凌藝春，黃 飛

（廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧 530001）

0 引言

眾所周知，匯編語(yǔ)言是面向機(jī)器的低級(jí)語(yǔ)言，是為特定的計(jì)算機(jī)或系列計(jì)算機(jī)專門(mén)設(shè)計(jì)的。匯編語(yǔ)言的本質(zhì)與機(jī)器語(yǔ)言相同，保持了機(jī)器語(yǔ)言直接和簡(jiǎn)捷的優(yōu)點(diǎn)，可有效地訪問(wèn)、控制計(jì)算機(jī)諸如存儲(chǔ)器、CPU、I/O端口等多種硬件設(shè)備。匯編語(yǔ)言的指令采用了英文縮寫(xiě)的標(biāo)識(shí)符，容易識(shí)別和記憶。編程者在編寫(xiě)程序時(shí)需要將每一步的操作用指令的形式寫(xiě)出來(lái)，因此匯編語(yǔ)言能夠?qū)芏嚓P(guān)鍵要求做更為準(zhǔn)確的控制，避免因線程共同訪問(wèn)或者硬件設(shè)備共享引起的鎖死，能夠根據(jù)特定的應(yīng)用對(duì)代碼做最佳的優(yōu)化，提高運(yùn)行速度。由于匯編程序的每一句指令只能對(duì)應(yīng)實(shí)際操作過(guò)程中的一個(gè)很細(xì)微的動(dòng)作，因此匯編源程序一般比較冗長(zhǎng)、復(fù)雜、容易出錯(cuò)。相對(duì)高級(jí)語(yǔ)言，匯編編譯器不能夠把其它指令集的匯編源代碼編成本指令集的機(jī)器碼，因此匯編語(yǔ)言的移植不好。在國(guó)內(nèi)有許多學(xué)者做過(guò)匯編語(yǔ)言移植性的研究，成果雖然不少，但真正實(shí)用的卻不多。筆者從事匯編編程教育工作及應(yīng)用匯編語(yǔ)言從事開(kāi)發(fā)工作多年，積累了大量匯編編程經(jīng)驗(yàn)，在匯編編程移植性的研究上也頗有心得，筆者下面就在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，從匯編程序結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、子程序模型標(biāo)準(zhǔn)化方面入手，提出由匯編程序結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化和子程序模型標(biāo)準(zhǔn)化兩個(gè)方面構(gòu)成的匯編程序模塊共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)概念，并研究其移植實(shí)用性。

1 匯編程序結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化

匯編程序的特點(diǎn)決定了匯編編程極其容易實(shí)現(xiàn)個(gè)性化，因此編寫(xiě)的程序在結(jié)構(gòu)上五花八門(mén)，難以統(tǒng)一。匯編程序結(jié)構(gòu)到底能不能規(guī)范，以實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)潔易懂的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)呢？筆者認(rèn)為完全可以，而且認(rèn)為匯編程序結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)匯編程序模塊共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)移植的第一步。下面提出一個(gè)參考的匯編程序標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.1 結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明

1.1.1 定義部分

這部分程序放在整個(gè)程序的開(kāi)始，在不同的匯編程序結(jié)構(gòu)模型中定義部分的編寫(xiě)基本一樣，其內(nèi)容主要包含對(duì)使用到的隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)進(jìn)行字節(jié)定義和位定義。

1.1.2 程序開(kāi)始及主程序跳轉(zhuǎn)

在模型中，這部分程序放在程序定義部分之后，其任務(wù)主要是對(duì)程序及主程序跳轉(zhuǎn)在程序存儲(chǔ)器（ROM）中的存放進(jìn)行定位。實(shí)際匯編編程中需不需要主程序跳轉(zhuǎn)部分視程序前后的銜接而定。在推出的模型中，把主程序跳轉(zhuǎn)部分作為一個(gè)環(huán)節(jié)加以保留，主要是想在保持程序結(jié)構(gòu)的明了、易懂的前提下實(shí)現(xiàn)靈活。

