Система команд микроконтроллера 1830ве51

Система команд МК51 содержит 111 базовых команд, которые по функциональному признаку можно подразделить на следующие пять групп:

- команды передачи данных;

- арифметические команды;

- логические команды с байтовыми переменными;

- команды битового процессора;

- команды ветвления программ и передачи управления.

Формат команд - одно-, двух- и трехбайтовый, причем большинство команд (94) имеют формат один или два байта. Первый байт команды любого типа и формата всегда содержит код операции, второй и третий байты содержат либо адреса операндов, либо непосредственные операнды.

Операнды могут быть четырех типов: биты, тетрады (4 разряда), байты и 16-битные слова. Время выполнения команд составляет 1, 2 или 4 машинных цикла. При тактовой частоте 12 МГц длительность машинного цикла составляет 1 мкс, при этом 64 команды исполняются за 1 мкс, 45 команд - за 2 мкс и 2 команды (умножение и деление) - за 4 мкс.

В МК51 поддерживает следующие способы адресации:

1. Прямая адресация (Direct Addressing). Операнд определяется 8-битным адресом в команде. Эта адресация используется только для внутренней памяти данных и регистров специальных функций;

2. Косвенная адресация (Indirect Addressing). В этом случае команда адресует регистр, в котором содержится адрес операнда. Данный вид адресации может применяться при обращении как к внутреннему, так и внешнему ОЗУ. Для указания 8-битных адресов могут использоваться регистры R0 и R1 выбранного банка памяти или указатель стека SP. Для 16-битной адресации используется только регистр DPTR.

3. Регистровая адресация (Register Instruction). Данная адресация применяется для доступа к регистрам R0…R7 выбранного банка. Адреса регистров содержатся в байте кода операции и представляют собой трехбитовое поле, определяющее номер регистра. Выбор одного из четырех регистровых банков осуществляется программированием битов селектора банка (RS1, RS0) в PSW;

4. Непосредственная адресация (Immediate constants). Операнд содержится непосредственно в поле команды вслед за кодом операции и может занимать один или два байта (data8, data16).

5. Индексная адресация (Indexed Addressing). Индексная адресация используется при обращении к памяти программ и только при чтении. В этом режиме осуществляется просмотр таблиц в памяти программ. 16-битовый регистр (DPTR или PC) указывает базовый адрес требуемой таблицы, а аккумулятор указывает на точку входа в нее. Адрес элемента таблицы находится сложением базы с индексом (содержимым аккумулятора).

6. Другой тип индексной адресации применяется в командах “перехода по выбору”. При этом адрес перехода вычисляется как сумма указателя базы и аккумулятора.

7. Неявная адресация (Register-Specific Instructions). Некоторые команды используют индивидуальные регистры (например, операции с аккумулятором, DPTR), при этом данные регистры не имеют адреса, указывающего на них; это заложено в коде операции.

В табл. 1.15 приведены обозначения и символы, используемые в командах.

Таблица 1.15

Обозначение, символ	Назначение
А	Аккумулятор
Rn (n = 0... 7)	Регистр общего назначения в выбранном банке памяти
direct	Прямо адресуемый 8-ми битовый внутренний адрес ячейки данных, который может быть ячейкой внутреннего ОЗУ (0…127) или SFR (128…255)
@Ri(i= 0, 1)	Регистр общего назначения в выбранном банке регистров, используемый в качестве регистра косвенного адреса
#data 8	8-ми битовый непосредственный операнд
#data 16	16-ти битовый непосредственный операнд
data H	Старшие биты (15…8) непосредственных 16-ти битовых данных
data L	Младшие биты (7…0) непосредственных 16-ти битовых данных
addr 11	11-ти битовый адрес назначения
addr 16	16-ти битовый адрес назначения
addr L	Младшие биты адреса назначения
disp 8	8-ми битовый байт смещения со знаком
bit	Бит с прямой адресацией, находящийся во внутреннем ОЗУ или SFR
/bit	Инверсия прямо адресуемого бита
rel	Относительный адрес перехода
(X)	Содержимое элемента Х
((X))	Содержимое по адресу, хранящемся в элементе Х
(X) [M]	Разряд М элемента Х
(X) [M1…M2]	Группа разрядов М1…М2 элемента Х

Команды пересылки данных

В группу команд пересылки данных входит 28 команд, краткое описание которых, а также их количество байт и время выполнения приведено в табл. 1.16.

