3.3.5 程序转移类指令

 

计算机程序运行过程中，以PC累加l实现程序顺序执行，但在处理一些较复杂的控制系统时，需要发生程序转移，即改变PC的值将程序跳转到某个指定的地址再顺序执行，控制转移类指令可以改变PC的值，实现程序转移的目的。

MCS-51单片机的程序转移指令共14条，可进一步细分为无条件转移指令、条件转移指令、子程序调用指令等。另有位条件转移类指令，已在位操作指令中进行了介绍。所有程序转移类指令执行时间都是两个机器周期。

1．无条件转移指令

无条件转移指令的功能是当程序碰到该指令时，无条件转移到该指令提供的地址去。MCS-51有4条无条件转移指令，分别提供了不同的转移范围和转移方式。

（1）绝对（短）转移指令。

AJMP addr11         ;PC10～0←addr11

64KB程序存储器中页的具体划分如下。

0000H～07FFH、0800H～0FFFH、1000H～17FFH、1800H～1FFFH、2000H～27FFH、

2800H～2FFFH、3000H～37FFH、3800H～3FFFH、4000H～47FFH、4800H～4FFFH、

5000H～57FFH、5800H～5FFFH、6000H～67FFH、6800H～6FFFH、7000I～77FFH、

7800H～7FFFH、8000H～87FFH、8800H～8FFFH、9000H～97FFH、9800H～9FFFH、

A000H～A7FFH、A800H～AFFFH、B000H～B7FFH、B800H～BFFFH、C000H～C7FFH、

C800H～CFFFH、D000H～D7FFH、D800H～DFFFH、E000H～E7FFH、E800H～EFFFH、

F000H～F7FFH、F800H～FFFFH。

【例3-14】若在ROM中的07FDH和07FEH两地址单元处有一条AJMP指令，试问它向高地址方向跳转有无余地？

解：AJMP指令执行过程中，要求PC值的高5位不能发生变化。但是在执行本例的AJMP指令时PC内容已经等于是07FFH，若向高地址跳转就到0800H以后了，这样高5位地址就要发生变化，这是不允许的。换言之，07FFH是第0个2KB页面中的最后一个字节，因此从这里往高地址方向再无AJMP跳转的余地了。

上述表明，笼统地谈AJMP的跳转范围为2KB是不确切的，而应当说AJMP跳转的目的地址必须与AJMP后面一条指令位于同一个2KB页面范围之内。

（2）长转移指令。

LJMP addrl6          ;PC←addrl6

（3）短（相对）转移指令。

SJMP rel             ;PC←PC+2+rel

例如，LOOPl：SJMP LOOP2。

如LOOPl标号处地址为0100H，LOOP2标号处地址为0130H，则目标地址为0130H，偏移量rel=0130H-0100H-2H=2EH。

如LOOPl标号处地址为0100H，LOOP2标号处地址为00E4H，则目标地址为00E4H，偏移量rel=00E4H-0100H-2H=-1EH，用补码表示rel=0E2H。

（4）间接转移指令。

JMP @A+DPTR          ;PC←(A)+(DPTR)

该指令转移的目的地址是累加器A和DPTR的内容之和。该指令常用在分支程序中，又称为分支指令。通常将DPTR作为目标转移地址的基地址，根据A中不同的值实现程序的多分支转移。

例如，A=10H，DPTR=2000H，指令JMP@A+DPTR执行后，PC=2010H。也就是说，程序转移到2012H地址单元去执行。如A=20H，则转移到2022H地址单元执行。

【例3-15】要求当A=00H时，程序散转到KEY0；当A=01H时，散转到KEYI等。

解：据题意程序如下。

         CLR C                ;清进位位

       RLC A                ;累加器内容乘2

         MOV DPTR,#TABLE

JMP @A+DPTR

……

TABLE：AJMP KEY0

         AJMP KEYl

         AJMP KEY2

    ……

2．条件转移指令

条件转移是指程序发生转移是有条件的，若指令中所规定的条件满足，则程序发生转移，若不满足指令所规定的条件，则程序顺序执行。

条件转移指令发生转移时，都是以相对寻址方式得到目标地址，指令的执行过程是先进行条件判断，后决定程序的走向。指令的转移范围非常有限，仅为-128～+127共256。

