嵌入式系统 - 汇编语言

开发汇编语言是为了为机器级代码指令提供助记符或符号。汇编语言程序由助记符组成，因此应将它们翻译成机器代码。负责这种转换的程序称为汇编程序。汇编语言通常被称为低级语言，因为它直接与 CPU 的内部结构一起工作。要使用汇编语言进行编程，程序员必须了解CPU的所有寄存器。

不同的编程语言，如 C、C++、Java 和各种其他语言被称为高级语言，因为它们不处理 CPU 的内部细节。相反，汇编器用于将汇编语言程序翻译成机器代码（有时也称为目标代码或操作码）。类似地，编译器将高级语言翻译成机器代码。例如，要用C语言编写程序，必须使用C编译器将程序翻译成机器语言。

汇编语言的结构

汇编语言程序是一系列语句，这些语句要么是 ADD 和 MOV 等汇编语言指令，要么是称为指令的语句。

指令告诉 CPU 要做什么，而伪指令（也称为伪指令）则向汇编器提供指令。例如，ADD和MOV指令是CPU运行的命令，而ORG和END是汇编指令。当使用 ORG 伪指令时，汇编器将操作码放置到内存位置 0，而 END 表示源代码的结束。程序语言指令由以下四个字段组成 -

[ label: ]   mnemonics  [ operands ]   [;comment ]

方括号 ([]) 表示该字段是可选的。

  • 标签字段允许程序通过名称引用一行代码。标签字段不能超过一定的字符数。

  • 助记符和操作数字段一起执行程序的实际工作并完成任务。像 ADD A , C & MOV C, #68 这样的语句，其中 ADD 和 MOV 是助记符，它们产生操作码；“A，C”和“C，#68”是操作数。这两个字段可以包含指令。指令不生成机器代码，仅由汇编器使用，而指令则被翻译成机器代码供 CPU 执行。

1.0000         ORG  0H            ;start (origin) at location 0 
2 0000 7D25    MOV  R5,#25H       ;load 25H into R5 
3.0002 7F34    MOV  R7,#34H       ;load 34H into  R7 
4.0004 7400    MOV  A,#0          ;load 0 into A 
5.0006 2D      ADD  A,R5          ;add contents of R5 to A 
6.0007 2F      ADD  A,R7          ;add contents of R7 to A
7.0008 2412    ADD  A,#12H        ;add to A value 12 H 
8.000A 80FE    HERE: SJMP HERE    ;stay in this loop 
9.000C END                        ;end of asm source file

  • 评论字段以分号开头，分号是评论指示符。

  • 注意程序中的标签“HERE”。任何引用指令的标签后面都应该跟一个冒号。

汇编和运行 8051 程序

这里我们将讨论汇编语言的基本形式。创建、汇编和运行汇编语言程序的步骤如下 -

  • 首先，我们用编辑器输入一个与上面的程序类似的程序。所有 Microsoft 操作系统附带的编辑器（如 MS-DOS EDIT 程序）可用于创建或编辑程序。编辑器必须能够生成 ASCII 文件。源文件的“asm”扩展名将在下一步中由汇编器使用。

  • “asm”源文件包含步骤 1 中创建的程序代码。它被输入到 8051 汇编器。然后，汇编器将汇编语言指令转换为机器代码指令，并生成.obj 文件（目标文件）和.lst 文件（列表文件）。它也称为源文件，这就是为什么一些汇编器要求该文件具有“src”扩展名的原因。“lst”文件是可选的。它对程序非常有用，因为它列出了所有操作码和地址以及汇编器检测到的错误。

  • 汇编程序需要第三步，称为链接。链接程序采用一个或多个目标文件并生成扩展名为“abs”的绝对目标文件。

  • 接下来，“abs”文件被输入到名为“OH”（对象到十六进制转换器）的程序，该程序创建一个扩展名为“hex”的文件，准备烧录到 ROM 中。

创建程序的步骤

数据类型

8051微控制器包含8位的单一数据类型，并且每个寄存器也是8位大小。程序员必须分解大于 8 位的数据（00 到 FFH，或十进制的 255），以便 CPU 可以处理。

DB（定义字节）

DB 指令是汇编器中使用最广泛的数据指令。它用于定义8位数据。它还可用于定义十进制、二进制、十六进制或 ASCII 格式的数据。对于十进制，十进制数后面的“D”是可选的，但对于“B”（二进制）和“Hl”（十六进制）是必需的。

要表示 ASCII，只需将字符放在引号中（“像这样”）。汇编器自动生成数字/字符的 ASCII 代码。DB 指令是唯一可用于定义大于两个字符的 ASCII 字符串的指令；因此，它应该用于所有 ASCII 数据定义。下面给出了 DB 的一些示例 -

        ORG  500H 
DATA1:  DB   28                     ;DECIMAL (1C in hex) 
DATA2:  DB   00110101B              ;BINARY  (35 in hex) 
DATA3:  DB   39H                    ;HEX 
        ORG  510H 
DATA4:  DB   "2591"                 ;ASCII  NUMBERS 
        ORG  520H                         
DATA6:  DA   "MY NAME IS Michael"   ;ASCII CHARACTERS

ASCII 字符串可以使用单引号或双引号。DB 还用于以字节大小的块分配内存。

汇编指令

8051 的一些指令如下 -

  • ORG (origin) - origin 指令用于指示地址的开头。它采用十六进制或十进制格式的数字。如果在数字后提供 H，则该数字被视为十六进制，否则被视为十进制。汇编器将十进制数转换为十六进制数。

  • EQU（等于） - 用于定义常量而不占用内存位置。EQU 将一个常量值与一个数据标签关联起来，以便该标签出现在程序中，其常量值将替代该标签。当执行指令“MOV R3，#COUNT”时，寄存器R3将被加载值25（注意#符号）。使用EQU的优点是程序员可以改变它一次，而汇编器将改变它出现的所有地方；程序员不必搜索整个程序。

  • END 指令- 它指示源（asm）文件的结尾。END指令是程序的最后一行；END 伪指令之后的任何内容都会被汇编器忽略。

汇编语言中的标签

汇编语言中的所有标签必须遵循以下规则 -

  • 每个标签名称必须是唯一的。汇编语言编程中用于标签的名称由大写和小写字母、数字 0 到 9 以及特殊字符组成，例如问号 (?)、句点 (.)、@、下划线 (_)、和美元（$）。

  • 第一个字符应为字母字符；它不能是一个数字。

  • 保留字不能用作程序中的标签。例如，ADD 和 MOV 字是保留字，因为它们是指令助记符。