1. Система команд мікроконтролерів сімейства mcs51.

1.1. Загальна характеристика команд.

Мікро-ЕОМ даного сімейства є типовими мікропроцесорними пристроями з архітектурою SISC - з стандартним набором команд. Їх система команд включає 111 основних команд довжиною один, два або три байти, причому більшість з них (94%) – одно- або двобайтні. Всі команди виконуються за один або два машинні цикли (відповідно 1 або 2 мкс при тактовій частоті 12 Мгц) за винятком команд множення та ділення, які виконуються за чотири машинні цикли (4 мкс).

Мікро-ЕОМ виконують 13 типів команд, які приведені в табл. 1. З неї випливає, що перший байт команди завжди містить код операції (КОП), а другий та третій (якщо вони є в команді) – адреси операндів або їх безпосередні значення.

Табл.1. Типи команд.

Тип команди	Перший байт D7...D0	Другий байт D7...D0	Третій байт D7...D0
тип 1	КОП
тип 2	коп	#d
тип 3	коп	ad
тип 4	коп	bit
тип 5	коп	rel
тип 6	коп	а7...a0
тип 7	коп	ad	#d
тип 8	коп	ad	rel
тип 9	коп	ads	add
тип 10	коп	#d	rel
тип 11	коп	bit	rel
тип 12	коп	ad16h	ad16l
тип 13	коп	#d16h	#d16l

Операнди бувають чотирьох типів: 1-бітні, 4-бітні, 8-бітні, 16-бітні. Мікроконтролер має 128 програмно-керованих прапорців користувача. Існує також можливість адресації окремих бітів блоку регістрів спеціальних функцій та портів. Для адресації бітів використовується прямий 8-ми бітний адрес (bit). Непряма адресація бітів неможлива. 4-бітні операнди використовуються тільки при операціях обміну SWAP та XCHD.

8-бітним операндом може бути комірка пам’яті програм (ПП) або пам’яті даних (резидентної (РПД) або зовнішньої (ЗПД)), константа (безпосередній операнд), регістри спеціальних функцій, а також порти вводу/виводу. Порти та регістри спеціальних функцій адресуються тільки прямим способом. Байти пам’яті можуть адресуватися також і непрямим способом через адресні регістри R0, R1, DPTR та PC.

Двобайтні операнди (16-бітні) – це константи та прямі адреси, для представлення яких використовуються другий та третій байти команди.

Всі команди сімейства MCS51 по функціональним ознакам можна розділити на 5 груп:

• команди пересилки даних;

• команди арифметичних операцій;

• команди логічних операцій;

• команди операцій над бітами;

• команди передачі керування.

Набір команд MCS51підтримує такі режими адресації:

• Пряма адресація (Direct Addressing). Операнд визначається 8-бітним адресом в команді. Ця адресація використовується тільки для ВПД та регістрів SFR.

• Непряма адресація (Indirect Addressing). В цьому випадку команда адресує регістр, що містить адрес операнда. Дана адресація може використовуватись при звертанні як до внутрішнього, так і до зовнішнього ОЗП. Для адресації 8-бітних адресів можуть використовуватись регістри R0 та R1 вибраного банку регістрів та вказівник стеку SP. Для 16-бітної адресації використовується тільки регістр “вказівник даних” DATA.

• Регістрова адресація (Register Instruction). Дана адресація використовується для доступу до регістрів R0, …,R7 вибраного банку регістрів. Команди з регістровою адресацією містять в байті КОП 3-бітне поле, що визначає номер регістру. Вибір одного з чотирьох регістрових банків здійснюється програмуванням бітів вибору банку регістрів (RS0,RS1) в регістрі PSW.

• Безпосередня адресація (Immediate constants). Операнд знаходиться безпосередньо в полі команди за КОП і може займати один або два байти (data₈, data₁₆).

• Індексна адресація (Indexed Addressing). Індексна адресація використовується при звертанні до ПП і тільки при читанні. В цьому режимі здійснюється перегляд таблиць в ПП. 16-бітний регістр (DPTR або PC) вказує базовий адрес певної таблиці, а аккумулятор вказує на точку входу в неї. Адрес елементу таблиці знаходиться додаванням бази з індексом (вмістимим аккумулятора). Інший тип індексної адресації використовується в командах “переходу по вибору” (Case Jump). При цьому адрес переходу обчислюється як сума вказівника бази та аккумулятора.

• Неявна адресація (Register-Specific Instructions). Деякі команди використовують індивідуальні регістри (наприклад, операції з аккумулятором, DPTR), при цьому дані регістри не мають адресу, що вказує на них (він закладений в КОП).

При описі команд використовуватимуться наступні позначення:

• Rn (n=0, 1, …,7) – регістр загального призначення для вибраного банку регістрів;

• @Ri (i=0, 1) – регістр загального призначення для вибраного банку регістрів, що використовується як регістр непрямого адресу;

• ad – адрес байту при прямій адресації;

• ads – адрес байту-джерела при прямій адресації;

• add – адрес байту-приймача при прямій адресації;

• ad11 – 11-розрядний абсолютний адрес переходу;

• ad16 – 16-розрядний абсолютний адрес переходу;

• rel – відносний адрес переходу;

• #d – безпосередній операнд (дані);

• #d16 – безпосередній операнд (2 байти);

• bit – адрес біта, що прямо адресується;

• /bit – інверсія біта, що прямо адресується;

• A – аккумулятор;

• PC – лічильник команд;

• DPTR – регістр вказівник даних;

• () – вмістиме комірки пам’яті або регістру.