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Embedded Systems - Assembly Language

彙編語言被開發用來爲機器級代碼指令提供助記符或符號。彙編語言程序是由助記符組成的，因此應該翻譯成機器碼。負責此轉換的程序稱爲彙編程序。彙編語言通常被稱爲低級語言，因爲它直接與CPU的內部結構一起工作。要用彙編語言編程，程式設計師必須知道CPU的所有寄存器。

不同的程式語言如C、C++、java和各種其他語言被稱爲高級語言，因爲它們不處理CPU的內部細節。相反，彙編程序用於將彙編語言程序翻譯成機器代碼（有時也稱爲目標代碼或操作代碼）。類似地，編譯器將高級語言翻譯成機器代碼。例如，要用C語言編寫程序，必須使用C編譯器將程序翻譯成機器語言。

Structure of Assembly Language

彙編語言程序是一系列語句，它們要麼是彙編語言指令，如ADD和MOV，要麼是稱爲指令的語句。

指令告訴CPU該做什麼，而指令（也稱爲僞指令）則向彙編程序發出指令。例如，ADD和MOV指令是CPU運行的命令，而ORG和END指令是彙編程序指令。當使用ORG指令時，彙編程序將操作碼放在內存位置0，而END表示原始碼的末尾。一個程序語言指令由以下四個欄位組成;

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

方括號（[]）表示該欄位是可選的。

  • 標籤欄位允許程序按名稱引用一行代碼。標籤欄位不能超過一定數量的字符。

  • 助記符和操作數欄位一起執行程序的實際工作並完成任務。像ADD A，C&MOV C，#68這樣的語句，其中ADD和MOV是助記符，它們產生操作碼;「A，C」和「C，#68」是操作數。這兩個欄位可以包含指令。指令不生成機器代碼，只由彙編程序使用，而指令被轉換成機器代碼供CPU執行。

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

  • 注釋欄位以分號開頭，分號是注釋指示器。

  • 注意程序中的標籤「HERE」。任何引用指令的標籤後面都應該跟一個冒號。

Assembling and Running an 8051 Program

這裡我們將討論彙編語言的基本形式。創建、組裝和運行彙編語言程序的步驟如下所示;

  • 首先，我們使用編輯器輸入一個類似於上述程序的程序。所有Microsoft作業系統附帶的MS-DOS編輯程序等編輯器可用於創建或編輯程序。編輯器必須能夠生成一個ASCII文件。源文件的「asm」擴展名由彙編程序在下一步中使用。

  • 「asm」源文件包含在步驟1中創建的程序代碼。它被輸入到一個8051彙編程序。然後，彙編程序將彙編語言指令轉換爲機器代碼指令，並生成一個.obj文件（對象文件）和一個.lst文件（列表文件）。它也被稱爲源文件，這就是爲什麼一些彙編程序要求此文件具有「src」擴展名。「lst」文件是可選的。它對程序非常有用，因爲它列出了所有操作碼和地址以及彙編程序檢測到的錯誤。

  • 彙編程序需要第三個步驟，稱爲連結。連結程序接受一個或多個對象文件，並生成擴展名爲「abs」的絕對對象文件。

  • 接下來，「abs」文件被輸入到一個名爲「OH」（object to hex converter）的程序中，該程序創建一個擴展名爲「hex」的文件，該文件可以刻錄到ROM中。

Steps to create program

Data Type

8051微控制器包含8位的單一數據類型，並且每個寄存器也具有8位大小。程式設計師必須分解大於8位的數據（00到FFH，或者小數點到255），這樣CPU才能處理它。

DB (Define Byte)

DB指令是彙編程序中使用最廣泛的數據指令。它用於定義8位數據。它還可以用於定義十進位、二進位、十六進位或ASCII格式的數據。對於decimal，小數後面的「D」是可選的，但對於「B」（二進位）和「Hl」（十六進位）是必需的。

要表示ASCII，只需將字符放在引號中（「像這樣」）。彙編程序自動爲數字/字符生成ASCII碼。DB指令是唯一可用於定義大於兩個字符的ASCII字符串的指令;因此，它應用於所有ASCII數據定義。下面給出了DB的一些例子;

        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

可以在ASCII字符串周圍使用單引號或雙引號。DB還用於在字節大小的塊中分配內存。

Assembler Directives

8051的一些指令如下所示;

  • ORG（origin）−origin指令用於指示地址的開頭。它接受十六進位或十進位格式的數字。如果在數字後面提供H，則該數字被視爲十六進位，否則爲十進位。彙編程序將十進位數轉換爲十六進位數。

  • eq（equal）−它用於定義一個常量而不占用內存位置。EQU將一個常量值與一個數據標籤相關聯，以便該標籤出現在程序中，其常量值將替換該標籤。在執行指令「MOV R3，#COUNT」時，寄存器R3將加載值25（注意#符號）。使用eq的優點是程式設計師可以更改一次，彙編程序將更改它的所有出現;程式設計師不必搜索整個程序。

  • END指令−它指示源（asm）文件的結尾。END指令是程序的最後一行;彙編程序將忽略END指令之後的任何內容。

Labels in Assembly Language

彙編語言中的所有標籤必須遵循下面給出的規則;

  • 每個標籤名稱必須唯一。彙編語言程序設計中用於標籤的名稱包括大小寫字母、數字0到9以及特殊字符，如問號（？），句點（.），按匯率@，下劃線（\u）和美元（$）。

  • 第一個字符應該是字母字符，不能是數字。

  • 保留字不能用作程序中的標籤。例如，ADD和MOV字是保留字，因爲它們是指令助記符。