Giáo trình Vi điều khiển - Chương 8: Các lệnh một bít và lập trình

Nội dung text: Giáo trình Vi điều khiển - Chương 8: Các lệnh một bít và lập trình

1. CHƯƠNG 8 Các lệnh một bít và lập trình 8.1 Lập trình với các lệnh một bít. Trong hầu hết các bộ vi xử lý (BVXL) thì dữ liệu được truy cập theo từng byte. Trong các bộ vi xử lýnh địa chỉ theo byte này thì các nội dung của một thanh ghi, bộ nhớ RAM hay cổng đều phải được truy cập từng byte một. Hay nói cách khác, lượng dữ liệu tối thiểu có thể được truy cập là một byte. Ví dụ, trong bộ vi xử lý Pentium cổng vào/ ra (I/O) được định hướng theo byte, có nghĩa là để thay đổi một bít thì ta phải truy cập toàn bộ 8 bít. Trong khi đó có rất nhiều ứng dụng thì ta phải chỉ cần thay đổi giá trị của một bít chẳng hạn như là bật hoặc tắt một thiết bị. Do vậy khả năng đánh địa chỉ đến từng bít của 8051 rất thích hợp cho ứng dụng này. Khả năng truy cập đến từng bít một thay vì phải truy cập cả byte làm cho 805 trở thành trong những bộ vi điều khiển (BVĐK) 8 bít mạnh nhất trên thị trường. Vậy những bộ phận nào của CPU, RAM, các thanh ghi, cổng I/O hoặc ROM là có thể đánh địa chỉ theo bít được. Vì ROM chỉ đơn giản dữ mã chương trình thực thi nên nó không cần khả năng đánh địa chỉ theo bít. Tất cả mọi mã lệnh đều định hướng theo byte chỉ có các thanh ghi, RAM và các cổng I/O là cần được đánh địa chỉ theo bít. Trong 8051 thì rất nhiều vị trí của RAM trong một số thanh ghi và tất cả các cổng I/O là có thể đánh địa chỉ theo từng bít. Dưới đây ta chỉ đi sâu vào từng phần một. 8.1.1 Các lệnh một bít. Các lệnh dùng các phép tính một bít được cho ở bảng 8.1. Trong phần này chúng ta làm về các lệnh này và đưa ra nhiều ví dụ về cách sử dụng chúng, các lệnh một bít khác mà chỉ liên quan đến cờ nhớ CY (Cary Flag) sẽ làm ở mục khác. Bảng 8.1: Các lệnh một bít của 8051 Lệnh Chức năng SETB bít Thiết lập bít (bít bằng 1) CLR bít Xoá bít về không (bít = 0) CPL bít Bù bít (bít = NOT bít) JB bít, đích Nhảy về đích nếu bít = 1 JNB bít, đích Nhảy về đích nếu bít = 0 JBC bít, đích Nhảy về đích nếu bít = 1 và sau đó xoá bít 8.1.2 Các cổng I/O và khả năng đánh địa chỉ theo bít. Bộ vi điều khiển 8051 có bốn cổng I/O 8 bít là P0, P1, P2 và P3. Chúng ta có thể truy cập toàn bộ 8 bít hoặc theo một bít bất kỳ mà không làm thay đổi các bít khác còn lại. Khi truy cập một cổng theo từng bít, chúng ta sử dụng các cú pháp “SETB Y, Y” với X là số của cổng 0, 1, 2 hoặc 3, còn Y là vị trí bít từ 0 đến 7 đối với các bít dữ liệu đo đến 7. Ví dụ “SETB P1.5” là thiết lập bít cao số 5 của cổng 1. Hãy nhớ rằng D0 là bít có nghĩa thấp nhất LSB và D7 là bít có nghĩa là cao nhất MSB. Xem ví dụ 8.1. Ví dụ 8.1: Viết các chương trình sau: a) Tạo một sóng vuông (hàm xung vuông) với độ đầy xung 50% trên bít 0 của cổng 1. b) Tạo một hàm xung vuông với 66% độ đầy xung trên bít 3 của cổng 1. Lời giải:
