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基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,第3章 CPU12指令系統(tǒng),3.1概述 3.2 CPU12匯編指令的格式和符號說明 3.2.1 操作碼和操作數(shù) 3.2.2 數(shù)據(jù)類型 3.2.3數(shù)據(jù)表示方法 3.2.4寄存器和存儲器表示法 3.3 尋址方式(Addressing Mode) 3.3.1隱含/固有尋址(Inherent Addressing，INH) 3.3.2立即尋址(Immediate Addressing，IMM) 3.3.3直接尋址(Direct Addressing，DIR) 3.3.4擴(kuò)展尋址(Extended Addressing，EXT) 3.3.5相對尋址(Relative Addressing，REL ) 3.3.6變址尋址(Indexed Addressing，IDX) 3.4 S12匯編指令系統(tǒng) 3.4.1數(shù)據(jù)傳送指令 3.4.2算術(shù)運(yùn)算指令 3.4.3邏輯運(yùn)算指令 3.4.4高級函數(shù)指令 3.4.5 程序控制指令 3.4.6 CPU控制指令,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,第3章 CPU12指令系統(tǒng),3.1概述 基本概念回顧 指令：計算機(jī)能直接識別和執(zhí)行的命令，即每個有效的編碼組。 指令系統(tǒng)：一種計算機(jī)CPU所能執(zhí)行的全部指令的集合。 指令助記符(instruction mnemonic symbol)：用一組有一定含義的字符表示的指令，一般采用相關(guān)的英文單詞縮寫。 匯編語言源程序：利用指令助記符編寫的程序。 操作碼(Opcode)：規(guī)定一條指令完成何種操作。 操作數(shù)(Operand)：指令所完成操作的對象。 3.2 CPU12匯編指令的格式和符號說明 3.2.1 操作碼和操作數(shù) CPU12指令組成：(前導(dǎo)字節(jié))+操作碼(+后隨字節(jié)+擴(kuò)展字節(jié)) 后置字節(jié)提供了一定形式的變址尋址、傳送、交換和循環(huán)的基址寄存器和偏移量的符號等信息。 擴(kuò)展字節(jié)包含有附加的程序信息，例如地址、偏移量和立即數(shù)等。,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.2 CPU12匯編指令的格式和符號說明(2),3.2.2 數(shù)據(jù)類型 CPU12支持8種數(shù)據(jù)類型：位數(shù)據(jù)(1位)；5位帶符號整數(shù)；8位帶/無符號整數(shù)；字節(jié)型組合BCD數(shù)(8位)；9位帶符號整數(shù)；16位帶/無符號整數(shù)；16位有效地址；32位帶/無符號整數(shù)。 3.2.3數(shù)據(jù)表示方法 十進(jìn)制整數(shù)可直接使用；16進(jìn)制數(shù)在數(shù)字前面加“$”；二進(jìn)制數(shù)前加“%”；立即數(shù)應(yīng)在數(shù)據(jù)前加“#”。 3.2.4寄存器和存儲器表示法 寄存器用名稱表示，不分大小寫；M(Memory location)表示由指令有效地址指向的8位存儲單元；R(Result)表示算術(shù)或邏輯運(yùn)算結(jié)果；I(Intermediate result)表示算術(shù)或邏輯運(yùn)算的中間結(jié)果。寄存器和存儲器符號加下標(biāo)“n”時，表示是它的第n位；16位寄存器符號后加下標(biāo)“H”或“L”時，表示其高位字節(jié)或低位字節(jié)。 M:M+1表示16位存儲器，由M和M+1相鄰兩個存儲單元組成。MM+3表示32位存儲器，由4個相鄰的存儲單元M、M+1、M+2、M+3組成；(M:M+1)表示兩個相鄰存儲單元的內(nèi)容組成的1個字，(M)為高位字節(jié)，(M+1)為低位字節(jié)；符號( )表示內(nèi)容，如M(X)、M(SP)分別是由變址寄存器X和堆棧指針SP所指向的存儲單元，M(y+3)是由變址寄存器Y加3后指向的存儲單元。