指令

单片机执行程序的过程，实际上就是执行我们所编制程序的过程。即逐条指令的过程。计算机每执行一条指令都可分为三个阶段进行。即取指令-----分析指令-----执行指令。

单片机执行程序的过程，实际上就是执行我们所编制程序的过程。即逐条指令的过程。计算机每执行一条指令都可分为三个阶段进行。即取指令-----分析指令-----执行指令。

取指令的任务是：根据程序计数器PC中的值从程序存储器读出现行指令，送到指令寄存器。

分析指令阶段的任务是：将指令寄存器中的指令操作码取出后进行译码，分析其指令性质。如指令要求操作数，则寻找操作数地址。

计算机执行程序的过程实际上就是逐条指令地重复上述操作过程，直至遇到停机指令可循环等待指令。

一般计算机进行工作时，首先要通过外部设备把程序和数据通过输入接口电路和数据总线送入到存储器，然后逐条取出执行。但单片机中的程序一般事先我们都已通过写入器固化在片内或片外程序存储器中。因而一开机即可执行指令。

下面我们将举个实例来说明指令的执行过程：

开机时，程序计算器PC变为0000H。然后单片机在时序电路作用下自动进入执行程序过程。执行过程实际上就是取出指令(取出存储器中事先存放的指令阶段)和执行指令(分析和执行指令)的循环过程。

伪指令不属于单片机的指令系统，而是由汇编器提供的指令，用于调整存储器中程序的位置、定义宏、初始化存储器等。AVR单片机的汇编器共提供18条伪指令（见附表）。
<center><img width="600" src="http://mcu.eetrend.com/files/2017-12/wen_zhang_/100009307-31433-36.jpg&…; alt="AVR单片机汇编器伪指令"></center>

其中，ORG、DB、DW、EQU读者比较熟悉，这里不再赘述。下面对部分伪指令加以说明。
　　
BYTE-保存单字节数据到SRAM中。BYTE伪指令仅用在数据存储器。为提供数据保存的位置，在BYTE前应有标号。在由CSEG、ESEG定义的代码段和E2PROM段中不能使用BYTE伪指令。
　　
格式LABEL：.BYTE表达式

单片机执行程序的过程，实际上就是执行我们所编制程序的过程。即逐条指令的过程。计算机每执行一条指令都可分为三个阶段进行。即取指令-----分析指令-----执行指令。

取指令的任务是：根据程序计数器PC中的值从程序存储器读出现行指令，送到指令寄存器。

分析指令阶段的任务是：将指令寄存器中的指令操作码取出后进行译码，分析其指令性质。如指令要求操作数，则寻找操作数地址。

计算机执行程序的过程实际上就是逐条指令地重复上述操作过程，直至遇到停机指令可循环等待指令。

一般计算机进行工作时，首先要通过外部设备把程序和数据通过输入接口电路和数据总线送入到存储器，然后逐条取出执行。但单片机中的程序一般事先我们都已通过写入器固化在片内或片外程序存储器中。因而一开机即可执行指令。

下面我们将举个实例来说明指令的执行过程：

开机时，程序计算器PC变为0000H。然后单片机在时序电路作用下自动进入执行程序过程。执行过程实际上就是取出指令(取出存储器中事先存放的指令阶段)和执行指令(分析和执行指令)的循环过程。

MCS- 51系列单片机的指令系统是一种简明高效的指令系统，其基本指令共有111条，其中单字节指令49条，双字节指令4'5条，三字节指令17条。如果按功能可以讲这些指令分为五类:数据传送类(29条)、算术操作类(24条)、逻辑操作类(24条)、控制转移类(17条)以及位变量操作类(17条)。对于反向设计而言，我们关心的不是它的各种具体指令的多少而是指令的寻址方式。所谓的寻址方式就是寻找确定参与操作的数的真正地址。MCS-51系列单片机的111条指令一共只采用了5种寻址方式。5种寻址方式以及它们的寻址空间如表1所示。
<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2017-08/wen_zhang_/100007260-23289-70.png&…; alt="基于EDA技术的8051单片机指令系统剖析"></center><center><i>表1：表寻址方式及寻址空间</i></center>

最近在基于51单片机编程的过程中出现了个很奇怪的问题 “程序执行中在寄存器EA=1，ET0=1，TR0=1条件下，单TF0=1时并没有执行中断”。在有过单片机中断编程经历者都知道当EA=1，ET0=1的条件下，满足TF0=1时，如果在此期间没有更高优先级的中断执行的情况下定时器中断0必定会产生中断响应。而在我所编写的程序中仅使用了定时器中断0，一个中断也就谈不上存在优先级问题。

经过我对自己程序的检查并对各教材中断程序对比发现我的程序中的一个问题：由于中断的不可控性决定其跳出中断返回主程序的不确定，而由于程序需要中断跳出后能跳到指定的地址。为了解决这个问题我在中断结束的地方直接用了无条件跳转指令“LJMP ADR16”其中ADR16是我想在中断结束后程序所运行的地址，而没有经过指令“RE”。

问题找到了这就意味着我的程序和其他程序不同的地方就是没有执行“RE”而直接跳出。

单片机的正常运行的前提，硬件是一方面，另一方面就是单片机需要执行的程序。大家都知道单片机会执行写好的程序，但是单片机从哪里开始读取指令，数据又被写在了哪里呢？

让我们从最开始的环节讲起。在单片机上电的瞬间，MCU的程序指针PC会被初始化为上电复位时的地址，从哪个地址处读取将要执行的指令，由此程序在MCU上开始执行（当然在调用程序的main之前，还有一系列其他的的初始化要做，如堆栈的初始化，不过这些很少回去修改）。PC在上电时，和MCU差不多，不过读取的是BIOS，有它完成了很多初始化操作，最后，调用系统的初始化函数，将控制权交给了操作系统，于是我们看到了Windows、Linux系统启动了。

如果将操作系统看作是在处理器上奔跑的一个大裸机程序（就是直接在硬件上跑的程序，因为操作系统就是直接跑在CPU上的，这样看待是可以的，不过这个裸机程序功能很多，很强大），那么操作系统的启动很像MCU程序的启动。前者有一个很大的初始化程序完成很复杂的初始化，后者有一段不长的汇编代码完成一些简单的初始化。这一点看，它们在流程上是很相似的。