”只是把地址告訴別人，至于將告訴別人地址的方式稱乎成直接尋址、間接尋址、變址尋址之類的還是稱乎成其它什么的，我們可以不管它。
我們再往前一步：要告訴別人這個地址，首先你要知道這個地址，也就是說，你要“獲得”這個地址。
再往前推，我們要把這個數據（源數據）送出去，說明這個數據已經存在某個單元中了，那么，為了“獲得”這個地址，我們就要弄明白，當初這個數據存進去的時候，它的地址是多少？是怎么確定的？
還有一點，教材中所謂的尋址的對象，指的是對源數據（源操作數）的地址的尋找，而不是目的操作數，目的操作數的地址，都是由程序員在該條程序中直接、精準地給出了的。
二、源數據存入時的地址選定方式
首先，所有源數據的存入，都是由程序員在程序中來規(guī)劃的，但是，51機芯片本身在這方面有些原則和規(guī)定，所以，我們至少應從這兩方面來了解說明。
另一方面，所有源數據存入時的地址，都是由程序員來選定的，但寫入時間分為兩種情況，一種是在程序運行前就已寫入，這個情況指的是程序存儲器中的數據；另一種情況是在程序運行中寫入，這個指的是數據存儲器中的數據，也就是中間數據和結果數據。
（一）程序存儲器中的數據
51機程序存儲器屬兩字節(jié)地址型，即每個單元的地址為16位二進制數。
1、緊跟在機器指令碼后面的單元中
也即數據存在該機器指令碼之后的一系列單元中，有多少字節(jié)數據就占用多少個單元。這里面又分為三種：一字節(jié)立即數據，如MOV Rn，#data，二字節(jié)立即數據，一組數據的表數據。
屬于相對地址，基地址為該條指令的機器指令碼所在單元的地址。
2、另劃存儲區(qū)的表數據
這個就是在存儲區(qū)，由程序員指定一個獨立的絕對起始地址，把一組數據順序寫進去。我們常見的ORG偽指令，就是來指定絕對起始地址的。
這個屬于絕對地址，程序員在ORG中給出了一個絕對地址數值。
（二）數據存儲器中的數據
51機數據存儲器（內部256B）屬單字節(jié)地址型，即每個單元的地址為8位二進制數。
這個是在程序執(zhí)行中才會發(fā)生數據的存入，其存儲單元的地址，也是由程序員規(guī)劃的，可以在源程序中直接指出，也可以在運行過程中通過計算得出。
源程序中直接指出地址的方式，也有幾種，一種是將其地址值寫在源程序中（燒寫后存在程序存儲器中）；另一種，就是51機的指令規(guī)定了，它在機器指令碼中直接指向了存儲單元，即前面所說的機器指令碼暗含地址，這個在51機的設計中，只針對部分寄存器，想了解哪些寄存器有這種設計，看機器指令對照表就是了。
三、如何獲得源數據的地址
要想讓處理器找到地址，程序員必須讓處理先獲得地址。其實，根據源數據存入時地址的選定方式，我們很容易想到如何獲得其地址。
這個在后面結合起來講。
四、地址值放在哪并如何告訴處理器
處理器根據地址值才能找到源數據，但是，這個地址值，得先放在一個地方，讓處理器去取，所以，你得將地址值放在一個地方，并將這個地方告訴處理器。
（一）程序存儲器中的源數據的地址值（十六位地址值）
1、跟在機器指令碼后面的單個或兩個數據
這個，機器指令碼自己就知道地址，也就是說，其源數據單元地址指向已在機器指令碼中明確，就不勞你另外費心了。這個屬于立即尋址。
如MOV A，#data，這個是單個數據，該指令的機器指令碼為74H，這個74H自己就知道要取的數據就在自己的屁股后面。
MOV DPTR，#data16，這個是兩個數據（兩字節(jié)）。
2、跟在機器指令碼后面的表數據
這個地址的獲得，是以該機器指令碼的PC值作為基地址值，A中的值作為要取的源數據的順序值（偏離量），兩者相加，即為絕對地址值。這個絕對地址值放在什么地方我不知道（按51機設計者的尿性，多半在A中），這個也不重要，因為處理器得到這個值后直接就去取數據了，不需要你再另加指令。
匯編指令：MOVC A，@A+PC，查表指令之一
操作時，源數據的順序值，必須先送入A中，這個，就得用到其它指令。下面第3條也是一樣。
3、絕對地址表數據
這個地址的獲得，是以DPTR（前面ORG中給出的起始絕對地址值）中的值為基地址值，以A中的值作為要取用的源數據的順序值（偏移量），兩者相加，即為絕對地址。其它情況同上。這個屬于有的書上所說的變址尋址。
匯編指令：MOVC A，@A+DPTR，查表指令之二。
PS1：說明一下，51機的機器代碼指令集中，針對程序存儲器只設計了這三種地址獲得的方式，而且，對于程序存儲器中的表數據，也是只設計了傳給A，想傳到其它地方？對不起，你只能先傳給A后再說。為什么這樣設計？一個是因為8位機最多只能有256條機器指令，不夠用啊；二個是，你覺得這樣設計合理么？（這部分涉及到51機數據傳輸的原理，在這里稍微提一下讓人有個概念）
PS2：查表指令用起來真的很麻煩，可以考慮將小量的并常用的表數據，在程序開始時復制到數據存儲器中，這樣運行速度可能要快些。
（二）數據存儲器中源數據的地址值（八位地址值）
程序存儲器中的原數據，屬于永久數據，其地址也是永久的，哪怕是程序重啟后也不會改變。
但數據存儲器中的源數據不是這樣的，數據存儲器的特點之一就是可以復用，程序員在編程時，對同一單元可以不斷更改其用途，也可以在整個程序運行期內，指定部分單元存入固定用途（固定值）的數據。