,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.3 尋址方式(1),尋址：尋找操作數(shù)地址的過程。 有效地址(effective address)：操作數(shù)所在的地址。 尋址方式(Addressing Mode)：通過確定操作數(shù)所在的位置(地址)，提取操作數(shù)的方法。 CPU12共有6類尋址方式，即固有尋址、立即尋址、直接尋址、擴(kuò)展尋址、相對尋址和變址尋址。 3.3.1 隱含/固有尋址(Inherent Addressing，INH) 固有尋址：有效地址包含在操作碼中，也稱為隱含尋址(Implied addressing)，又因?yàn)椴僮鲾?shù)總是處于CPU的寄存器之中，還稱為寄存器尋址(Register addressing)。 特征：在指令助記符中會出現(xiàn)寄存器的名稱，有時在助記符中甚至連寄存器的名稱都不出現(xiàn)。 3.3.2 立即尋址(Immediate Addressing，IMM) 立即尋址：指令的操作數(shù)是一個8位或16位二進(jìn)制數(shù)。 指令中出現(xiàn)的操作數(shù)稱為立即數(shù)，為了與直接地址相區(qū)別，立即數(shù)前必須加“#”號。立即尋址常用來給寄存器賦值。 3.3.3 直接尋址(Direct Addressing，DIR) 直接尋址：指令中直接給出操作數(shù)地址的尋址方式。 3.3.4 擴(kuò)展尋址(Extended Addressing，EXT) 擴(kuò)展尋址：指令中直接給出操作數(shù)完整16位地址的尋址方式。,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.3 尋址方式(2),3.3.5 相對尋址(Relative Addressing，REL) 相對尋址只出現(xiàn)在相對轉(zhuǎn)移指令(relative branch instruction)中。 相對尋址：當(dāng)前的PC值加上指令中規(guī)定的地址偏移量relx，構(gòu)成操作數(shù)的實(shí)際地址的尋址方式。 目的地址=源地址+轉(zhuǎn)移指令字節(jié)數(shù)+ relx 偏移量為8位、9位和16位帶符號二進(jìn)制補(bǔ)碼。短轉(zhuǎn)移的偏移量為$80$7F(-128+127)；循環(huán)控制指令支持9位偏移量，其數(shù)值為$100$0FF(-256+255)；長轉(zhuǎn)移的偏移量為$8000$7FFF(-3276832767)。 如果偏移量為0，則CPU立即執(zhí)行緊接著轉(zhuǎn)移指令的下一條指令。程序利用轉(zhuǎn)移指令返回到指令首址，所以程序就在該行落入陷阱，稱為“原地踏步”。這是一種終止程序的普通方法，廣泛用于程序調(diào)試。 3.3.6 變址尋址(Indexed Addressing，IDX) 變址尋址是CPU12的主要尋址方式，也是本節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 變址尋址是以某個寄存器的內(nèi)容為基本地址，然后在這個基本地址上加上地址偏移量，形成操作數(shù)地址或存放操作數(shù)地址的地址，并將這個地址單元的內(nèi)容作為指令的操作數(shù)。 CPU12 共有4類不同的變址尋址方式，這4類又可進(jìn)一步分解成12種不同的變址尋址方式。 3.3.6.1 常數(shù)偏移變址尋址(Constant Offset Indexed Addressing) 常數(shù)偏移變址尋址：將變址寄存器的內(nèi)容加上一個常數(shù)形成操作數(shù)地址。有三種不同的偏移量：5位、9位和16位。,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.3 尋址方式(3),A、5位常數(shù)偏移變址尋址IDX(5-Bit Constant Offset Indexed Addressing) 偏移量為5位帶符號數(shù)，偏移量大小為：-16+15，5位偏移量隱含在后隨字節(jié)中，有效地址為變址寄存器內(nèi)容+5位地址偏移量。 