Chuong3 lập trình hợp ngữ

1. Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm
CHƯƠNG III: LẬP TRÌNH HỢP NGỮ
VÀ TÓM TẮT TẬP LỆNH
I. LẬP TRÌNH HỢP NGỮ:
Hợp ngữ (assembly language) là ngôn ngữ của máy tính có vị trí ở giữa
ngôn ngữ máy và ngôn ngữ cấp cao. Các ngôn ngữ cấp cao như Pascal, C sử dụng
các từ và các phát biểu dễ hiểu hơn. Ngôn ngữ máy (machine language) là ngôn
ngữ ở dạng số nhị phân của máy tính. Một chương trình viết bằng ngôn ngữ máy là
một chuỗi các byte nhị phân biểu diễn các lệnh mà máy tính thực thi được.
Hợp ngữ thay thế các mã nhị phân của ngôn ngữ máy bằng các mã gợi nhớ
giúp ta dễ nhớ và dễ lập trình hơn.
Ex : lệnh cộng có mã nhị phân là "10110011" được hợp ngữ thay thế bằng
mã gợi nhớ ADD
Một chương trình viết bằng hợp ngữ không thể được thực thi trực tiếp. Sau
khi được viết xong chương trình này phải được dịch thành ngôn ngữ máy.
Một chương trình viết bằng hợp ngữ là chương trình viết dưới dạng các ký
hiệu, các mã gợi nhớ … trong đó mỗi phát biểu tương ứng với một lệnh của ngôn
ngữ máy.
Mỗi dòng lệnh được chia thành các trường cách biệt nhau bởi khoảng trắng
hoặc Tab. Khuôn dạng tổng quát của mỗi dòng lệnh như sau:
[ label: ] mnemonic [ operand ][,operand ][, … ] [;comment]
Label: nhãn
Mnemonic: mã gợi nhớ
Operand: toán hạng
Comment: chú thích
a. Trường nhãn:
Nhãn là một loại ký hiệu và được nhận dạng bằng dấu ":" ( kết thúc nhãn).
Nhãn phải được bắt đầu bằng một ký tự chữ, dấu hỏi "?", dấu nối dưới "_" và tiếp
15

2. Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm
theo phải là các ký tự chữ, các số, dấu "?", dấu "_". Nhãn có thể dài tối đa là 31 ký
tự ở dạng chữ thường hoặc chữ in. Nhãn không được trùng với các từ khóa (các mã
gợi nhớ, các chỉ dẫn, các toán tử hoặc các ký hiệu tiền định nghĩa).
b. Trường mã gợi nhớ:
Mã gợi nhớ là các ký hiệu biểu diễn cho các lệnh. Trường mã gợi nhớ của
lệnh theo sau trường nhãn.
Ex : MOV, ANL, SETB ….
c. Trường toán hạng:
Trường toán hạng theo sau trường mã gợi nhớ. Trường này chứa địa chỉ hoặc
dữ liệu mà lệnh sẽ sử dụng. Một nhãn có thể được dùng để biểu thị địa chỉ của dữ
liệu. Các khả năng của trường toán hạng phụ thuộc vào thao tác. Có thao tác không
có toán hạng (ex: lệnh RET, NOP...) trong khi các thao tác khác cho phép nhiều
toán hạng cách nhau bởi dấu phẩy.
d. Trường chú thích:
Các ghi chú dùng để làm rõ chương trình được đặt trong trường chú thích ở
cuối dòng lệnh. Các chú thích được bắt đầu bằng dấu ";". Các chú thích có thể
chiếm nhiều dòng riêng và cũng phải bắt đầu bằng dấu ";". Các chương trình con
và các phần có kích thước lớn của chương trình thường bắt đầu bởi một khối chú
thích bao gồm nhiều dòng chú thích để giải thích các đặt trưng của chương trình.
II. TÓM TẮT TẬP LỆNH:
Cũng như các bộ vi xử lý 8 bit các lệnh của 8051 có các opcode 8 bit, do vậy
số lệnh có thể lên đến 256 lệnh (thực tế có 255 lệnh, 1 lệnh không được định nghĩa).
Ngoài opcode một số lệnh còn có thêm 1 hoặc 2 byte nữa cho dữ liệu hoặc địa chỉ.
Tập lệnh có 139 lệnh 1 byte, 92 lệnh 2 byte và 24 lệnh 3 byte .
1. CÁC KIỂU ĐỊNH ĐỊA CHỈ:
Các kiểu định địa chỉ là phần cần thiết cho toàn bộ tập lệnh của mỗi một bộ
vi xử lý, bộ vi điều khiển. Các kiểu định địa chỉ cho phép ta xác định rõ nguồn và
đích của dữ liệu theo nhiều cách khác nhau phụ thuộc vào tình huống lập trình, có
8 kiểu định địa chỉ:
 Thanh ghi (register)
16

3. Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm
 Trực tiếp (direct)
 Gián tiếp (indirect)
 Tức thời (immediate)
 Tương đối (relative)
 Tuyệt đối (absolute)
 Dài (long)
 Chỉ số (index)
1.1. ĐỊNH ĐỊA CHỈ THANH GHI:
Kiểu định địa chỉ thanh ghi được ký hiệu là Rn, trong đó n có giá trị từ 0-7,
A, DPTR, PC, C và cặp thanh ghi AB.
Ex: ADD A, R7
Có 4 dãy thanh ghi nhưng ở một thời điểm chỉ có một dãy tích cực. Các dãy
thanh ghi chiếm 32 byte đầu tiên của RAM dữ liệu trên chip (00H-1FH). Để chọn
dãy thanh ghi tích cực ta tác động lên các bit RS1, RS0 của từ trạng thái chương
trình PSW. Khi hệ thống được reset thì dãy thanh ghi 0 mặc định được tích cực.
1.2. ĐỊNH ĐỊA CHỈ TRỰC TIẾP:
Kiểu định địa chỉ trực tiếp được sử dụng để truy xuất các biến nhớ hoặc các
thanh ghi trên chip.
Ex: MOV A, 55H
MOV P1, A (P1 có địa chỉ 90H)
1.3. ĐỊNH ĐỊA CHỈ GIÁN TIẾP:
Kiểu định địa chỉ gián tiếp được nhận biết nhờ vào ký tự @ đặt trước R0
hoặc R1. Các thanh ghi R0 và R1 có thể hoạt động như là các con trỏ và nội dung
của chúng chỉ ra địa chỉ trong RAM nơi mà dữ liệu được đọc hay ghi. Ta cần đến
kiểu định địa chỉ gián tiếp khi ta duyệt các vị trí liên tiếp trong bộ nhớ.
Ex: Thực hiện việc xóa tuần tự RAM nội từ địa chỉ 60H-7FH
MOV R0,#60H
LOOP: MOV @R0,#0
INC R0
17

4. Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm
CJNE R0, #80H, LOOP (tiếp tục)
1.4. ĐỊNH ĐỊA CHỈ TỨC THỜI:
Khi toán hạng nguồn là một hằng số thay vì là một biến, hằng số này có thể
đưa vào lệnh và đây là byte dữ liệu tức thời. Các toán hạng tức thời được nhận biết
nhờ vào ký tự # đặt trước chúng. Toán hạng này có thể là một hằng số học, một biến
hoặc một biểu thức số học sử dụng các hằng số.
Ex : MOV A, #12
MOV DPTR, #8000H
1.5. ĐỊNH ĐỊA CHỈ TƯƠNG ĐỐI:
Kiểu định địa chỉ tương đối chỉ được sử dụng cho các lệnh nhảy. Một địa
chỉ tương đối (còn được gọi là offset) là một giá trị 8 bit có dấu. Giá trị này được
cộng với bộ đếm chương trình để tạo ra địa chỉ của lệnh tiếp theo cần được thực
thi.
Ex : SJMP THERE
DJNE …
CJNE …
Định địa chỉ tương đối có ưu điểm là cung cấp cho chúng ta mã không phụ
thuộc vào vị trí, nhưng lại có điểm bất lợi là các đích nhảy bị giới hạn trong phạm vi
từ -128 byte đến 127 byte.
1.6. ĐỊNH ĐỊA CHỈ TUYỆT ĐỐI:
Kiểu định địa chỉ tuyệt đối chỉ được sử dụng với các lệnh ACALL và AJMP.
Đây là các lệnh 2 byte cho phép rẽ nhánh chương trình trong không gian 2K hiện
hành của bộ nhớ chương trình. Để không bị giới hạn ta có thể sử dụng lệnh LCALL,
LJMP.
Ex : LOOP:
LCALL GIAI_MA
LJMP LOOP
1.7. ĐỊNH ĐỊA CHỈ DÀI:
Kiểu định địa chỉ dài chỉ được dùng cho các lệnh LCALL và LJMP các lệnh
3 byte này chứa địa chỉ đích 16 bit. Lợi ích của lệnh này là sử dụng hết toàn bộ
18

5. Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm
không gian nhớ chương trình 64K, nhưng lại có điểm bất lợi là lệnh dài đến 3 byte.
1.8. ĐỊNH ĐỊA CHỈ CHỈ SỐ:
Kiểu định địa chỉ chỉ số sử dụng một thanh ghi nền (hoặc bộ đếm chương
trình hoặc con trỏ dữ liệu) và một offset (thanh chứa A) tạo thành dạng địa chỉ hiệu
dụng cho lệnh JMP hoặc lệnh MOVC.
Ex: MOVC A, @A+<base reg>
JMP @A+DPTR
2. CÁC LOẠI LỆNH:
Các lệnh của 8051 được chia làm 5 nhóm:
 Nhóm lệnh số học
 Nhóm lệnh logic
 Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu
 Nhóm lệnh xử lý bit
 Nhóm lệnh rẽ nhánh
Ghi chú :
Rn: địa chỉ thanh ghi R0-R7
direct: địa chỉ 8 bit trong RAM nội (00H-0FH)
@Ri: địa chỉ gián tiếp sử dụng thanh ghi R0 hoặc R1
source: toán hạng nguồn - có thể là Rn, direct hoặc @Ri
destination: toán hạng đích - có thể là Rn, direct hoặc @Ri
#data: hằng số 8 bit ( Binary, Decimal, Hexa)
#data 16: hằng số 16 bit
bit: địa chỉ trực tiếp của một bit
rel: địa chỉ tương đối (offset) 8 bit
ex: nhãn
addr11: địa chỉ 11 bit trong trang hiện hành
addr16: địa chỉ 16 bit
19

6. Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm
2.1. CÁC LỆNH SỐ HỌC:
ADD A, source : cộng toán hạng nguồn với A
ADD A, #data
ADDC A, source : cộng toán hạng nguồn với A và cờ nhớ
ADDC A, #data
SUBB A, source : trừ bớt A bởi toán hạng nguồn và số mượn (cờ nhớ)
SUBB A, #data
INC A : tăng thanh ghi A một đơn vị
INC source
DEC A : giảm thanh ghi A một đơn vị
INC DPTR : tăng thanh ghi DPTR một đơn vị
MUL AB : nhân A với B
DIV AB : chia A bởi B (A chứa thương số, B chứa số dư)
DA A : hiệu chỉnh thập phân thanh ghi A
2.2. CÁC LỆNH LOGIC:
ANL A, source : AND
ANL A, #data
ANL direct, A
ANL direct, #data
ORL A, source : OR
ORL A, #data
ORL direct, A
ORL direct, #data
XRL A, source : XOR
XRL A, #data
XRL direct, A
XRL direct, #data
CLR A : xóa thanh ghi A
CPL A : lấy bù A
RL A : quay trái A (MSB=>LSB)
20

7. Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm
RLC A : quay trái A với cờ C
RR A : quay phải A ( LSB=>MSB)
RRC A : quay phải A với cờ C
SWAP A : hoán đổi hai nibble (hai nửa 4 bit)
2.3. CÁC LỆNH DI CHUYỂN DỮ LIỆU :
MOV A, source : di chuyển toán hạng nguồn đến toán hạng đích
MOV A, #data
MOV dest, A
MOV dest, source
MOV dest, #data
MOV DPTR, #data16
MOVC A, @A+DPTR : di chuyển từ bộ nhớ chương trình
MOVC A, @A+PC
MOVX A, @Ri : di chuyển từ bộ nhớ dữ liệu
MOVX A, @DPTR
MOVX @Ri, A
MOVX @DPTR, A
PUSH direct : cất vào stack
POP direct : lấy ra từ stack
XCH A, source : trao đổi các byte
XCHD A, @Ri : trao đổi các digit thấp
2.4. CÁC LỆNH THAO TÁC TRÊN BIT :
CLR C : xóa bit
CLR bit
SETB C : set bit bằng 1
SETB bit
CPL C : lấy bù bit
CPL bit
ANL C, bit : AND bit với C
ANL C, /bit : AND (NOT bit) với C
21

8. Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm
ORL C, bit : OR bit với C
ORL C, /bit : OR (NOT bit) với C
MOV C, bit : di chuyển bit đến bit
MOV bit, C
JC rel : nhảy nếu C bằng 1
JNC rel : nhảy nếu C bằng 0
JB bit, rel : nhảy nếu bit bằng 1
JNB bit, rel : nhảy nếu bit bằng 0
JBC bit, rel : nhảy nếu bit bằng 1 rồi xóa bit
2.5. CÁC LỆNH RẼ NHÁNH:
ACALL addr11 : gọi chương trình con
LCALL addr16
RET : quay về từ chương trình con
RETI : quay về từ trình phục vụ ngắt
AJMP addr11 : nhảy
LJMP addr16
SJMP rel
JMP @A+DPTR
JZ rel : nhảy nếu A bằng 0
JNZ rel : nhảy nếu A khác 0
CJNE A, direct, rel : so sánh và nhảy nếu không bằng
CJNE A,#data, rel
CJNE Rn,#data, rel
DJNZ Rn, rel : giảm và nhảy nếu khác không
DJNZ direct, rel
NOP : không làm gì
III. CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH:
1. TỔ CHỨC CHƯƠNG TRÌNH:
Các phần của chương trình được sắp xếp theo trình tự sau :
 Các phép gán
22

9. Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm
 Các lệnh khởi động (thiết lập timer, ngắt, nạp các giá trị ban đầu …)
 Thân chính của chương trình
 Các chương trình con
 Các định nghĩa hằng dữ liệu (DB và DW)
Gán:
Việc định nghĩa các hằng số bằng phát biểu gán làm cho chương trình dễ đọc
và bảo trì hơn. Các hằng số được dùng trong suốt chương trình bằng cách thay thế
các giá trị bằng các ký hiệu đã được gán. Khi chương trình được dịch thì các giá trị
tương ứng được thay thế cho các ký hiệu.
Chương trình con:
Khi các chương trình trở nên lớn, ta phải chia nhỏ các thao tác lớn và phức
tạp thành các thao nhỏ và đơn giản. Các thao tác nhỏ và đơn giản này được lập trình
thành các chương trình con. Các chương trình con được bắt đầu bằng một nhãn và
kết thúc bằng lệnh RET hoặc RETI.
Các chỉ dẫn:
Các chỉ dẫn là các lệnh đối với trình dịch hợp ngữ.
 ORG: chỉ dẫn ORG dùng để thiết lập một gốc mới của chương trình
cho các phát biểu theo sau.
Ex : ORG 0000H
ORG 0030H
 END: là chỉ dẫn thông báo cho trình dịch hợp ngữ biết đã kết thúc
chương trình nguồn. END là phát biểu cuối cùng của chương trình.
 EQU (equate): chỉ dẫn EQU gán giá trị số cho tên của ký hiệu được
định nghĩa.
Ex : N27 EQU 27
HERE EQU $
DATA EQU 50H
 BIT : chỉ dẫn BIT gán giá trị bit vào tên của ký hiệu.
Ex : MOTOR BIT P0.0
23

10. Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm
 DB : chỉ dẫn DB dùng để gán một hằng số vào bộ nhớ chương trình,
các biểu thức theo sau có thể là một chuỗi của một hay nhiều giá trị
byte. Chỉ dẫn DB cho phép chuỗi ký tự (đặt trong hai dấu nháy đơn)
dài hơn hai ký tự, mỗi ký tự trong chuỗi được biến đổi thành mã
ASCII. Nếu có một nhãn được dùng, nhãn được gán địa chỉ của byte
đầu tiên.
Ex : SQUARES: DB 0, 1, 4, 9, 16, 25
MESSAGE: ' LAC HONG UNIVERSITY ', 0
; chuỗi ký tự kết thúc bởi 0
2. LƯU ĐỒ THUẬT GIẢI:
Lưu đồ thuật giải là các cộng cụ thường dùng cho các giai đoạn khởi đầu
của lập trình hợp ngữ. Lưu đồ thuật giải là công cụ trực quan giúp ta dễ dàng trình
bày và hiểu chương trình hợp ngữ một cách hệ thống. Lưu đồ thuật giải cho phép
một yêu cầu được mô tả dưới dạng "điều gì phải được thực hiện" hơn là "thực hiện
điều đó bằng cách nào". Các ký hiệu thường dùng nhất cho việc lập lưu đồ bao
gồm:
: khối quyết định, khối này thường đặt ra các câu hỏi cho các
câu trả lời có (Yes) hay không (No).
: mũi tên chỉ đường đi của chương trình
: khối xử lý
: khối xuất/nhập
: điểm bắt đầu hoặc kết thúc chương trình
: chương trình con
: kết nối qua trang
24

11. Tài liệu tham khảo TH. Vi xử lý GVHD: Trần Hoài Tâm
Ex: Hãy viết một chương trình xóa các thanh ghi trong RAM nội từ địa chỉ
50H-60H.
Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật
Chương trình:
MOV R0, #50H
MOV A, #0
LOOP:
MOV @R0, A
INC R0
CJNE R0, #61H, LOOP
END
25