2. b) SETB DA7H, e) CLR 0F2H, f) SETB OE7H Lời giải a) SETB 86H là dành cho SETB P0.6 b) CLR 87H là dành cho CLR P0.7 c) SETB 92H là dành cho SETB P1.2 d) SETB 0A7H là dành cho SETB P2.7 e) CLR 0F2H là dành cho CLR D2 của thanh ghi B f) SETB 0E7H là dành cho SETB ACC.7 (bít D7 của thanh ghi A) 8.1.3 Kiểm tra một bít đầu vào. Lệnh JNB (nhảy nếu bít = 0) và JB (nhảy nếu bít bằng 1) cũng là các phép thao tác đơn bít được sử dụng rộng rãi. Chúng cho phép ta hiển thị một bít và thực hiện quyết định phụ thuộc vào việc liệu nó là 0 hay là 1. Ví dụ 8.3: Giả sử bít P2.3 là một đầu vào và biểu diễn điều kiện của một lô. Nếu nó bật lên 1 thì có nghĩa là lô nóng. Hãy hiển thị liên tục, mỗi khi nó lên cao thì hãy gửi một xung cao-xuống-thấp (Aigh-to-low) đến cổng P1.5 để bật còi báo. Lời giải: HERE: JNB P2.3, HERE ; Duy trì hiển thị cao. SETB P1.5 ; Thiết lập P1.5 = 1 CLR P1.5 ; Thực hienẹ chuyển xung từ cao-xuống-thấp Các lệnh JNB và JB có thể được dùng đối với các bít bất kỳ của các cổng I/O 0, 1, 2 và 3 vì tất cả các cổng này đều có khả năng đánh địa chỉ theo bít. Tuy nhiên, cổng 3 hầu như để dùng cho các tín hiệu ngắt và truyền thông nối tiếp và thông thường không dùng cho bất cứ vào/ ra theo bít hoặc theo byte nào. Điều này sẽ được bàn ở chương 10 và 11. 8.1.4 Các thanh ghi và khẳ năng đánh địa chỉ theo bít. Trong tất cả các cổng I/O đều có khả năng đánh địa chỉ theo bít thì các thanh ghi lại không được như vậy. Ta có thể nhìn thấy điều đó từ hình 8.1: Chỉ thanh gh B, PSW, IP, IE, ACC, SCON và TCON là có thể đánh địa chỉ theo bít, ở đây ta sẽ tập trung vào các thanh ghi A, B và PSW còn các thanh ghi khác sẽ đề cập ở các chương sau. Từ hình 8.1 hãy để ý rằng cổng PO được gán địa chỉ bít 80H-87H. Còn đại chỉ bít 88-8FH được gán cho thanh ghi TCON. Cuối cùng địa chỉ bít F0-F7H được gán cho thanh ghi B. Xét ví dụ 8.4 và 8.5 về việc sử dụng các thanh ghi này với khả năng đánh địa chỉ theo bít.
3. MOV B, # 2 ; Gán B = 2 JNB ACC 0, YES ; DO của thanh ghi A có bằng 0? INC A ; Nếu có thì nhảy về YES YES: DiV AB ; Nếu là sô lẻ thì tăng lên 1 để thành chẵn ; Chia A/B Ví dụ 8.5: Hãy viết đoạn chương trình để kiểm tra xem các bít 0 và 5 của thanh ghi B có giá trị cao không? Nếu không phải thì đặt chúng lên 1 và lưu vào thanh ghi bộ. Lời giải: JNB OFOH, NEXT-1 ; Nhảy về NEXT-1 nếu B.0 = 0 SETB OFOH ; Đặt B.0 = 1 NEXT-1: JNB OF5H, NEXT-2 ; Nhảy về NEXT-2 nếu B.5 = 0 SETB OF5H ; Đặt B.5 = 1 NEXT-2: MOV RO, B ; Cắt thanh ghi B CY AC - - RS1 RS0 OV - - P RS1 RS0 Register Bank Address 0 0 0 00H - 07H 0 1 1 08H - 0FH 1 0 2 10H - 17H 1 1 3 18H - 1FH Hình 8.2: Các bít của thanh ghi PSW. Như đã nói ở chương 2, trong than ghi PSW có hai bít dành riêng để chọn các bảng thanh ghi. Khi RESET thì bằng 0 được chọn, chúng ta có thể chọn các băng bất kỳ khác bằng cách sử dụng khả năng đánh địa chỉ theo bít của PSW. Ví dụ 8.6: Hãy viết chương trình để lưu thanh ghi tích luỹ vào R7 của băng 2. Lời giải: CLR PSW.3 SETB PSW.4 MOV R7.A Ví dụ 8.7: Trong khi có hai lệnh JNC và JC để kiểm tra bít cờ nhớ CY thì lại không có các lệnh cho bít cờ tràn (0V) làm thế nào để ta có thể viết mã kiểm tra 0V. Lời giải: Cờ 0V là bít PSW.2 của thanh ghi PSW. PSW là thanh ghi có thể đánh địa chỉ theo bít, do vậy ta có thể sử dụng lệnh sau để kiểm tra cờ 0V: JB PSW.2, TARGET ; Nhảy về TARGET nếu 