AVR單片機(jī)原理及應(yīng)用：AVR單片機(jī)狀態(tài)寄存器SREG

1、AVR單片機(jī)原理及應(yīng)用關(guān)于狀態(tài)寄存器SREG 1 狀態(tài)寄存器SREG(MCS51類似的寄存器為程序狀態(tài)字PSW，有進(jìn)位/借位CY, 輔助進(jìn)位AC, 用戶標(biāo)志F0, 溢出OV, 奇偶標(biāo)志P等)其各標(biāo)志位意義如下：全局中斷觸發(fā)禁止位，為中斷總控制開關(guān)。將其清除，則禁止一切中斷（但在異步工作方式下的 T/C2 的中斷喚醒MCU功能除外）：通用標(biāo)志位，可將一對(duì)程序執(zhí)行起重要作用（或常用）的標(biāo)志位放在此處，通過對(duì)它測(cè)試，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行不同功能。如：可用BLD指令將T標(biāo)志位76543210 $3F($5F)ITHSVNZC送至寄存器某位，或用BST指令將寄存器某位存于T標(biāo)志位，實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)判斷：半進(jìn)位標(biāo)志位，指

2、示加、減運(yùn)算時(shí)，低四位向高四位產(chǎn)生的進(jìn)(借)位。以其與進(jìn)位C配合，可實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制加減法運(yùn)算軟件調(diào)整(DAA)功能；或用于十進(jìn)制數(shù)增(如數(shù)字鐘)調(diào)整場(chǎng)合：符號(hào)標(biāo)志位，在正常運(yùn)算條件下（，不溢出），即運(yùn)算結(jié)果最高位作為符號(hào)是正確的。而當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí)，此時(shí) 已不能正確指示運(yùn)算結(jié)果之正負(fù)，但 仍是正確的。對(duì)于單(或多)字節(jié)有符號(hào)數(shù)據(jù)來說，執(zhí)行減法或比較操作之后，標(biāo)志能正確指示參與相減或比較的兩個(gè)數(shù)的大?。阂绯鰳?biāo)志位，模補(bǔ)碼(即符號(hào)數(shù))加、減運(yùn)算溢出之標(biāo)志，溢出表示運(yùn)算結(jié)果超過了符號(hào)數(shù)所能表示的范圍(-128+127)。加法溢出表現(xiàn)為正正負(fù)，或負(fù)負(fù)正；減法溢出表現(xiàn)為正負(fù)負(fù)，或負(fù)正正。溢出時(shí)，運(yùn)算結(jié)果最高位（

3、即 ）取反才是真正的結(jié)果符號(hào)。例如： $30$50$80，正正負(fù)，溢出$80$90$10，負(fù)負(fù)正，也為溢出：負(fù)數(shù)標(biāo)志位，直接取自運(yùn)算結(jié)果最高位。時(shí)運(yùn)算結(jié)果為負(fù)，否則為正。但溢出時(shí)不能表示真實(shí)結(jié)果（見上條對(duì)溢出標(biāo)志的說明）。：零標(biāo)志位，用以標(biāo)示數(shù)據(jù)算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算結(jié)果是否為零，或多字節(jié)數(shù)據(jù)算術(shù)運(yùn)算（包括比較）結(jié)果是否為零。運(yùn)算（比較）結(jié)果為零（即所有位都清除）時(shí)，標(biāo)志置位。就字節(jié)型數(shù)據(jù)運(yùn)算結(jié)果來說，的邏輯表達(dá)式為/R7/R6/R5/R4/R3/R2/R1/R0：進(jìn)/借位標(biāo)志位，標(biāo)志加法產(chǎn)生的進(jìn)位，或減法產(chǎn)生的借位。多字節(jié)加、減法（包括比較）運(yùn)算時(shí)，通過將產(chǎn)生的進(jìn)位或借位提供給高位字節(jié)，以實(shí)現(xiàn)多

4、字節(jié)正確相加或相減。也是判斷相減（比較）兩個(gè)無符號(hào)數(shù)大小的標(biāo)志。多字節(jié)移位操作時(shí)以傳遞銜接。對(duì)全部標(biāo)志位都可進(jìn)行置位、清位操作；都可檢測(cè)各標(biāo)志位，以檢測(cè)結(jié)果決定程序走向，引出繁多的條件轉(zhuǎn)移指令。標(biāo)志位很重要，對(duì)運(yùn)算結(jié)果的判斷處理，要以相應(yīng)標(biāo)志位為依據(jù)。它們也是分支、循環(huán)走向的路標(biāo)。初學(xué)者因?yàn)椴皇煜ぶ噶钕到y(tǒng)，編程時(shí)要時(shí)時(shí)檢索各指令功能及其執(zhí)行后對(duì)標(biāo)志位的影響，故要熟記才能提高編程的速度和質(zhì)量。例:ADD運(yùn)算時(shí)各標(biāo)志位定義對(duì)于其它指令，C,Z,V,H定義式可能不同2 執(zhí)行指令對(duì)標(biāo)志位的影響各類指令對(duì)標(biāo)志位的影響歸納如下：位加減法（包括帶/不帶進(jìn)（借）位的加、減法，以及求補(bǔ)和帶/不帶借位比較等）指令

