什么是單片機的子程序設(shè)計
子程序是模塊化程序設(shè)計的一種常用技巧,將完成某種特定任務(wù)的指令整合在一起,可以被重復(fù)使用,能提高編程效率。
子程序分為中斷服務(wù)處理子程序和普通功能性子程序兩種,其中:
(1)中斷服務(wù)處理子程序
中斷服務(wù)處理子程序可簡稱為中斷服務(wù)處理程序或中斷程序,用于處理單片機的中斷事件,只能被單片機硬件調(diào)用執(zhí)行,而不能通過子程序調(diào)用指令(ACALL或LCALL)調(diào)用執(zhí)行。中斷服務(wù)處理程序只能通過RETI指令返回。
(2)普通功能性子程序
普通功能性子程序必須通過子程序調(diào)用指令(ACALL或LCALL)調(diào)用執(zhí)行,并且只能通過RET指令返回。
子程序設(shè)計過程中需要注意:
1)RET指令和RETI指令分別用于功能性子程序和中斷服務(wù)處理程序的返回,不能相互替換使用。
2)子程序可能會與主程序共用一些資源(如寄存器和存儲器等),這些資源通常被稱為“現(xiàn)場”。為了不干擾主程序運行,子程序執(zhí)行前后應(yīng)保證“現(xiàn)場”不變。為此,進入子程序后需進行現(xiàn)場保護,子程序返回之前需進行現(xiàn)場恢復(fù)。現(xiàn)場保護的常用方法是通過堆棧操作指令PUSH將現(xiàn)場存入堆棧中,而恢復(fù)時用POP指令將現(xiàn)場從堆棧中取出。
3)主程序調(diào)用子程序時,需要將入口參數(shù)傳遞給子程序,而子程序返回前需要將出口參數(shù)(執(zhí)行結(jié)果)傳回主程序。
4)子程序的出口參數(shù)不能被當作現(xiàn)場進行保護。
5)子程序還可以調(diào)用其他子程序,即子程序嵌套。子程序嵌套時,同樣也存在現(xiàn)場保護和參數(shù)傳遞的問題。
本節(jié)將通過實例介紹普通功能性子程序的設(shè)計方法,中斷服務(wù)處理程序的設(shè)計方法將在下一章介紹。
1.延時類子程序
【例3-72】將例3-69中的延時程序改寫為子程序,并進行一次調(diào)用。
解:參考程序如下,其中DEALAY為由例3-69延時程序改寫的延時子程序。其中,RET指令的機器周期數(shù)為2,因此子程序DEALAY比例3-69程序的延時時間多兩個機器周期,即2μs。另外,子程序DEALAY沒有入口和出口參數(shù)。
2.數(shù)值計算類子程序
【例3-73】計算X2+Y2。要求:X和Y均為0~10的整數(shù),并分別存放于片內(nèi)RAM的40H和41H單元中,二次方和存于42H單元中;由子程序完成數(shù)據(jù)二次方的計算。
分析:本例的設(shè)計任務(wù)與例3-57基本一致,不同僅在于本例必須用子程序計算二次方;因此,本例的程序可以由例3-57的參考程序改編而得。
解:本例的參考程序及其說明如圖3-12所示。子程序SQRT通過查表法計算數(shù)據(jù)的二次方,其入口和出口參數(shù)均為累加器A。通過累加器或特殊功能寄存器在主程序和子程序之間傳遞參數(shù),是一種比較常用的參數(shù)傳遞方法,另外,也可以通過存儲單元或堆棧進行參數(shù)傳遞。SQRT子程序中對DPTR進行了保護,以免干擾主程序中其他與DPTR有關(guān)的操作,
而累加器A作為出口參數(shù)不能被保護,否則子程序結(jié)束后累加器的值將恢復(fù)為進入子程序之前的值。另外,特別需要注意的是,利用堆棧進行現(xiàn)場保護時必須遵守堆?!跋热牒蟪?,后入先出”的使用原則,即先“PUSH”的數(shù)據(jù)應(yīng)該后“POP”,反之亦然。
圖3-12例3-73參考程序及說明
3.碼制轉(zhuǎn)換類子程序
單片機中常用的碼制有ASCII碼和BCD碼,而單片機僅能識別和處理二進制數(shù),因此需要進行二進制數(shù)與ASCII碼和BCD碼轉(zhuǎn)換之間的轉(zhuǎn)換。
【例3-74】編寫將一位十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成ASCII碼的子程序,利用該子程序?qū)⒆止?jié)型數(shù)09AH的高、低半字節(jié)轉(zhuǎn)換為ASCII碼,并分別存入片內(nèi)RAM的31H和30H單元。
解:本例參考程序如下。在HASC子程序中,累加器A既是入口參數(shù),也是出口參數(shù),即該子程序執(zhí)行后累加器A的值被改變。