1.1.3 中斷部分

這部分程序包含了兩大部分，第一部分是中斷入口及中斷跳轉(zhuǎn)，安排在程序開(kāi)始及主程序跳轉(zhuǎn)之后，第二部分是中斷服務(wù)程序群，安排在主程序部分之后。本結(jié)構(gòu)考慮了不同的CPU，所以給出了N個(gè)中斷。

在實(shí)際應(yīng)用中，不同的項(xiàng)目使用的中斷數(shù)量不一樣，有的一個(gè)，有的幾個(gè)，有的一個(gè)也沒(méi)有，因此這部分程序也與之相應(yīng)，有的較短，有的較長(zhǎng)，有的沒(méi)有。1.1.4 主程序部分

這部分程序同樣包含了兩大部分，第一部分為程序初始化部分，位置安排在中斷入口及中斷跳轉(zhuǎn)后，其功能是給用到的各個(gè)RAM地址賦值或?qū)σ褂玫膯纹瑱C(jī)內(nèi)部某些功能部件進(jìn)行設(shè)置；第二部分為主程序循環(huán)體部分，位置則在程序初始化部分之后。在實(shí)際任務(wù)中，常把任務(wù)分解成若干連續(xù)的控制，每一控制對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的程序，那么若干連續(xù)的控制也就是相應(yīng)的程序串聯(lián)，要想獲得持續(xù)的控制，有時(shí)需要反復(fù)地執(zhí)行相應(yīng)的程序，這也就是主程序循環(huán)體部分的功能，有時(shí)只需執(zhí)行一遍便相應(yīng)的程序便可獲得持續(xù)的控制，這種程序循環(huán)體就轉(zhuǎn)變成原地踏步。

1.1.5 子程序群及表格

這部分程序包含了子程序群和各種表格，子程序群實(shí)際上就是在主程序部分和各中斷服務(wù)程序以及各子程序中用到的所有子程序。在實(shí)際應(yīng)用中，各子程序的位置擺放在ROM中可以是隨意的，在這里提出的程序標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)推薦以子程序名出現(xiàn)的先后順序安排各子程序的位置。在匯編編程中表格的擺放位置要根據(jù)使用表格的程序而定，放得太遠(yuǎn)就會(huì)超出查表的范圍。因此，在這里推薦將各種表格安插在子程序群中，而且擺放到調(diào)用它的程序附近的位置上。

圖1 匯編程序標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)

1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

匯編程序標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)是從大量的匯編程序例子研究中提煉出來(lái)的一種結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)是具有廣泛的代表性，符合匯編常識(shí)和規(guī)范，簡(jiǎn)單、易懂、清晰。如：“廣泛的代表性，符合匯編常識(shí)和規(guī)范”主要體現(xiàn)在程序的排序上，在匯編編程中的程序定義、程序開(kāi)始及主程序跳轉(zhuǎn)、中斷入口及中斷跳轉(zhuǎn)、主程序、中斷服務(wù)程序、子程序群及表格等內(nèi)容的排序都與現(xiàn)有的大多數(shù)匯編程序相同，易于形成共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)，容易為人們所接受。再如：“簡(jiǎn)單、易懂、清晰”主要體現(xiàn)在該結(jié)構(gòu)將程序分成程序定義、中斷、主程序、子程序群及表格四大部分，形成一個(gè)較為簡(jiǎn)單的形式，便于記憶，消除了由于編程者風(fēng)格不一樣，在實(shí)際編程中存在的復(fù)雜、難懂、無(wú)法可依情形。另外，需要加以說(shuō)明的是，匯編程序結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)雖然給出了一個(gè)較為全面的結(jié)構(gòu)，但是在實(shí)際應(yīng)用中要求靈活運(yùn)用，如碰到一些較為簡(jiǎn)單的編程，上面所提及的內(nèi)容不需要，則可以在對(duì)應(yīng)的編排順序上省略該內(nèi)容。