B、9位常數(shù)偏移變址尋址IDX1(9 - Bit Constant Offset Indexed Addressing) 9位帶符號偏移量的地址偏移范圍：-256+255，偏移量的符號位在后隨字節(jié)中，偏移量大小在擴(kuò)展字節(jié)中，變址寄存器內(nèi)容加上9位帶符號常數(shù)偏移量作為操作數(shù)地址。 C、16 位常數(shù)偏移變址尋址IDX2(16-Bit Constant Offset Indexed Addressing) 有效地址由變址寄存器內(nèi)容加上兩個偏移量擴(kuò)展字節(jié)形成，可以訪問64KB地址空間中的任何單元。 3.3.6.2 自動遞增/遞減變址尋址IDX(Autoincrement/Autodecrement Indexed Addressing) 在CPU12的變址尋址方式中，提供了4種方法自動改變基址寄存器的內(nèi)容，并作為指令執(zhí)行的一部分。變址尋址前或變址尋址后，變址寄存器中的數(shù)值可以加上或減去一個整數(shù)值， 增加值的范圍是00000111(+1+8)，減少值范圍是11111000(-1-8)。 對于先遞增或先遞減的指令，變址寄存器內(nèi)容在訪問內(nèi)存單元之前變化，相當(dāng)于前面常數(shù)偏移變址尋址。而對于后遞增或后遞減指令，則是用變址寄存器中的初值訪問內(nèi)存單元，然后才改變變址寄存器中的內(nèi)容。 3.3.6.3 累加器偏移變址尋址IDX(Accumulator Offset Indexed Addressing) 累加器偏移變址尋址：將變址寄存器中的內(nèi)容與累加器中的無符號偏移量相加，構(gòu)成有效地址。 為了使用這種尋址方式，偏移量必須先置于累加器中，累加器可以是A、B、D。,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.3 尋址方式(4),3.3.6.4間接變址尋址(Indirect Indexed Addressing) 寄存器間接尋址：操作數(shù)地址是以寄存器名稱的形式間接給出。 間接變址尋址：變址寄存器中的內(nèi)容與一個16位偏移量相加形成一個地址，但該地址并不是操作數(shù)的地址，它所指向的地址單元中的內(nèi)容才是操作數(shù)的有效地址。 偏移量既可以是一個16位的常數(shù)偏移量，也可以是累加器中的內(nèi)容。 A、16位常數(shù)偏移間接變址尋址IDX2(16 - Bit Constant Indirect Indexed Addressing) 將由指令提供的16位偏移量與基址變址寄存器(base indexing register)的內(nèi)容相加，形成一個地址(指針)，指向一個存放操作數(shù)地址的單元。 指令執(zhí)行時，根據(jù)由基址和偏移量所形成的地址指針，首先到指定的地址單元中取得操作數(shù)地址，然后再根據(jù)操作數(shù)地址提取操作數(shù)。其有效地址為： effective address = (two offset extension bytes) + (X、Y、SP or PC) 為了將這種尋址方式與16位常數(shù)偏移變址尋址方式加以區(qū)別，在指令助記符的操作數(shù)部分，用一個方括號括起來。 B、累加器D間接變址尋址D, IDX) (Accumulator D Indexed -Indirect Addressing ) 將累加器D中的內(nèi)容+基址寄存器的內(nèi)容，形成一個地址指針，指向存放操作數(shù)地址的存儲單元。 指令執(zhí)行時，根據(jù)基址寄存器和偏移寄存器D中的內(nèi)容形成一個地址，到該地址單元中找到操作數(shù)地址，再由操作數(shù)地址取得操作數(shù)。其有效地址為： effective address = (D)+(X，Y，SP or PC) 為了把這種尋址方式與累加器D偏移變址尋址方式區(qū)別開來，用一個方括號將指令助記符的操作數(shù)部分括起來。,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(1),按指令助記符分類，S12共有169種不同的匯編指令?？紤]到不同類型的尋址方式，指令數(shù)量達(dá)594種。按照指令功能，可將指令分為以下幾大類：數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令、轉(zhuǎn)移與子程序調(diào)用指令、中斷指令、MCU控制指令、高級函數(shù)指令、模糊運(yùn)算指令等。 