什么是控制轉(zhuǎn)移指令？

控制轉(zhuǎn)移指令能夠改變單片機(jī)程序寄存器(PC)的值，即改變單片機(jī)從ROM中讀取指令的順序，從而改變程序執(zhí)行順序。控制轉(zhuǎn)移指令包括以下幾類：無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令、條件轉(zhuǎn)移指令和子程序調(diào)用及返回指令等。

1.無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令

轉(zhuǎn)移指令也稱為跳轉(zhuǎn)指令，其中無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令執(zhí)行時(shí)，程序必定發(fā)生跳轉(zhuǎn)，其指令語(yǔ)法格式見表3-10。

(1)長(zhǎng)轉(zhuǎn)移指令LJMP

LJMP指令的操作數(shù)是16位目標(biāo)地址值。指令執(zhí)行時(shí)該地址值被送入程序計(jì)數(shù)器PC，使得單片機(jī)從目標(biāo)地址所對(duì)應(yīng)的程序存儲(chǔ)器單元取指令，并執(zhí)行該指令。目標(biāo)地址值是16位的，可以指向64KB ROM地址空間的任何一個(gè)單元，即LJMP指令可以不受限制地跳轉(zhuǎn)到程序的任何位置。

【例3-44】LJMP指令。程序段如下：

程序分析：左側(cè)程序與右側(cè)程序的功能完全一致，即：程序?qū)⒃竭^(guò)指令“MOV A,#00H”直接跳轉(zhuǎn)到NEXT標(biāo)號(hào)處執(zhí)行“MOV A,#01H”指令;指令“LJMP NEXT”中的“NEXT”是指令“MOV A,#01H”的標(biāo)號(hào)地址，實(shí)際上等于“MOV A,#01H”在ROM中的存放地址。

需要指出的是：在實(shí)際程序設(shè)計(jì)時(shí)，跳轉(zhuǎn)指令中均以標(biāo)號(hào)地址代表目標(biāo)地址值;程序匯編時(shí)，匯編程序會(huì)自動(dòng)將標(biāo)號(hào)地址轉(zhuǎn)換成實(shí)際的目標(biāo)地址，不需要程序員計(jì)算。

(2)絕對(duì)轉(zhuǎn)移指令A(yù)JMP

在表3-10所示的AJMP功能解釋“(PC)←(PC)+2”中，“←”右側(cè)的PC值是AJMP指令在ROM中的存放地址，而AJMP指令長(zhǎng)度為2B，所以“←”左側(cè)的PC值是在ROM中緊鄰AJMP指令的下一條指令的存放地址，即AJMP指令的當(dāng)前PC值。另外，由AJMP功能解釋的第二部分“(PC)10~0←addr11”可知，AJMP指令跳轉(zhuǎn)時(shí)當(dāng)前PC的高5位(PC15~11)不變化，低11位(PC)10~0的變化范圍為211=2KB范圍內(nèi)，即(PC)10-0的取值范圍為0000000000B~11111111111B。

通常，單片機(jī)的64KB程序地址空間可以被劃分成32頁(yè)，每頁(yè)2KB，其中頁(yè)的編號(hào)(0~31，即00000B~11111B)也被稱為頁(yè)地址，而每頁(yè)內(nèi)存儲(chǔ)單元的編號(hào)(0~7FFH，即0000000000B~11111111111B)被稱為頁(yè)面內(nèi)地址。因此，可以說(shuō)AJMP指令的跳轉(zhuǎn)范圍是1個(gè)頁(yè)，該頁(yè)即是緊鄰AJMP指令的下一條指令所在的頁(yè)。

(3)相對(duì)轉(zhuǎn)移指令SJMP

SJMP指令中的地址偏移量rel是8位有符號(hào)數(shù)，其數(shù)值范圍是-128~+127。SJMP指令執(zhí)行時(shí)，首先，將SJMP指令的存儲(chǔ)地址加2，以獲得下一條指令的地址值，即當(dāng)前PC值;然后，將當(dāng)前PC值加上rel，從而使程序以當(dāng)前PC為中心發(fā)生-128~+127個(gè)字節(jié)范圍內(nèi)的跳轉(zhuǎn)。正因?yàn)镾JMP的跳轉(zhuǎn)范圍與當(dāng)前PC值有關(guān)，其跳轉(zhuǎn)范圍是相對(duì)而非絕對(duì)的，所以該指令屬于相對(duì)轉(zhuǎn)移指令。

【例3-46】SJMP指令。程序段如下：

程序分析：SJMP指令執(zhí)行后，程序?qū)⒅苯犹D(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)NEXT處執(zhí)行。與例3-45相似，SJMP指令的跳轉(zhuǎn)范圍是有限的，一定要注意跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)地址是否符合跳轉(zhuǎn)范圍的要求。

(4)散轉(zhuǎn)指令JMP

散轉(zhuǎn)指令JMP通常用于多分支程序設(shè)計(jì)，該指令將累加器A中的8位無(wú)符號(hào)數(shù)與數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR中的16位無(wú)符號(hào)數(shù)相加，相加的結(jié)果作為轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址送入PC中，使程序跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)地址所對(duì)應(yīng)的ROM單元取指令并執(zhí)行指令。JMP指令不改變累加器A和DPTR的值，也不影響任何標(biāo)志位。