0V = 1 8.15 Vùng nhớ RAM có thể đánh địa chỉ theo bít. Trong 128 byte RAM trong của 8051 thì chỉ có 16 byte của nó là có thể đánh địa chỉ theo bít được. Phần còn lại được định dạng byte. Các cùng RAM có thể đánh địa chỉ theo bít là 20H đến 2FH. Với 16 byte này của RAM có thể cung cấp khả năng đánh địa chỉ theo bít là 128 bít, vì 16 × 8 = 128. Chúng được đánh địa chỉ từ 0 đến 127. Do vậy, những địa chỉ bít từ 0 đến 7 dành cho byte đầu tiên, vị trí RAM trong 20H và các bít từ 8 đến OFH là địa chỉ bít của byte thứ hai của vị trí RAM trong 21H v.v Byte cuối cùng của 2FH có địa chỉ bít từ 78H đến 7FH (xem hình 8.3). Lưu ý rằng các vị trí RAM trong 20H đến 2FH vừa có thể đánh địa chỉ theo byte vừa có thể đánh địa chỉ theo bít.
4. 10. Thanh ghi TCON có thể đánh địa chỉ theo bít (đúng sai) 8.2 Các phép toán một bít với cờ nhớ CY. Ngoài một thực tế là cờ nhớ CY được thay đổi bởi các lệnh lô-gíc và số học thì trong 8051 còn có một số lệnh mà có thể thao tác trực tiếp cờ nhớ CY. Các lệnh này được cho trong bảng 8.3. Trong các lệnh được chỉ ra sau trong bảng 8.3 thì chúng ta đã trình bày công dụng của lệnh JNC, CLR và SETB trong nhiều ví dụ trong một số chương trước đây. Dưới đây ta tiếp tục làm quen với một số ví dụ về cách sư dụng một số lệnh khác từ bảng 8.3. Một số lệnh cho trong bảng 8.3 làm việc với các phép toán lô-gíc AND và OR. Các ví dụ ở mục này sẽ chỉ ra cách sử dụng chúng như thế nào? Ở chương tiếp theo chúng ta sẽ chỉ ra nhiều ví dụ hơn về việc sử dụng của các lệnh đơn trong phạm vi các ứng dụng thực tế. Bảng 8.3: Các lệnh liên quan đến cờ nhớ CY Lệnh chức năng SETB C Thực hiện (tạo) CY = 1 CLR C Xoá bít nhớ CY = 0 CPL C Bù bít nhớ MOV b, C Sao chép trạng thái bít nhớ vào vị trí bít b = CY MOV C, b Sao chép bít b vào trạng thái bít nhớ CY = b JNC đích Nhảy tới đích nếu CY = 0 JC đích Nhảy tới đích nếu CY = 1 ANL C. bít Thực hiện phép AND với bít b và lưu vào CY ANL C./ bít Thực hiện phép AND với bít đảo và lưu vào CY ORL C. bít Thực hiện phép OR với bít và lưu vào CY ORL C./ bít Thực hiện phép OR với bít đảo và lưu vào CY Ví dụ 8.10: Hãy viết một chương trình để lưu cất trạng thái của các bít P1.2 và P1.3 vào vị trí nhớ tương ứng trong RAM 6 và 7. Lời giải: MOV C, P1.2 ; Lưu trạng thái P1.2 vào CY. MOV 06, C ; Lưu trạng thái CY vào bít 6 của RAM MOV C, P1.3 ; Lưu trạng thái P1.2 vào CY MOV 07, C ; Lưu trạng thái CY vào vị trí RAM 07 Ví dụ 8.11: Giả sử vị trí nhớ 12H trong RAM giữ trạng thái của việc có điện thoại hay không. Nếu nó ở trạng thái cao có nghĩa là đã có một cuộc gọi mới vì nó được kiểm tra lần cuối. Hãy viết một chương trình để hiển thị “có lời nhắn mới” (“New Message”) trên màn hình LCD nếu bít 12H của RAM có giá trị cao. Nếu nó có giá trị thấp thì LCD hiển thị “không có lời nhắn mới” (“No New Message”). Lời giải: MOV C, 12H ; Sao trạng thái bít 12H của RAM vào CY JNC NO ; Kiểm tra xem cờ CY có giá trị cao không. MOV DPTR, # 400H ; Nếu nó nạp địa chỉ của lời nhắn. LCAL DISPLAY ; Hiển thị lời nhắn. SJMP NEXT ; Thoát NO: MOV DSTR, #420H ; Nạp địa chỉ không có lời nhắn. LCAL DISPLAY ; Hiển thị nó.