3.4.1 數(shù)據(jù)傳送指令 數(shù)據(jù)傳送指令將數(shù)據(jù)從一處復(fù)制到另一處，包括：立即加載、寄存器之間的傳送與交換、內(nèi)存?zhèn)魉偷郊拇嫫?、寄存器傳送到?nèi)存、內(nèi)存之間的傳送和堆棧操作指令等。 3.4.1.1 寄存器加載指令 寄存器加載指令用于將立即數(shù)或內(nèi)存中的操作數(shù)傳送給寄存器，共6條指令，如表3.1所示。每條指令支持8種源操作數(shù)尋址方式：IMM、DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2，派生出48條指令。,表3.2 有效地址加載指令,表3.1 寄存器加載指令,3.4.1.2 有效地址加載指令 有效地址加載指令可以用來將操作數(shù)地址分別傳送到寄存器SP、X和Y中。共3條指令，如表3.2所示。采用3種變址尋址：IDX、IDX1、IDX2。 指令可將SP、PC、X或Y的值加/減5位、9位或16位常數(shù)，或者加上A、B或D的內(nèi)容，傳送到寄存器SP、X和Y中。,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(2),3.6.1.3 寄存器存儲指令 寄存器存儲指令僅限于將寄存器內(nèi)容送入內(nèi)存單元，共6條指令，如表3.3所示。每條指令支持7種源操作數(shù)尋址方式：DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2。 3.4.1.4 寄存器數(shù)據(jù)傳送指令 將源寄存器的內(nèi)容傳送到目的寄存器，共9條指令，如表3.4所示，均為固有尋址方式。實(shí)際上該組指令只有3條，其余指令是為兼容68HC11而保留的偽指令，由匯編程序自動匯編成對應(yīng)的TFR指令，如表3.4中陰影部分所示。 源寄存器和目的寄存器可以在9個寄存器中任意選擇，包括MCU內(nèi)部的兩個暫存器TMP2和TMP3。其中涉及到TMP2和TMP3的指令是為了以前產(chǎn)品保留的指令，有些匯編程序可能視其為無效指令，但可以通過DC.B和DC.W在程序中直接嵌入這樣的指令。,表3.3 寄存器存儲指令,表3.4寄存器數(shù)據(jù)傳送指令,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(3),注：R1和R2分別是寄存器A、B、CCR、D、X、Y、SP、TMP2、TMP3之一。但TMP3只能作為源寄存器，TMP2只能作為目的寄存器。 TFR指令的數(shù)據(jù)傳送規(guī)則是： (1)8位到8位或16位到16位，直接傳送； (2)8位到16位，通過符號擴(kuò)展變成16位后傳送；TFR A，X等同于SEX A，X (3)16位到8位，舍棄高位，只傳送低位。 需要說明的是，數(shù)據(jù)從8位寄存器傳送到16位寄存器，8位寄存器的內(nèi)容傳送到16位寄存器的低8位，S12自動在目的寄存器的最高有效字節(jié)中執(zhí)行一次符號擴(kuò)展。符號擴(kuò)展的原則是，如果8位寄存器的最高位是0，則16位寄存器的高8位為$00；如果8位寄存器的最高位是1，則16位寄存器的高8位為$FF。,3.4.1.5 寄存器數(shù)據(jù)交換指令 將源寄存器內(nèi)容與目的寄存器內(nèi)容進(jìn)行交換，共3條指令，如表3.5所示，均為固有尋址方式。實(shí)際上該組指令只有1條EXG指令，XGDX和XGDY指令是為兼容68HC11而保留的偽指令，由匯編程序自動匯編成對應(yīng)的EXG指令，如表3.5中陰影部分所示。 注：R1和R2分別是寄存器A、B、CCR、D、X、Y、SP、TMP2、TMP3之一。但TMP3只能作為第1操作數(shù)寄存器，TMP2只能作為第2操作數(shù)寄存器。,表3.5寄存器數(shù)據(jù)交換指令,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(4),該指令可以在任意16位或8位寄存器之間交換數(shù)據(jù)，規(guī)則是： (1)8位8位或16位16位，直接交換； (2)8位16位，將8位寄存器內(nèi)容高8位零擴(kuò)展成16位后，傳送到16位寄存器，16位寄存器的低8位傳送到8位寄存器； (3)16位8位，16位寄存器的低8位傳送到8位寄存器，8位寄存器高8位補(bǔ)$00或$FF后，傳送到16位寄存器。