Таблица 1.16. Команды пересылки данных

Мнемоника команды	Код операции	Количество байтов в команде	Время выполнения команды, циклы	Выполняемые действия
MOV A, Rn	11101rrr	1	1	(A) (Rn)
MOV A, ad	11100101	2	1	(A) (ad)
MOV A, @Ri	1110011i	1	1	(A) ((Ri))
MOV A, #d	01110100	2	1	(A) #d
MOV Rn, A	11111rrr	1	1	(Rn) (A)
MOV Rn, ad	10101rrr	2	2	(Rn) (ad)
MOV Rn, #d	01111rrr	2	1	(Rn) #d
MOV ad, A	11110101	2	1	(ad) (A)
MOV ad, Rn	10001rrr	2	2	(ad) (Rn)
MOV add, ads	10000101	3	2	(add) (ads)
MOV ad, @Ri	1000011i	2	2	(ad) ((Ri))
MOV ad, #d	01110101	3	2	(ad) #d
MOV @Ri, A	1111011i	1	1	((Ri)) (A)
MOV @Ri, ad	0110011i	2	2	((Ri)) (ad)
MOV @Ri, #d	0111011i	2	1	((Ri)) #d
MOV DPTR, #d16	10010000	3	2	(DPTR) #d16
MOVC A, @A+DPTR	10010011	1	2	(А) ((A) +(DPTR))
MOVC A, @A+PC	10000011	1	2	(PC) (PC)+1, (A) ((A)+(PC))
MOVX A, @Ri	1110001i	1	2	(A) ((Ri))
MOVX A,@DPTR	11100000	1	2	(A) ((DPTR))
MOVX @Ri, A	1111001i	1	2	((Ri)) (A)
MOVX @DPTR,A	11110000	1	2	((DPTR)) (A)
PUSH ad	11000000	2	2	(SP) (SP) + 1, ((SP)) (ad)
POP ad	11010000	2	2	(ad) (SP), (SP) (SP) - 1
XCH A, Rn	11001rrr	1	1	(A) ↔ (Rn)
XCH A, ad	11000101	2	1	(A) ↔ (ad)
XCH A, @Ri	1100011i	1	1	(A) ↔ ((Ri))
XCHD A, @Ri	1101011i	1	1	(A0…3) ↔((Ri)0…3)

По команде MOV выполняется пересылка данных из второго операнда в первый. Эта команда не имеет доступа ни к внешней памяти данных, ни к памяти программ. Для этих целей предназначены команды MOVX и MOVC соответственно. Первая из них обеспечивает чтение/запись байт из внешней памяти данных, вторая – чтение байт из памяти программ.

По команде XCH выполняется обмен байтами между аккумулятором и ячейкой РПД, а по команде XCHD – обмен младшими тетрадами (битами 0…3).

Команды PUSH и РОР предназначены соответственно для записи данных в стек и их чтения из стека. Размер стека ограничен лишь размером резидентной памяти данных. В процессе инициализации микро-ЭВМ после сигнала сброса или при включении питающего напряжения в SP заносится код 07Н. Это означает, что первый элемент стека будет располагаться в ячейке памяти с адресом 08Н.

Группа команд пересылок МК51 имеет следующую особенность – в ней нет специальных команд для работы со специальными регистрами: PSW, таймером, портами ввода-вывода. Доступ к ним, как и к другим регистрам специальных функций, осуществляется заданием соответствующего прямого адреса, т.е. это команды обычных пересылок, в которых вместо адреса можно ставить название соответствующего регистра. Например, чтение данных из порта Р1 в аккумулятор может быть выполнено командой MOV A, P1.

Кроме того, следует отметить, что в МК51 аккумулятор имеет два различных имени в зависимости от способа адресации: А – при неявной адресации (например, MOV A, R0) и АСС – при использовании прямого адреса. Первый способ предпочтительнее, однако, не всегда применим.