所以，數據存儲器中的源數據，其實都是程序運行過程中的中間數據或結果。其地址值，都是由程序員在編程時確定的，也是或者直接指定，或者通過計算得出。
數據存儲器中的源數據的地址值，在傳輸開始前，放在以下幾種位置：
1、程序存儲器中
這個屬于直接指定類，也就是程序員在源程序中直接給出源數據的單元地址（絕對地址），其地址值則放在機器指令碼之后的一個程序存儲器單元中，如MOV A，direct，機器代碼為“E5 直接地址”，這個就是所謂的直接尋址，這種情況是目的地址已在機器指令碼中指出，如果要分個類，可以稱為寄存器對數據存儲器的直接尋址。
還有一種，就是MOV direct,direct，這個也是直接尋址，三字節(jié)指令，源地址與目的地址都是直接給出地址值，其機器代碼為“85 direct direct”，也可以說直接地址到直接地址類的直接尋址。
2、工作寄存器中
源數據的地址值存放在工作寄存器中，處理器將工作寄存器中的值當作源數據的地址值來取數據。如MOV A，@Ri，這個就屬于間接尋址，這個例子屬于單字節(jié)指令，源地址和目的地址均在機器指令碼中指出。需要說明一下的是，工作寄存器的地址值不需另外給出，它一定已經包括在機器指令碼中了。
這種方式一般用于需用具體數值來表示源數據地址值、但是其地址值并未在程序存儲器中給出的情況，對于計算出來的地址值，必須采用這種方式，這個跟程序存儲器中的查表法有點不一樣，計算得出的地址值一定要先放入寄存器中，而不是該指令在得出地址值后直接就去取數據了。
其實這種方式跟直接尋址差不多一回事，都是要有具體的地址值才能找到源數據，區(qū)別在于一個的地址值在程序存儲器中，另一個在Ri中。
這里注意一點，這個地址值只能送入R0或R1中，為什么不能送入其它R中？因為51機的設計者沒有這樣設計。為什么要這樣設計？見前所述。
千萬注意：對于具有256B（不計入SFR）容量的數據存儲器的51機，128B值以上的地址如果采用直接尋址方式，則它會在SFR中找數據，如果采用間接尋址方式，則它會在用戶數據區(qū)找數據。也就是說，對于SFR的地址值，只能在程序存儲器中給出。
PS：個人覺得吧，SFR區(qū)也不是完全不能作為用戶數據區(qū)，比如吧，對于電路上空置的端口，用了也不會有什么后果吧？要知道，它們也是可以位尋址的，更是可以直接尋址的。至于這樣做有沒有意義？這樣說吧，至少思路有意義。
3、機器指令碼直接指定
也就是說機器指令碼它自己就知道源數據在哪，也就是書上所說的寄存器尋址，如MOV direct，A，這條語句具體應用時的機器代碼是0F5H direct，兩字節(jié)指令，這里面的0F5H是機器指令碼，它已經明確了源數據在A中（這個是由51機的設計者設計成這樣的）。
這種情況，只適用于部分寄存器，這部分包括A、Rn、Ri、DPTR，還有半個PC，一個位尋址C，其它的寄存器沒有設計這個功能（不會又問為什么沒設計吧），包括把其當作源地址以及當作目的地址。你只要記住只有這幾個有所謂的寄存器尋址功能，不管是把它們當全源地址還是目的地址，你就能很熟練地運用了。
PS1：如果數據傳送的兩頭都是寄存器，51機設計者還給設計了一部分直通車，也就是在機器指令碼中直接指明了兩頭是誰，也就是單字節(jié)指令，如MOV A，R0，它直接一條機器指令碼0E8，就把數據從R0傳輸到了A。
PS2：從前面的說明可以看出，所謂“寄存器尋址”的說法，并不恰當，準確的說法，應該是“機器指令碼定址尋址”，定址包括對源地址和目的地址（再重復一遍）。
五、說明
以上所說，均只針對片內的存儲器。
每一條機器指令碼，對應著一套實現該指令功能的硬件邏輯電路。
匯編語言并不能說難，至少，對于目前一些教材中所說的實例，編程起來不會比C復雜。
匯編程序員的大量且復雜的工作，應該是對存儲器的規(guī)劃。小程序還好說，大程序，真的是要好好規(guī)劃，不然的話，要么存儲器不夠用，要么數據發(fā)生沖突而無法達到目的。
題外PS：寫得蠻傷神，這些東西跟教材上的思路不一樣，也不知說清楚沒，更擔心有什么說錯了的害人，盼大蝦指正。
作者: 慢慢思考 時間: 2019-3-18 08:23
光看匯編，有時容易讓人糊涂，想要了解清楚，得結合機器語言。
“MOV 30，P0”與“MOV 30，A”，源數據尋址都是對寄存器尋址，很容易讓人認為這兩條都是寄存器尋址方式，實際不是，前一條是3字節(jié)指令，后一條是2字字指令，前一條翻譯成機器代碼，P0會譯成P0的地址值80H，而后一條中的A則翻譯到機器指令碼中去了。
作者: 慢慢思考 時間: 2019-3-21 11:17
有的人說P0之類的為什么寫成P0，是英特爾公司規(guī)定的。這個說法是有問題的，它其實并不是芯片層面的，芯片只認識二進制數。它是軟件層面的，是在編譯工具中這樣規(guī)定的，你可以在編譯工具中改成你自己喜歡的稱號。或者你很牛你喜歡手工編譯，那你寫成任意中文就一點問題都沒有了。
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