其中8位寄存器是A時，高8位補(bǔ)$00；8位寄存器是B或CCR時，高8位補(bǔ)$FF。,表3.8 內(nèi)存數(shù)據(jù)移動指令,3.4.1.6 內(nèi)存數(shù)據(jù)移動指令 可以將源操作數(shù)(一個字或字節(jié))送到目地地址，源操作數(shù)不變。這是S12僅有的兩條不涉及內(nèi)部寄存器而直接進(jìn)行內(nèi)存單元之間數(shù)據(jù)傳送的指令，支持6種尋址方式：IMM-EXT、IMM-IDX、EXT-EXT、EXT-IDX、IDX-EXT、IDX-IDX，如表3.8所示。,3.4.1.7 堆棧操作指令 S12堆棧操作僅限于寄存器與堆棧之間的數(shù)據(jù)傳送，使用堆棧指針進(jìn)行間接尋址。堆棧操作分為進(jìn)棧和出棧兩種，操作循序正好相反，即指針先遞減，后壓棧；先彈出，指針后遞增。指令共計12條，入棧和出棧各6條，均為固有尋址方式。指令如表3.9所示。,表3.9 堆棧操作指令,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(5),3.4.2.1加法指令 S12加法運(yùn)算分為兩類，一類是兩個寄存器內(nèi)容的加法，另一類是寄存器內(nèi)容與立即數(shù)或內(nèi)存單元內(nèi)容的加法，運(yùn)算結(jié)果保存在寄存器中，所有加法指令都影響標(biāo)志位。 兩個寄存器的加法指令如表3.10所示，共有3條指令，但ABX和ABY指令是為兼容68HC11而保留，由匯編程序自動匯編成對應(yīng)的LEAX指令，如表3.10中陰影部分所示。 寄存器與立即數(shù)或內(nèi)存單元的加法如表3.11所示，共有5條指令，支持8種尋址方式：IMM、DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2，由此派生出40條指令。其中2條為帶進(jìn)位的加法指令，3條為不帶進(jìn)位的加法指令。,表3.10 加法指令1,表3.11 加法指令2,表3.12 減法指令,3.4.2.2減法指令 S12減法運(yùn)算也分為兩類，一類是兩個寄存器內(nèi)容的減法，另一類是寄存器內(nèi)容與立即數(shù)或內(nèi)存單元內(nèi)容的減法，運(yùn)算結(jié)果保存在寄存器中，所有減法指令都影響標(biāo)志位。 兩個寄存器內(nèi)容的減法指令為SBA，計算A-B，結(jié)果存放在A中。寄存器與立即數(shù)或內(nèi)存單元的減法如表3.12所示，共有5條指令，支持8種尋址方式：IMM、DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2。其中2條為帶借位的減法指令，3條為不帶借位的減法指令。,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(6),3.4.2.3 加1和減1指令 S12分別具有一組用于指針調(diào)整或循環(huán)控制的加1和減1指令，每組有6條指令，操作對象是寄存器A、B、X、Y、SP或內(nèi)存單元，如表3.13和表3.14所示。其中，寄存器A、B、X、Y加1或減1指令為固有尋址，對內(nèi)存單元的操作則支持6種尋址方式：EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2。其中，INS和DES指令是為兼容68HC11而保留，由匯編程序自動匯編成對應(yīng)的LEAS指令，為變址尋址IDX方式，如表3.13和表3.14中陰影部分所示。,3.4.2.4 十進(jìn)制調(diào)整指令 S12只有1條十進(jìn)制調(diào)整指令DAA，根據(jù)標(biāo)志H、C和A中數(shù)值的大小做BCD調(diào)整，調(diào)整規(guī)則是： (1) 如果A中的低4位9或標(biāo)志H=1，則A=A+$06； (2) 如果A中的高4位9或標(biāo)志C=1，則A=A+$60，同時重置標(biāo)志C。,表3.13 加1指令,表3.14 減1指令,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(7),3.4.2.5 清零指令 清零指令用來向寄存器或內(nèi)存單元中寫入$00，功能上與加載立即數(shù)$00的指令相同，共有3條指令，如表3.15所示。