2 子程序模型標(biāo)準(zhǔn)化

在匯編編程中，子程序的格式較為簡(jiǎn)單，很多人在編寫(xiě)子程序時(shí)較為隨意，容易使編寫(xiě)的子程序條理不清、功能混亂，不利于程序移植。因此編寫(xiě)匯編子程序要提升到標(biāo)準(zhǔn)化的高度才能使子程序具有通用性。子程序模型標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)匯編程序模塊共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)移植的第二步，也是最為關(guān)鍵的一步。如何能實(shí)現(xiàn)子程序具有通用性呢？子程序編寫(xiě)功能化是一條途徑。筆者在這項(xiàng)研究中提出三種基本的子程序功能化結(jié)構(gòu)，它們分別是函數(shù)功能結(jié)構(gòu)、延時(shí)結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。

2.1 函數(shù)結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為有一個(gè)以上的輸入和有一個(gè)以上的輸出，以及有一個(gè)以上的參與運(yùn)算的中間變量。輸出和輸入的關(guān)系反映了整個(gè)結(jié)構(gòu)的功能。可用如下的圖2模型所示。

圖2 函數(shù)結(jié)構(gòu)

數(shù)學(xué)表達(dá)式為

在單片機(jī)中如何實(shí)現(xiàn)呢？可以使用RAM隨機(jī)存儲(chǔ)空間來(lái)實(shí)現(xiàn)，將用戶使用的RAM分成對(duì)應(yīng)的一部輸入用和輸出用，以及參與計(jì)算的中間變量用（有時(shí)子程序沒(méi)有中間變量其原因是編程無(wú)需中間變量）。下面有兩個(gè)MCS-51匯編編程的例子，其中一個(gè)有中間變量，另一個(gè)沒(méi)有中間變量。

『例子1』

子程序名：測(cè)鍵入子程序；輸入：X1= XZK0，X2= ZY-K1，X2= JY-K2；輸出：Y1=(C) ；中間變量：無(wú)。

KEY_TEST： JNB XZ-K0，KEY-TEST-OK

JNB ZY-K1，KEY-TEST-OK

JNB JY-K2，KEY-TEST-OK

CLR C

RET

KEY-TEST-OK：SETB C

RET

『例子2』

子程序名：加1鍵修改子程序；輸入：X1=

SIXTY-ONE-FLAG； 輸出：Y1= SIXTY，Y2=

SIXTY -ONE；中間變量：R1=A。

ADD1：JB SIXTY-ONE-FLAG，ADD1-1

MOV A，SIXTY

INC A

MOV SIXTY，A

LJMP ADD1-END

ADD1_1：MOV A,SIXTY-ONE

INC A

MOV SIXTY-ONE，A

ADD1-END：RET

2.2 延時(shí)結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)沒(méi)有輸入端和輸出端，只有部分中間變量參與計(jì)算，子程序的功能就是為了實(shí)現(xiàn)軟件的延時(shí)。如圖3所示。

圖3 延時(shí)結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)在匯編程序中很常見(jiàn)，也很容易理解。下面就是一個(gè)這種類型的MCS-51匯編編程例子。

『例子3』

子程序名：1MS的延時(shí)子程序；輸入：無(wú)；輸出：無(wú)；中間變量：R1=A。

2.3 混合結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為除了有一個(gè)以上的輸入和一個(gè)以上的輸出以及有一個(gè)以上的參與運(yùn)算的中間變量外。還含有一個(gè)以上的內(nèi)部子程序，這些子程序一些可看作輸入，一些可看作輸出，其余的可看作中間變量。輸出和輸入的關(guān)系同樣反映了整個(gè)結(jié)構(gòu)的功能。可用如下的圖4模型所示。

圖4 混合結(jié)構(gòu)