5、，影響標(biāo)志位 。 字加/減立即數(shù)（063）指令和求反指令不影響標(biāo)志位。 增、減指令不影響標(biāo)志位和。 邏輯運(yùn)算指令都不影響標(biāo)志位和，但清除溢出標(biāo)志位。其中CLR指令還清除標(biāo)志位、，并使。關(guān)于狀態(tài)寄存器SREG 邏輯左移和循環(huán)左移指令同位加法指令一樣影響標(biāo)志位 。邏輯右移和循環(huán)右移指令以及算術(shù)右移指令都不影響半進(jìn)位標(biāo)志 ，但由于這些指令的特殊性，對(duì)標(biāo)志位的影響面可進(jìn)一步縮小或可簡(jiǎn)化。如算術(shù)右移指令不影響標(biāo)志位和 ，并使 ；邏輯右移指令清除標(biāo)志位，使 等等。 轉(zhuǎn)移指令中除中斷返回指令RETI會(huì)置位全局中斷控制標(biāo)志位外，其他指令都不影響標(biāo)志位。 數(shù)據(jù)傳送指令如不向狀態(tài)寄存器SREG輸出數(shù)據(jù)，對(duì)標(biāo)志位無

6、影響。 位操作指令只影響作為操作對(duì)象的標(biāo)志位。關(guān)于狀態(tài)寄存器SREG 關(guān)于狀態(tài)寄存器SREG3 標(biāo)志位與運(yùn)算結(jié)果的關(guān)系運(yùn)算時(shí)，計(jì)算機(jī)按二進(jìn)制(或十六進(jìn)制)逐位運(yùn)算得到結(jié)果，但會(huì)給出相應(yīng)標(biāo)志，以讓用戶判斷結(jié)果是否正確。一般地，無符號(hào)數(shù)運(yùn)算結(jié)果是否正確只需看C和Z，而符號(hào)數(shù)運(yùn)算要看N、V、(S)和Z。(半進(jìn)位標(biāo)志H主要用于十進(jìn)制運(yùn)算調(diào)整)例1：加法 $30 + $50 = $80 運(yùn)算后C=0, Z=0, N=1, V=1, S=0作為無符號(hào)數(shù)加法時(shí), C=0(無進(jìn)位), 結(jié)果正確作為符號(hào)數(shù)加法時(shí)，V=1(溢出), N=1(負(fù)數(shù))，不正確，應(yīng)軟件修正(如用2個(gè)字節(jié)表示, S=0, 應(yīng)為正數(shù) $00

7、80)3 標(biāo)志位與運(yùn)算結(jié)果的關(guān)系例2：$80 + $90 = $10運(yùn)算后，C=1, Z=0, N=0, V=1, S=1作為無符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí)，C=1(有進(jìn)位)應(yīng)加到高字節(jié)，否則結(jié)果不正確作為符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí)， V=1(溢出), N=0(正數(shù))，不正確，應(yīng)軟件修正(如用2個(gè)字節(jié)表示, S=1, 應(yīng)為負(fù)數(shù) $FF10)-128 + -112 = -240例3：$EB + $CA = $B5運(yùn)算后，C=1, Z=0, N=1, V=0, S=1, H=1作為無符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí)，C=1(有進(jìn)位)應(yīng)加到高字節(jié)，否則結(jié)果不正確作為符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí)， V=0(未溢出), N=1(負(fù)數(shù))，S=1(=N), 結(jié)果正確，不必

8、修正(-21 + -54 = -75)關(guān)于狀態(tài)寄存器SREG 4 用軟件實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制加、減法調(diào)整子程序的設(shè)計(jì)方法（即軟件DAA）計(jì)算機(jī)采用的十進(jìn)制操作數(shù)一般為壓縮型8421 BCD 碼.每個(gè) BCD 代表位十進(jìn)制數(shù)，每位BCD碼共存于同一字節(jié)單元中。BCD運(yùn)算涉及狀態(tài)寄存器中的進(jìn)位和半進(jìn)位 ，它們分別為高、低位 BCD的進(jìn)（借）位。在進(jìn)行 BCD碼的加減運(yùn)算時(shí)，計(jì)算機(jī)是按二進(jìn)制數(shù)對(duì)待的，因此會(huì)產(chǎn)生與十進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則不相符合的情況：關(guān)于狀態(tài)寄存器SREG 當(dāng)產(chǎn)生進(jìn)(借)位(或)時(shí)，該進(jìn)(借)位等于16（對(duì)涉及的一位BCD碼而言），而在十進(jìn)制運(yùn)算時(shí)應(yīng)等于10，二者相差6。 可能產(chǎn)生非法 BCD 碼（A