寄存器清零只針對A和B，為固有尋址方式。內(nèi)存單元清零指令支持6種尋址方式：EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2。 3.4.2.6 符號擴(kuò)展指令 單字節(jié)無符號數(shù)通過高位補(bǔ)0可以擴(kuò)展成任意寬度，而對于有符號數(shù)，由于采用補(bǔ)碼表示，高位可能需要補(bǔ)0或補(bǔ)1，因此，S12設(shè)置了符號擴(kuò)展指令SEX，為固有尋址方式。符號擴(kuò)展過程是，將原數(shù)據(jù)符號位復(fù)制到已擴(kuò)展數(shù)據(jù)的所有高位。指令要求源操作數(shù)是A、B或CCR中的內(nèi)容，擴(kuò)展后的結(jié)果存放在D、X、Y或SP中。指令格式為： SEX R1, R2 ；R1=A、B或CCR，R2=D、X、Y或SP，相當(dāng)于TFR R1, R2 3.4.2.7 乘法指令 S12乘法全部在寄存器內(nèi)完成，可以實(shí)現(xiàn)兩個8位或16位的硬件乘法運(yùn)算，共有3條指令，均為固有尋址方式，如3.16所示。,表3.15 清零指令,表3.16乘法指令,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(8),3.4.2.8 除法指令 S12除法全部在寄存器內(nèi)完成，可以實(shí)現(xiàn)16/16位或32/16位的硬件除法運(yùn)算，共有5條指令，均為固有尋址方式，如3.17所示。 EDIV和EDIVS為常規(guī)32/16除法指令，分別按無符號數(shù)和有符號數(shù)相除；FDIV是小數(shù)除法指令，即求真分?jǐn)?shù)D/X的值；IDIV和IDIVS分別是無符號和有符號整數(shù)16/16除法指令，區(qū)別在于IDIVS指令的商和余數(shù)用補(bǔ)碼表示。 3.4.2.9 比較指令 比較指令用于將寄存器的內(nèi)容與立即數(shù)或內(nèi)存單元的內(nèi)容進(jìn)行比較，實(shí)際上進(jìn)行的是兩個操作數(shù)的減法運(yùn)算，并不回送運(yùn)算結(jié)果，只是根據(jù)差值設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)位，作為跳轉(zhuǎn)、循環(huán)等的判斷條件。這類指令影響標(biāo)志位N、Z、V、C。 比較指令共有7條，除了CBA為固有尋址方式外，其余6條指令允許使用8種尋址方式：IMM、DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2，如表3.18所示。,表3.18 比較指令,表3.17 除法指令,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(9),3.4.2.10 測試指令 測試指令用于檢測累加器A、B或內(nèi)存單元的內(nèi)容是否0，相當(dāng)于一次減0操作。操作后，源操作數(shù)不變，也不保存結(jié)果，只是根據(jù)結(jié)果設(shè)置標(biāo)志位。 該類指令有3條，如表3.19所示。其中，TSTA和TSTB為固有尋址，TST允許使用6種尋址方式： EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2。,表3.19測試指令,3.4.3 邏輯運(yùn)算指令 S12的邏輯運(yùn)算指令包括基本邏輯運(yùn)算、取反和求補(bǔ)、移位、位操作、位邏輯運(yùn)算和位測試等指令。 3.4.3.1 基本邏輯運(yùn)算指令 基本邏輯運(yùn)算指令按字節(jié)進(jìn)行“與”、“或”、“異或”邏輯運(yùn)算，用于將寄存器中的某些位清0或置1，共有8條指令，如表3.20所示。其中，針對CCR的操作只允許立即尋址，針對累加器A、B的操作支持8種尋址方式：IMM、DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2。 3.4.3.2 取反、求補(bǔ)指令 取反、求補(bǔ)指令將累加器A、B或內(nèi)存單元內(nèi)容取反和求補(bǔ)，結(jié)果放回原處，共有6條指令，如表3.21所示。