數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

這種結(jié)構(gòu)由于含有內(nèi)部子程序，在編程理解上較為復(fù)雜。對(duì)某些內(nèi)部子程序，編程者只是使用其輸出功能，因此這類內(nèi)部子程序在整個(gè)子程序中表現(xiàn)為輸入功能，相當(dāng)一個(gè)輸入端；對(duì)另一些內(nèi)部子程序，編程者則使用其輸入功能，因而這類內(nèi)部子程序表現(xiàn)為輸出功能，相當(dāng)一個(gè)輸出端；編程者有時(shí)還在子程序中使用內(nèi)部延時(shí)子程序，這些延時(shí)子程序在整個(gè)子程序中則相當(dāng)于一個(gè)中間變量。下面就是一個(gè)這種類型的MCS-51匯編編程例子。

『例子4』

子程序名：掃描鍵盤(pán)程序；輸入子程序1：KEY_TEST，輸入子程序2= KEY-SCAN；輸入：無(wú)；輸出子程序1= SELECT1， 輸出子程序2=ADD1，輸出子程序3= SUB1；輸出：無(wú)；中間變量：R1=CY位，R2=K0-FLAG位，R3=K1-FLAG位，R4=K2-FLAG位。

SCAN_KEY：

LCALL KEY_TEST ；判斷有無(wú)鍵被按下的判斷子程序

JC RETEST

LJMP RETURE1

RETEST： LCALL KEY-SCAN ；設(shè)置對(duì)應(yīng)鍵被按下的標(biāo)志

JB K0-FLAG，PRO-K0

JB K1-FLAG，PRO-K1

JB K2-FLAG，PRO-K2

LJMP RETURE1

PRO-K0： LCALL SELECT1 ；選擇子程

SJMP RETURE1

PRO-K1： LCALL ADD1 ；加1子程

LJMP RETURE1

PRO-K2： LCALL SUB1 ；減1子程

SJMP RETURE1

RETURE1：RET

3 匯編程序模塊共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)移植性分析

從前面提出的匯編程序模塊共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)，不難看出其已經(jīng)形成了較好的移植性。首先由于匯編程序結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，使得匯編編程在程序結(jié)構(gòu)上獲得了一個(gè)相對(duì)固定的結(jié)構(gòu)，給編程者一個(gè)清晰可操作的參照，編程趨于統(tǒng)一、明朗和簡(jiǎn)潔，不同項(xiàng)目的匯編編程可以方便地移植程序結(jié)構(gòu)。其次由于子程序模型標(biāo)準(zhǔn)化，原來(lái)子程序編程五花八門(mén)、千變?nèi)f化的形式可以忽略，在子程序編寫(xiě)上只需關(guān)注子程序的功能，按照匯編程序模塊共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種子程序進(jìn)行功能提煉，形成子程序庫(kù)。只要子程序的功能相同，子程序中使用的RAM單元在整個(gè)編程中不沖突，則子程序就可以在匯編程序間相互移植。即使子程序中使用的RAM單元在整個(gè)編程中有沖突，也可以很方便地通過(guò)調(diào)整使用的RAM單元來(lái)完成子程序移植。

4 結(jié)論

綜上所述，匯編程序模塊共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)可較好地解決原來(lái)匯編編程移植性差的問(wèn)題，形成了一種相對(duì)簡(jiǎn)單、容易理解、操作方便、移植性好的編程方式。即便對(duì)于不同CPU處理器的匯編程序，只要處理好匯編編程上的命令集和編寫(xiě)結(jié)構(gòu)的差異，也能實(shí)現(xiàn)較好的移植。

筆者多次成功地利用這種編程方式來(lái)解決實(shí)際的項(xiàng)目編程，同時(shí)通過(guò)一些學(xué)術(shù)交流活動(dòng)將這種編程方式推介給同行并獲得認(rèn)可。筆者目前已將匯編程序模塊共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)這一內(nèi)容編寫(xiě)成高職高專單片機(jī)匯編編程教材通過(guò)正規(guī)出版社正式出版。

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