9、F）。產(chǎn)生原因有二：一是在十進(jìn)制加法運(yùn)算時(shí)，該產(chǎn)生進(jìn)位而按二進(jìn)制運(yùn)算卻不能產(chǎn)生進(jìn)位，使和成為非法 BCD 碼；二是相減產(chǎn)生借位時(shí)，借位應(yīng)為10而按二進(jìn)制運(yùn)算為16，使差多并可能使差變?yōu)榉欠˙CD碼。軟件 DAA 即為糾正以上“錯(cuò)誤”而設(shè)。從以上說明看到，“糾錯(cuò)”的方法是做加減調(diào)整以及解決相關(guān)問題。關(guān)于狀態(tài)寄存器SREG (1)加法DAA經(jīng)實(shí)踐考察，BCD碼加法運(yùn)算可產(chǎn)生以下種情況，注意這里講的進(jìn)位是對(duì)和的泛指。 不須調(diào)整。特點(diǎn)是既不產(chǎn)生進(jìn)位，也不產(chǎn)生非法，如$22$11$33。 產(chǎn)生非法BCD，必須對(duì)非法BCD加調(diào)整。特點(diǎn)是BCD碼相加后不產(chǎn)生進(jìn)位，但加調(diào)整后產(chǎn)生進(jìn)位，如$36$37$6D，加

10、$06調(diào)整后變?yōu)?73（產(chǎn)生半進(jìn)位）。$68$87$EF，加$66調(diào)整后變?yōu)?155（產(chǎn)生進(jìn)位和半進(jìn)位）等。關(guān)于狀態(tài)寄存器SREG 產(chǎn)生進(jìn)位，必須加調(diào)整。特點(diǎn)是BCD碼相加只產(chǎn)生進(jìn)位，不會(huì)同時(shí)產(chǎn)生非法BCD碼；而加調(diào)整后既不會(huì)再產(chǎn)生進(jìn)位（而是清除了原來的進(jìn)位），也不會(huì)產(chǎn)生非法BCD。例$99$99$132，進(jìn)位和半進(jìn)位都置位，故加$66來調(diào)整：$32$66$98，并要恢復(fù)進(jìn)位。綜合以上種情況，得出下面加法DAA之實(shí)現(xiàn)方法：首先保存BCD碼相加后的狀態(tài)寄存器SREG（保存其中的進(jìn)位和半進(jìn)位，分別稱為Co和 Ho），再將BCD碼之和加上立即數(shù)$66，產(chǎn)生出新的進(jìn)位Cn和半進(jìn)位Hn。關(guān)于狀態(tài)寄存器S

11、REG 若Co、Cn中有一個(gè)置位(只能有一個(gè))，說明高位BCD滿足調(diào)整條件并調(diào)整完畢；否則為不夠調(diào)整條件，應(yīng)減$60恢復(fù)。若Ho、Hn中有一個(gè)置位(只能有一個(gè))，說明低位BCD滿足調(diào)整條件并調(diào)整完畢；否則為不夠調(diào)整條件，應(yīng)減恢復(fù)。程序中是將新舊進(jìn)位、半進(jìn)位對(duì)應(yīng)或起來，只對(duì)或結(jié)果進(jìn)行判斷。注意，軟件DAA功能既要保證本字節(jié)壓縮BCD碼相加值的正確性，又要保證對(duì)高位BCD產(chǎn)生進(jìn)位的正確性，故要將 CoCn 的結(jié)果返還給SREG中的進(jìn)位，使下一步能正確實(shí)現(xiàn)高位字節(jié)BCD帶進(jìn)位加。ADDAA為BCD 碼相加調(diào)整子程序，使用寄存器 R16作為工作單元，使用 R17、R6兩個(gè)寄存器作為輔助工作單元，所有調(diào)整工作都在R16中進(jìn)行關(guān)于狀態(tài)寄存器SREG 關(guān)于狀態(tài)寄存器SREG (2)減法DAA由實(shí)踐可知，減法DAA要比加法來得簡(jiǎn)單：只須對(duì)產(chǎn)生借位（泛指和 ）的BCD碼進(jìn)行調(diào)整。BCD碼減法運(yùn)算，只有以下兩種情況： 不產(chǎn)生借位，不須調(diào)整，如$2