其中，針對累加器A、B的操作為固有尋址，針對內(nèi)存單元的操作支持6種尋址方式：EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2。 取反指令相當(dāng)于執(zhí)行一次$FF-(r)或$FF-(M)操作；求補(bǔ)指令實(shí)際上進(jìn)行一次$00-(r)或$00-(M)的減法操作。,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(10),3.4.3.3 位操作與位測試指令 位操作與位測試指令如表3.22所示，共有7條指令。 位操作指令5條，用于將內(nèi)存單元中的某1位或某幾位清0或置1。其中，CCR特征位操作指令CLC、CLI、CLV是為了兼容68HC11而保留，匯編程序自動匯編成ANDCC指令，為立即尋址方式。內(nèi)存單元清0、置1指令BCLR和BSET支持5種尋址方式：DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2。 BCLR指令將一個8位屏蔽字節(jié)取反后，與內(nèi)存單元中的內(nèi)容作“邏輯與”運(yùn)算，結(jié)果送回原處，8位屏蔽字節(jié)被用于指定內(nèi)存單元的哪些位為0，即若8位屏蔽數(shù)的某位為1，則內(nèi)存單元的對應(yīng)位被清0。 BSET指令將一個8位屏蔽字節(jié)與內(nèi)存單元中的內(nèi)容作“邏輯或”運(yùn)算，結(jié)果送回原處，相當(dāng)于將8位屏蔽字節(jié)中的1送到內(nèi)存單元的對應(yīng)位。 位測試指令有2條，即BITA、BITB，支持8種尋址方式：IMM、DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2。位測試指令將累加器A、B內(nèi)容與立即數(shù)或內(nèi)存單元內(nèi)容進(jìn)行“邏輯與”運(yùn)算，但結(jié)果并不回送，僅僅根據(jù)運(yùn)算結(jié)果設(shè)置標(biāo)志位N、Z、V。,表3.21 取反、求補(bǔ)指令,表3.20邏輯運(yùn)算指令,表3.22位操作與位測試指令,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(11),3.4.3.4 邏輯移位指令 邏輯移位指令如表3.23所示，共有8條指令，分為邏輯左移LSL和邏輯右移LSR兩種。其中，針對累加器A、B、D的操作為固有尋址，針對內(nèi)存單元的操作支持6種尋址方式：EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2。 3.4.3.5 算術(shù)移位指令 算術(shù)移位指令如表3.24所示，共有7條指令，分為算術(shù)左移ASL和算術(shù)右移ASR兩種。其中，針對累加器A、B、D的操作為固有尋址，針對內(nèi)存單元的操作支持6種尋址方式：EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2。 3.4.3.6 循環(huán)移位指令 循環(huán)移位指令如表3.25所示，共有6條指令，分為循環(huán)左移ROL和循環(huán)右移ROR兩種。其中，針對累加器A、B的操作為固有尋址，針對內(nèi)存單元的操作支持6種尋址方式：EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2。,表3.23 邏輯移位指令表 3.24 算術(shù)移位指令表 3.25 循環(huán)移位指令,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(12),3.4.4 高級函數(shù)指令 S12的高級函數(shù)指令具有高級語言中某些函數(shù)的功能，如求最大值、最小值，乘積累加，內(nèi)插值運(yùn)算等。 3.4.4.1 求最大值、最小值指令 求最大值、最小值指令如表3.26所示，用于在累加器A、D與內(nèi)存操作數(shù)之間取最大或最小的一個，共有8條指令，求最大值和最小值各有4條指令，支持5種尋址方式。其中，以字母M開頭的4條為8位指令，以字母E開頭的4條為16位指令。