(5)空操作指令NOP

NOP指令執(zhí)行時(shí)，除了使程序計(jì)數(shù)器(PC)的內(nèi)容加1及執(zhí)行下一條指令外，沒有其他作用。NOP指令可以用于延時(shí)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)程序執(zhí)行時(shí)間的微調(diào)。

2.條件轉(zhuǎn)移指令

條件轉(zhuǎn)移指令僅當(dāng)某一特定條件被滿足時(shí)才跳轉(zhuǎn)，否則順序執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令的下一條指令。

(1)累加器A判0轉(zhuǎn)移指令JZ和JNZ

JZ和JNZ指令可以判斷累加器A中的數(shù)是否為0，常用于比較數(shù)值大小的程序中，根據(jù)比較結(jié)果確定后續(xù)程序的執(zhí)行順序。JZ和JNZ指令的差別是前者在累加器A為0時(shí)跳轉(zhuǎn)，而后者在累加器A不為0時(shí)跳轉(zhuǎn)。

(2)位判斷轉(zhuǎn)移指令JC和JNC

JC和JNC指令能判斷進(jìn)位標(biāo)志位(CY)是否為1，與累加器A判0轉(zhuǎn)移指令相似，也常用于比較數(shù)值大小的程序中，根據(jù)比較的結(jié)果確定程序后續(xù)執(zhí)行的順序。JC和JNC的差別是，JC指令在CY為1時(shí)跳轉(zhuǎn)，而JNC在CY為0時(shí)跳轉(zhuǎn)。

(3)位判斷轉(zhuǎn)移指令JB、JNB與JBC

與JC和JNC指令相似，JB、JNB與JBC也用于判斷位數(shù)據(jù)的狀態(tài)。不同的是，這三條指令所判斷的位可以是包括進(jìn)位標(biāo)志位(CY)在內(nèi)的任意一個(gè)可以按位尋址的位。JB和JNB指令分別在所判斷位為1和為0時(shí)跳轉(zhuǎn)，而JBC指令與JB指令唯一的差別是JBC會(huì)在跳轉(zhuǎn)的同時(shí)將被判斷的位清0。

(4)比較不相等轉(zhuǎn)移指令CJNE

CJNE指令可比較指令中前兩個(gè)無(wú)符號(hào)操作數(shù)是否相等，如果不相等則跳轉(zhuǎn)。實(shí)際上，該指令隱含執(zhí)行了一個(gè)減法運(yùn)算，即：目的操作數(shù)(即第1個(gè)操作數(shù))-源操作數(shù)(即第2個(gè)操作數(shù))，并且若目的操作數(shù)小于源操作數(shù)，則(CY)=1，否則(CY)=0。在CJNE指令執(zhí)行后，可以進(jìn)一步根據(jù)CY的值來(lái)判斷CJNE指令中前兩個(gè)操數(shù)的大小關(guān)系。另外，隱含執(zhí)行的減法操作不改變CJNE指令的前兩個(gè)操作數(shù)的值。

(5)減1不為0轉(zhuǎn)移指令DJNZ

DJNZ指令用于控制循環(huán)次數(shù)。該指令執(zhí)行時(shí)，首先將指令中的第1個(gè)操作數(shù)減1，然后判斷減1的結(jié)果是否為0，若為0則跳轉(zhuǎn)，否則不跳轉(zhuǎn)。

3.子程序調(diào)用及返回指令

程序中經(jīng)常需要完成一些重復(fù)性的操作，為了減少代碼錄入工作量、縮短程序長(zhǎng)度和降低程序修改及維護(hù)的成本，可將這些重復(fù)性操作的指令塊編制成為子程序。子程序可以被調(diào)用指令調(diào)用并執(zhí)行，也可以通過(guò)返回指令結(jié)束運(yùn)行。子程序調(diào)用指令和返回指令的語(yǔ)法格式見表3-12。

對(duì)比無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令(見表3-10)與調(diào)用指令可以發(fā)現(xiàn)，這兩類指令都可以使程序發(fā)生轉(zhuǎn)移(即跳轉(zhuǎn))，其差別是：調(diào)用指令將目標(biāo)地址(addr16或addr11)送入PC前，會(huì)將返回地址壓入到堆棧之中。所謂返回地址是指緊鄰調(diào)用指令的下一條指令在ROM中的存放地址，即“(PC)←(PC)+2”中“←”左側(cè)的PC值，而“←”右側(cè)的PC值是調(diào)用指令本身的存放地址。

調(diào)用指令將返回地址壓入堆棧的目的是：在子程序返回時(shí)，可以通過(guò)返回指令(RET或

RETI)將返回地址從堆棧中取出并送入程序指針計(jì)數(shù)器(PC)，從而使程序返回并執(zhí)行調(diào)用指令的下一條指令。由此可知，轉(zhuǎn)移指令的目標(biāo)是使程序發(fā)生跳轉(zhuǎn)，而調(diào)用指令不但使程序跳轉(zhuǎn)，而且還要與返回指令配合使子程序運(yùn)行結(jié)束后返回。

RET指令和RETI指令的差別是：①RETI比RET多了一個(gè)“清除中斷狀態(tài)寄存器”操作，即通知CPU中斷已處理完畢，可以開放與該中斷同級(jí)別的中斷，以確保中斷系統(tǒng)的邏輯正確性，專用于中斷程序的返回;②RET指令僅用于一般子程序返回。切記RET和RETI指令不能互換使用。