5. MOV A, PX MOV A, P2 Chuyển dữ liêuj ở chân P2 vào ACC JNB PX.Y, JNB P2.1, đích Nhảy tới đích nếu, chân P2.1 = 0 JB PX.Y, JB P1.3, đích Nhảy đích nếu, chân P1.3 = 1 MOV C, PX.Y MOV C, P2.4 Sao trạng thái chân P2.4 vào CY 8.3.2 Đọc chốt cho cổng đầu ra. Một số lệnh nội dung của một chốt cổng trong thay cho việc đọc trạng thái của một chân ngoài. Bảng 8.5 cung cấp danh sách những lệnh này. Ví dụ, xét lệnh “ANL P1, A”. Trình tự thao tác được thực hiện bởi lệnh này như sau: 1. Nó đã chốt trong của một cổng và chuyển dữ liệu đó vào trong CPU. 2. Dữ liệu này được AND với nội dung của thanh ghi A. 3. Kết quả được ghi ngược lại ra chốt cổng. 4. Dữ liệu tại chân cổng được thay đổi và có cùng giá trị như chốt cổng. Từ những bàn luận trên ta kết luận rằng, các lệnh đọc chốt cổng thường đọc một giá trị, thực hiện một phép tính (và có thể thay đổi nó) sau đó ghi ngược lại ra chốt cổng. Điều này thường được gọi “Đọc-sửa-ghi”, (“Read-Modify-Write”). Bảng 8.5 liệt kê các lệnh đọc-sửa-ghi sử dụng cổng như là toán hạng đích hay nói cách khác, chúng ta chỉ được dùng cho các cổng được cấu hình như các cổng ra. Bảng 8.5: Các lệnh đọc một chốt (Đọc-sửa-ghi). giả lệnh Ví dụ ANL PX ANL P1, A ORL PX ORL P2, A XRL PX XRL P0, A JBC PX.Y, đích JBC P1.1, đích CPL PX CPL P1.2 INC PX INC P1 DEC PX DEC P2 DJN2 PX.Y, đích DJN2 P1, đích MOV PX.Y, C MOV P1.2, C CLR PX.Y CLR P2.3 SETB PX.Y SETB P2.3 Lưu ý: Chúng ta nên nghiên cứu phần C2 của phụ lục Appendix C nếu ta nối phần cứng ngoài vào hệ 8051 của mình. Thực hiện sai các chỉ dẫn hoặc nối sai các chân có thể làm hỏng các cổng của hệ 8051. 8.4 Tóm lược. Chương này đã mô tả một trong các đặc tính mạnh nhất của 8051 là phép toán một bít. Các phép toán một bít này cho phép lập trình viên thiết lập, xoá, di chuyển và bù các bít riêng rẽ của các cổng, bộ nhớ hoặc các thanh ghi. Ngoài ra có một số lệnh cho phép thao tác trực tiếp với cờ nhớ CY. Chúng ta cũng đã bàn về các lệnh đọc các chân cổng thông qua việc đọc chốt cổng. 8.5 Các câu hỏi kiểm tra. 1. Các lệnh “SETB A”, “CLR A”, “CPL A” đúng hay sai? 2. Các cổng vào/ ra nào và các thanh ghi nào có thể đánh địa chỉ theo bít. 3. Các lệnh dưới đây đúng hay sai? Đánh dấu lệnh đúng. a) SETB P1 e) SETB B4 b) SETB P2.3 f) CLR 80H c) CLR ACC.5 g) CLR PSW.3 d) CRL 90H h) CLR 87H