单片机与程序设计(下).doc

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1、单片机与程序设计(下)在单片机与程序设计(上)中我们已经学习了将程序放在地址空间中,并在向量表中显示保存位置的内容。本期是这一系列的最后一期,将会介绍在执行程序及产生中断时CPU内会发生什么变化。引导程序的运行程序计数器一般来说,程序就是计算机将所要进行的处理按顺序排列的指令集。在单片机中,将程序保存在地址空间(存储器空间)中(上期曾介绍过),并由CPU来执行(处理)指令。假设地址空间中的一个地址保存一条指令,先执行某个地址中的指令(如将值置位到CPU中处理),接着执行下一个地址中的指令,接下来再执行下一个地址中的指令,像这样通过连续执行指令,便可执行程序。那么,CPU是如何判断执行指令的顺序

2、呢?在单片机中,程序被执行的时候程序计数器(PC)的值也同时被更新。存放在CPU内的指令地址中,程序计数器存储有下一条CPU将要执行的指令所在的地址。执行了某个地址的指令后,下一个该执行哪个地址中的指令呢?这个答案由程序计数器来告诉你。一般来说,程序被保存在连续的地址中,再由CPU按顺序执行存放在各个地址中的指令。图为程序计数器的示意图。图中,假定(1)执行地址1000h中的指令,(2)执行地址1000h中的指令后,程序计数器的値自动增加一个量并显示出下一个地址1001h,接下来,(3)CPU执行地址1001h中的指令。那么,CPU执行最初的指令时是一种什么状况呢?单片机在接通电源或是复位时,

3、如上期所说明的,保存在向量表的复位地址中的値(程序的起始地址)将被转移到程序计数器中,该地址中的指令便得到执行(请参照上期的图2)。关于地址空间及向量表的内容,请参照本系列的第五期单片机与程序设计(上)。改变程序的运行路径转移指令编写程序时,在执行完某个指令的处理后有时必须先执行保存(非连续)的下一个地址中的指令。此时,程序计数器的值将被改写,而所用的指令被称为转移指令。图2所示是转移指令的示意图。图2示例中,(1)地址1000h中存放有转移指令,即将(2)程序计数器的值改写为下一个应执行的地址(1100h)的指令。即CPU执行完1000h地址的指令(转移指令)后,接下来不是执行1001h地址

4、的指令,而是执行(3)1100h地址的指令。另外,在转移指令中,能够利用从当前的程序计数器的值向前(更大的地址)向后(更小的地址)移动的方法来设定程序计数器的值。信息的暂时存放处堆栈执行程序时,在运算过程中仅仅依靠CPU内的数据保存位置(CPU内部寄存器)是不够的,有时需在主存储器中暂时存放信息。这种信息的暂时存放位置被称为堆栈,而存放下一个(暂时)存放的信息地址的就是堆栈指针(SP)。如果一开始就设定好堆栈的地址,那么堆栈指针将自动更新,且总是指示下一个(暂时)存放的信息地址。CPU内部寄存器等单片机的结构请参照单片机入门(1)。如果执行将该信息存放(有时也用堆积)在堆栈的指令,那么被指定的

5、信息将会被写入堆栈指针所指定的地址中,且堆栈指针的值也将被更新为新的地址(一般为一个小地址)。该情形如图3所示。如果(1)CPU将信息存放在堆栈指针所指的地址中,则(2)堆栈指针的値将被更新,然后(3)堆栈指针指向下一个存放信息的位置。将存放在堆栈中的信息返回CPU时,也将用到堆栈指针。图4所示的是将信息返回时的情形。(1)更新堆栈指针的値(更新为一个大的地址),(2)将暂时存放在堆栈中的信息返送回CPU。此时,(3)堆栈指针指向下一个写入地址(先前将信息返回CPU后空出的地址)。但是堆栈中并非可无限制地保存信息。由于堆栈能使用的范围仅限于可改写的被称为RAM的存储器。如果信息存放量过多而导致堆栈超出了RAM的区域,程序将无法正常运行。

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