（1）累加器为零（非零）转移指令。

JZ   rel                 ;若A=0则转移(PC←PC+2+rel)，若A≠0程序顺序执行

JNZ  rel                ;若A≠0则转移（PC←PC+2+rel），若A=0程序顺序执行

（2）减1非零转移指令。

DJNZ Rn,rel             ;Rn←Rn-1，若Rn≠0，则转移(PC←PC+2+rel)，

                         ;若Rn=0，则程序顺序执行

DJNZ dir,rel            ;dir←(dir)-1，若(dir)≠0，则转移(PC←PC+3+rel)，

                         ;若(dir)=0，则程序顺序执行

（3）两数不等转移指令。

    CJNE A,dir,rel      ;若A≠(dir)，则转移(PC←PC+3+-rel)，否则程序顺序执行

    CJNE A,#data,rel    ;若A≠#data，则转移(PC←PC+3+rel)，否则程序顺序执行

    CJNE@Ri,#data,rel   ;若((Ri))≠#data，则转移(PC←PC+3+rel)，否则程序顺序执行

例如，R2=23H，执行CJNE R2，#34H，$+08H指令后，程序转移到本条CJNE指令的首地址（$）加08H后的地址单元去执行。

（4）相对偏移量rel的求法。

在短转移和条件转移中，用偏移量rel和转移指令所处的地址值来计算转移的目的地址，rel是1字节补码值，如果rel是正数的补码，程序往前转移；如果rel是负数的补码，程序往回转移。

设本条转移指令的首地址为As，指令长Bn（2或3）字节，要转移到的地址为目的地址An，这三者之间的关系为：

                     rel=An-(As+Bn)

在已知源地址、目的地址和指令长度时，可由上述公式计算rel的大小。

【例3-16】一条短转移指令“SJMP rel”的首地址为2010H单元。求：①转移到目的地址为2020H单元的rel；②转移到目的地址为2000H单元的rel。

解：“SJMP rel”是双字节指令，故Bn=2，则由题意知，As=2010H。所以

① rel=(2020H-2010H-2)补=(0EH)_补=0EH   

② rel=(2000H-2010H-2)补=(-12H)_补=0EEH

在①中，rel是正数的补码，所以实现了向前（地址增大）方向的转移；在②中，rel是负数的补码，所以实现了向回（地址减小）方向的转移。

【例3-17】已知内部RAM的M1和M2单元中各有一个无符号8位二进制数，试编程比较它们的大小，并把大数送到MAX单元。

解：相应程序如下。

    MOV A,M1

    CJNE A,M2,LOOP

    LOOP :   JNC LOOPl

    MOV A,M2

    LOOP1:   MOV MAX,A

             RET

3．调用子程序及返回指令

子程序的调用和返回指令共有4条。

（1）调用子程序指令。

LCALL addrl6    ;PC←PC+3，  SP←SP+1，(SP)←PC_7～0

;SP←SP+1,(SP)←PC_15～8，PC←addrl6

ACALL addr11    ;PC←PC+2，  SP←SP+1，(SP)←PC_7～0

;SP←SP+1，(SP)←PC_15～8，PC_10～0←addr11

在程序设计时，通常把一些重复的操作或运算编成子程序独立出来以供调用。原来的程序称为主程序，主程序可以调用子程序。实现这种调用功能的指令称为调用指令。子程序通过子程序返回指令来实现程序返回。

LCALL指令可调用在64KB范围内所指定的子程序，为长调用指令，addrl6是子程序入口地址。执行时，先将断口地址（调用指令下面一条指令的地址）压入堆栈，然后将子程序入口地址装入PC，CPU转而执行子程序。

上述第二条指令ACALL为短调用指令（双字节指令），其执行过程类似LCALL指令。但是，由于指令只提供了11位子程序入口地址，因此被调用的子程序入口地址必须与调用指令ACALL的下一条指令的第一个字节位于相同的2KB存储区内。设addr11为a₁₀a₉a₈…a₂a₁a₀，则指令ACALL addr11的机器码为a₁₀a₉a₈10001a₇a₆a₅a₄a₃a₂a₁a₀。

（2）返回指令。

RET          ;PC_15～8←(SP),SP←SP-1

            ;PC_7～0←(SP),SP←SP-1

RETI        ;PC_15～8←(SP),SP←SP-1

            ;PC_7～0←(SP),SP←SP-1

第一条指令是子程序返回指令。指令的功能是：将堆栈内的断口地址弹出送入PC，使CPU返回到原断口地址处继续执行原程序。

第二条指令是中断返回指令。这条指令将堆栈内的断口地址弹出送入PC，使CPU返回到原断口地址处执行原程序，并清除内部相应的中断状态寄存器（该寄存器由CPU响应中断时置位）的内容。它只能用于中断服务程序。

返回指令置于子程序或中断服务程序的末尾，表示子程序或中断服务程序的结束。

4．空操作指令

NOP          ;PC←PC+1

这是一条单字节指令。该指令执行时，不作任何操作（即空操作），仅将程序计数器PC的内容加1，使CPU指向下一条指令继续执行程序。这条指令常用来产生一个机器周期的时间延迟。

5．程序转移类指令汇总

程序转移类指令汇总表如表3-6所示。

表3-6  程序转移类指令汇总表

续上表