AT单片机原理及应用--C语言教程(海涛)第3章 ATmega 单片机的指令系统.ppt

第3章ATmega单片机的指令系统 内容提要： 本章主要介绍了ATmega单片机的指令系统、寻址方式和寻址空间。 指令系统按功能可分为五大类，即算术和逻辑运算指令、比较和转移指令、数据传送指令、位操作和位测试指令、 MCU控制指令 3．1 ATmega指令系统概述 C程序由一条条指令组合在一起以完成某种功能，所以编写C语言程序，学习C语言指令系统是关键。编写C程序就好像建房子，一条条指令就是砖瓦，把这些砖瓦有机堆砌起来就能建好房子。 ATmega指令系统是RISC结构的精简指令集，是一种简明的、易掌握的、效率高的指令系统，具有高性能的数据处理能力，能对位、半字节、字节和双字节数据进行各种操作，包括算术和逻辑运算、数据传送、布尔处理、控制转移和硬件乘法等操作。 ATmega指令系统按功能可分为五大类： 1、 算术和逻辑运算指令 2、 比较和转移指令 3、 数据传送指令 4、 位操作和位测试指令 5、 MCU控制指令 3.1.2 ATmega寻址方式和寻址空间 指令的一个重要组成部分就是操作数。指令给出参与运算的数据的方式称为寻址方式。ATmega指令操作数的寻址方式有以下几种：单寄存器直接寻址、双寄存器直接寻址、I/O寄存器直接寻址、数据寄存器直接寻址、数据存储器间接寻址、带后增量的数据存储器间接寻址、带预减量的数据存储器间接寻址、带位移的数据存储器间接寻址、程序存储器取常量寻址、程序存储器空间直接寻址、程序存储器空间间接寻址、程序相对寻址等。 1、单寄存器直接寻址 由指令指出一个寄存器的内容作为操作数，在指令中给出寄存器的直接地址，这种寻址方式称为单寄存器直接寻址。单寄存器寻址的地址范围限制为通用工作寄存器组中的32个寄存器R0~R31，或后16个寄存器R16~R31（取决于不同指令）。 例3.1 INC Rd；操作：Rd ← Rd+1。 INC R5；将寄存器R5 内容加1回放。 2、双寄存器直接寻址 双寄存器直接寻址方式与单寄存器直接寻址方式相似，它是将指令的两个寄存器Rd和Rr的内容作为操作数，而结果存放在Rd寄存器中。指令中同时给出两个寄存器的直接地址，这种寻址方式称为双寄存器直接寻址。双寄存器寻址的地址范围限制为通用工作寄存器组中的32个寄存器R0~R31，或后16个寄存器R16~R31，或后8个寄存器R16~R23（取决于不同指令）。 例3.2 ADD Rd，Rr；操作：Rd ← Rd+ Rr。 ADD R0，R1；将R0和R1寄存器内容相加，结果回放R0。 3、I/O寄存器直接寻址 由指令指出一个I/O寄存器的内容作为操作数。在指令中直接给出I/O寄存器的地址，这种方式称为I/O寄存器直接寻址。I/O寄存器直接寻址的地址使用I/O寄存器空间的地址＄00~＄3F，共64个，取值为0~63 或0~31（取决于指令）。 例3.3 IN Rd，P；操作：Rd ← P。 IN R5，＄3E；读I/O空间地址为＄3E寄存器（SPH）的内容，放入寄存器R5。 4、数据存储器空间直接寻址 数据存储器空间直接寻址方式便于直接从SRAM存储器中存取数据。数据存储器空间直接寻址为双字节指令，在指令的低字节中指出一个16位的SRAM地址。 例3.4 LDS Rd，K；操作：Rd ← （K）。 LDS R18，＄100；读地址为＄100的SRAM中内容，传送到R18中。 指令中16位SRAM的地址字长度限定了SRAM的地址空间为64K字节，该地址空间实际包含了32个通用寄存器和64个I/O寄存器。因此，也可能使用数据存储器空间直接寻址的方式读取通用寄存器或I/O寄存器中的内容。但效率比使用寄存器直接寻址的方式要低。 5、数据存储器空间的寄存器间接寻址 由指令指出某一个16位寄存器的内容作为操作数在SRAM中的地址，该寻址方式称为数据存储器空间的寄存器间接寻址。ATmega系列单片机中使用16位寄存器X、Y或Z作为规定的地址指针寄存器，因此操作数的SRAM地址在间址寄存器X、Y或Z中。 例3.5 LD Rd，Y；操作：Rd ← （Y），把以Y为指针的SRAM的内容送Rd。 LD R16，Y；设Y=＄0567，即把SRAM地址为＄0567的内容传送到R16。 6、带增量的数据存储器空间的寄存器间接寻址 这种寻址方式类似于数据存储器空间的寄存器间接寻址方式，间址寄存器X、Y、Z中的内容仍为操作数在SRAM空间的地址，但指令在间接寻址操作后，再自动把间址寄存器中的内容加1。这种寻址方式特别适用于访问矩阵、查表等应用。 例3.6 LD Rd，Y+；操作：Rd ← （Y），Y=Y+1，先把以Y为指针的SRAM的内容送Rd，再把Y增1。 LD R16，Y+；设原Y=＄0567，即