雖然這些指令自動完成數(shù)據(jù)的比較和傳送，但標(biāo)志位顯示了比較的結(jié)果和是否發(fā)生了數(shù)據(jù)傳送。,表3.26 求最大值、最小值指令,3.4.4.2 乘積累加指令 乘積累加指令只有1條EMACS，采用特殊尋址方式。可實(shí)現(xiàn)帶符號數(shù)的16位乘法和32位累加運(yùn)算，隱含使用寄存器X和Y，指令功能為： EMACS opr16a ；(M(X):M(X+1) (M(Y):M(Y+1)+(MM+3)MM+3 操作過程是：先將X和Y所指向的兩個16位內(nèi)存操作數(shù)相乘，然后將32位乘積與一個擴(kuò)展尋址的32位內(nèi)存操作數(shù)相加，結(jié)果仍然保存在該地址。指令要求兩個乘數(shù)及32位內(nèi)存被加數(shù)均為有符號數(shù)。,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(13),3.4.4.3 查表與插值指令 查表與插值指令有2條，采用變址尋址IDX方式。其中，TBL為8位內(nèi)插值操作，結(jié)果保存在累加器A中；ETBL為16位內(nèi)插值操作，結(jié)果保存在累加器D中。指令功能為： TBL oprx0_xysppc ；(M)+(B)(M +1)- (M)A ETBL oprx0_xysppc ；(M:M+1)+(B)(M+2:M+3)- (M:M+1)D 3.4.5 程序控制指令 程序控制指令通過改變程序計數(shù)器PC的內(nèi)容，使MCU從正常的執(zhí)行順序改變到不同的程序流程。分為轉(zhuǎn)移和調(diào)用兩大類，前者為永久轉(zhuǎn)移，不再返回；后者執(zhí)行完新的任務(wù)后，返回原地繼續(xù)執(zhí)行。其中，轉(zhuǎn)移指令又分為無條件轉(zhuǎn)移和有條件轉(zhuǎn)移兩種。 3.4.5.1 無條件轉(zhuǎn)移指令 無條件轉(zhuǎn)移指令如表3.27所示，共有5條指令，前4條(兩對)指令采用相對尋址方式，指令中需給出地址偏移量。其中，BRA為無條件固定短轉(zhuǎn)移，使用8位地址偏移量；BRN為不轉(zhuǎn)移，相當(dāng)于空操作指令。無條件固定長轉(zhuǎn)移，也配套有相應(yīng)的LBRA、LBRN指令，采用16位地址偏移量。,兩條不轉(zhuǎn)移指令BRN和LBRN主要用于程序的調(diào)試。 JMP指令支持6種尋址方式：EXT、IDX、IDX1、IDX2、D,IDX、IDX2，允許直接或間接給定目標(biāo)地址，然后將目標(biāo)地址直接賦給PC。JMP指令的轉(zhuǎn)移范圍是64KB空間，執(zhí)行時不影響標(biāo)志位，但將清除指令隊(duì)列。,表3.27 無條件轉(zhuǎn)移指令,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(14),3.4.5.2 條件短轉(zhuǎn)移指令 條件短轉(zhuǎn)移指令分為兩類。 一類是根據(jù)標(biāo)志位的狀態(tài)決定是否轉(zhuǎn)移，但指令只檢查有關(guān)標(biāo)志位狀態(tài)，而不管這些狀態(tài)如何生成，也不影響任何標(biāo)志位。該類指令共有16條，采用相對尋址方式，地址偏移量為8位帶符號數(shù)，最大轉(zhuǎn)移范圍是-128+127，如表3.28所示。 另一類指令包含產(chǎn)生轉(zhuǎn)移條件的操作，且并不影響標(biāo)志，也不依賴標(biāo)志，而是根據(jù)操作結(jié)果決定是否轉(zhuǎn)移，雖然指令中也出現(xiàn)了8位地址偏移量，但卻并不單純?yōu)橄鄬ぶ?，而是包含多種尋址方式，按對源操作數(shù)的尋址，有5種尋址方式：DIR、EXT、IDX、IDX1、IDX2，該類指令只有2條，如表3.29所示。,表3.28 條件短轉(zhuǎn)移指令1,表3.29 條件短轉(zhuǎn)移指令2,基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,3.4 S12匯編指令系統(tǒng)(15),3.4.5.3 條件長轉(zhuǎn)移指令 條件長轉(zhuǎn)移指令如表3.30所示，共有16條指令，采用相對尋址方式，與表3.28條件短轉(zhuǎn)移指令相對應(yīng)，區(qū)別在于轉(zhuǎn)移距離可達(dá)-3