MCS-51单片机寻址方式详解

寻址方式

1. 寻址空间

   • 对程序存储器，片外数据存储器都是以字节为单位寻址的。而对片内数据存储器，有些存储单元既可以字节为单位寻址，又可以位为单位寻址。位地址空间包括特殊功能寄存器SFR中能被8整除的寄存器地址中的88个位地址。格式如下：

     SFR	位地址	字节地址
     A	E7~E0	E0H
     B	F7~F0	F0H

     特殊功能寄存器：（MSB:最高有效位–Most S Bit)

     • A(ACC) -> E0H
     • B -> F0H
     • PSW：程序状态字 -> D0H
     • SP：堆栈指针 ->
     • DPTR：数据指针（由DPH和DPL组成，DPH是高位，DPL是低位）->
     • P0_{P3：P0口锁存器}P3口锁存器 ->
     • IP：中断优先级控制寄存器 ->
     • IE：中断允许级控制寄存器 ->
     • TMOD：定时器/计数器方式控制寄存器（Time MOD) ->
     • TCON：定时器/计数器控制寄存器（Time CON）->
     • TH0:定时器/~0（高字节）->
     • TL0 ->
     • TH1 ->
     • TL1 ->
     • SCON：串行口控制寄存器
     • SBUF：串行口数据缓冲器
     • PCON：电源控制寄存器（Power CON）

   • 一共有22个特殊功能寄存器，其中有11个特殊功能寄存器由于字节地址正好能被8整除，所以既可以按字节寻址，又可以按位寻址，不带括号。剩余的11个寄存器只能按字节地址进行寻址。

   • 位地址空间还包括片内数据存储器地址20H~2FH区间内的128个位地址字节地址和位地址对应如下：

     字节地址	位地址
     2FH	7F~79
     ~	~
     20H	07~00

2. 符号注释

   • Rn：当前选中的工作寄存器组R0_R7（n=07)。它在RAM中的地址由PSW中的R0和R1决定【RAM有四个工作寄存器区，刚好由0,1决定】
   • Ri：当前选中的工作寄存器组中可以作为地址指针的两个工作寄存器R0,R1。片内的地址通过计算可得。
   • # data：8位立即数。其中"#"是立即寻址符，符号后面的数是立即数。
   • # data 16：16位立即数
   • direct :8位片内RAM（包括SFR）的直接地址。
   • addr 11：11位目的地址
   • addr 16：16位目的地址
   • rel：相对地址，用于相对转移指令，书写源程序时，rel一般用符号表示，汇编程序自动计算rel的偏移量。
   • bit：片内RAM或SFR的直接寻址位地址
   • @：寄存器间接寻址符
   • /：位操作命令中，表示对该为先取反再参与操作，但不影响该原位原值

3. 立即寻址

   MOV A,#45H ;MOV DPTR,#DATA
   ;机器代码 74（PC) 45
   

   PC_74

   PC+1_45

   A_45

4. 直接寻址

   • 由指令直接给出参加操作的数的字节地址。由于操作数地址只能以8位数指定。所以直接寻址方式只能在SFR和RAM的低128字节地址空间进行寻址

   • MOV A,45H;该指令中，直接给出了操作数的地址45H，实际参加的数就在45H单元中。
     

     PC

     E5

     PC+1

     45H

     片内RAM

     2F

     A

     • 注意：指令助记符中的direct是操作数所在的存储单元地址，由2位16进制数表示。当直接地址为SFR中某个寄存器的地址时，direct既可以用SFR的实际地址，也可以用SFR的名字符号（通常使用后者），有利于增强程序的可读性。

       PUSH DPH;机器码：C0 83
       PUSH 83H;机器码：C0 83
       ;利用直接寻址的方式访问累加器A的时候，应该用ACC(或0EH)表示累加器A,以免与寄存器寻址混淆。
       PUSH A;错误
       PUSH ACC;正确
       

5. 寄存器寻址

   • 寄存器寻址是由指令指出某一个寄存器的内容为操作数。在寄存器寻址方式的指令中，寄存器用寄存器名来表示。对选定的工作寄存器区中的R0~R7、累加器A,B,DPTR以及进位CY中的数进行操作，当前工作寄存器组的选择，由PSW的RS1和RS2来指定。

   • MOV A,R3;将R3中的数给累加器A;
     ;机器代码 EB
     ;指令操作码为EBH,其二进制形式为11101011，即操作码的低三位为011，表示工作寄存器R1~R3的地址.
     ;流程图如图
     

     58

     11101011

     PC

     片内RAM

     R3_13H

     累加器A

   • 执行结果：累加器A中的内容为58H,R3（13H)中的内容不变

6. 寄存器间接寻址

   • 这种寻址方式中，指令操作数所指定的寄存器中存放的是操作数的地址，而不是操作数本身。在MSC-51中，可以作为寄存器间接寻址有工作寄存器R0、R1和堆栈指示器SP以及数据指针DPTR

   • 当寻址片内RAM低于128或者片外低于256字节时，可以使用R0或R1。采用DPTR作为间接地址寄存器，可以寻址片外64K的数据存储器。

   • 例如：

     MOV A,@R0
     ;机器代码：11100110
     ;设工作寄存器为第0组，R0中存放5EH，它为片内RAM的一个存储单元，其中的内容是78H.执行指令后，再将78H传送给累加器A.
     

     注意：在使用@R0,@R1对片外RAM的0000H~00FFH单元进行寻址的时候，应该先将P2口置为0输出

7. 变址寻址（基址寄存器+变址寄存器间接寻址）

   • 变址寻址方式以PC或DPTR作为基址寄存器，存放操作数的基本地址。累加器A为变址寄存器，存放被寻址操作数地址相对于基地址的偏移量，该偏移量为1字节无符号数。操作数的有效地址为：

     有效地址=基址寄存器PC(或DPTR)+A 表现为A=PC+A

     MOVC A,@A+DPTR
     ;机器代码：93
     ;设累加器A=47H,DPTR=2000H,(2047H)=5CH,该指令是将操作数的有效地址2047H单元中的内容传送给累加器A.指令执行后，A=5CH
     

8. 相对寻址

   • 相对地址是仅用于相对转移指令的一种寻址方式。这种寻址方式是要寻找指令地址，而不是数，即寻找下一条要执行指令的地址。相对寻址的有效地址为：

     D=PC+rel

     式子中，rel是相对地址。相对地址的机器码称为偏移量disp,rel=disp+b。若转移指令为二字节，则b=2，若转移指令为三字节，则b=3。

     偏移量为一字节二进制补码数，取值为-128~+127。对应的相对地址取值范围容易计算。

     JC 18H
     ;机器代码：40 16（18-2）
     ;这是一个二字节指令，它是以进位标志CY为条件的相对转移指令。若CY等于0，则不转移，PC=PC=2,顺序往下执行；若CY等于1，则以PC当前内容（+2）与机器代码的第二字节数相加，结果得到转移指令的目的地址PC.
     

9. 位寻址

   • 位寻址仅用于位操作指令的一种寻址方式，它是指对片内RAM位寻址区和某些可以位寻址的特殊功能寄存器（11个）进行位操作的寻址。在进行位操作时，首先借助于进位标志CY作为位操作累加器。当位地址与直接寻址中的字节地址形式完全一样的时候，主要有操作码加以区分。

   • SETB 3AH
     ;RAM可寻址区内位地址3AH是片内RAM中27H单元中的第二位。若设(27H)=00H,执行SETB操作后，第二项的值置为1，变为00000100B,此时(27H)=04H.