AVR单片机状态寄存器SREG

AVR单片机原理及应用陈渊睿Tel:13002086301E-mail:[e-mail]华南理工大学电力学院关于状态寄存器SREG1状态寄存器SREG(MCS51类似的寄存器为程序状态字PSW，有进位/借位CY,辅助进位AC,用户标志F0,溢出OV,奇偶标志P等)•其各标志位意义如下：Ｉ：全局中断触发禁止位，为中断总控制开关。将其清除，则禁止一切中断（但在异步工作方式下的T/C2的中断唤醒MCU功能除外）Ｔ：通用标志位，可将一对程序执行起重要作用（或常用）的标志位放在此处，通过对它测试，实现执行不同功能。如：可用BLD指令将T标志位76543210$3F($5F)ITHSVNZC送至寄存器某位，或用BST指令将寄存器某位存于T标志位，实现快速检测判断Ｈ：半进位标志位，指示加、减运算时，低四位向高四位产生的进(借)位。以其与进位C配合，可实现十进制加减法运算软件调整(DAA)功能；或用于十进制数增１(如数字钟)调整场合Ｓ：符号标志位，Ｓ＝ＮＶ，在正常运算条件下（Ｖ＝０，不溢出）Ｓ＝Ｎ，即运算结果最高位作为符号是正确的。而当产生溢出时Ｖ＝１，此时Ｎ已不能正确指示运算结果之正负，但Ｓ＝ＮＶ仍是正确的。对于单(或多)字节有符号数据来说，执行减法或比较操作之后，Ｓ标志能正确指示参与相减或比较的两个数的大小Ｖ：溢出标志位，模２补码(即符号数)加、减运算溢出之标志，溢出表示运算结果超过了符号数所能表示的范围(-128~+127)。加法溢出表现为正＋正＝负，或负＋负＝正；减法溢出表现为正－负＝负，或负－正＝正。溢出时，运算结果最高位（即Ｎ）取反才是真正的结果符号。例如：$30＋$50＝$80，正＋正＝负，溢出$80＋$90＝$10，负＋负＝正，也为溢出Ｎ：负数标志位，直接取自运算结果最高位。Ｎ＝１时运算结果为负，否则为正。但溢出时不能表示真实结果（见上条对溢出标志的说明）。Ｚ：零标志位，用以标示数据算术运算或逻辑运算结果是否为零，或多字节数据算术运算（包括比较）结果是否为零。运算（比较）结果为零（即所有位都清除）时，Ｚ标志置位。就字节型数据运算结果来说，Ｚ的逻辑表达式为Ｚ＝/R7·/R6·/R5·/R4·/R3·/R2·/R1·/R0Ｃ：进/借位标志位，标志加法产生的进位，或减法产生的借位。多字节加、减法（包括比较）运算时，通过Ｃ将产生的进位或借位提供给高位字节，以实现多字节正确相加或相减。Ｃ也是判断相减（比较）两个无符号数大小的标志。多字节移位操作时以Ｃ传递衔接。•对全部标志位都可进行置位、清位操作；都可检测各标志位，以检测结果决定程序走向，引出繁多的条件转移指令。•标志位很重要，对运算结果的判断处理，要以相应标志位为依据。它们也是分支、循环走向的路标。初学者因为不熟悉指令系统，编程时要时时检索各指令功能及其执行后对标志位的影响，故要熟记才能提高编程的速度和质量。例:ADD运算时各标志位定义对于其它指令，C,Z,V,H定义式可能不同2执行指令对标志位的影响各类指令对标志位的影响归纳如下：①８位加减法（包括带/不带进（借）位的加、减法，以及求补和带/不带借位比较等）指令，影响标志位ＨＳＶＮＺＣ。②字加/减立即数（0～63）指令和求反指令不影响标志位Ｈ。③增、减１指令不影响标志位Ｃ和Ｈ。④逻辑运算指令都不影响标志位Ｃ和Ｈ，但清除溢出标志位Ｖ。其中CLR指令还清除标志位Ｓ、Ｎ，并使Ｚ＝１。关于状态寄存器SREG⑤逻辑左移和循环左移指令同８位加法指令一样影响标志位ＨＳＮＶＺＣ。逻辑右移和循环右移指令以及算术右移指令都不影响半进位标志Ｈ，但由于这些指令的特殊性，对标志位的影响面可进一步缩小或可简化。如算术右移指令不影响标志位Ｓ和Ｎ，并使Ｖ＝０；逻辑右移指令清除标志位Ｎ，使Ｓ＝Ｖ等等。⑥转移指令中除中断返回指令RETI会置位全局中断控制标志位外，其他指令都不影响标志位。⑦数据传送指令如不向状态寄存器SREG输出数据，对标志位无影响。⑧位操作指令只影响作为操作对象的标志位。关于状态寄存器SREG关于状态寄存器SREG3标志位与运算结果的关系•运算时，计算机按二进制(或十六进制)逐位运算得到结果，但会给出相应标志，以让用户判断结果是否正确。一般地，无符号数运算结果是否正确只需看C和Z，而符号数运算要看N、V、(S)和Z。(半进位标志H主要用于十进制运算调整)例1：加法$30+$50=$80运算后C=0,Z=0,N=1,V=1,S=0作为无符号数加法时,C=0(无进位),结果正确作为符号数加法时，V=1(溢出),N=1(负数)，不正确，应软件修正(如用2个字节表示,S=0,应为正数$0080)3标志位与运算结果的关系例2：$80+$90=$10运算后，C=1,Z=0,N=0,V=1,S=1作为无符号数运算时，C=1(有进位)应加到高字节，否则结果不正确作为符号数运算时，V=1(溢出),N=0(正数)，不正确，应软件修正(如用2个字节表示,S=1,应为负数$FF10)-128+-112=-240例3：$EB+$CA=$B5运算后，C=1,Z=0,N=1,V=0,S=1,H=1作为无符号数运算时，C=1(有进位)应加到高字节，否则结果不正确作为符号数运算时，V=0(未溢出),N=1(负数)，S=1(=N),结果正确，不必修正(-21+-54=-75)关于状态寄存器SREG4用软件实现十进制加、减法调整子程序的设计方法（即软件DAA）•计算机采用的十进制操作数一般为压缩型8421BCD码.每个BCD代表１位十进制数，每２位BCD码共存于同一字节单元中。BCD运算涉及状态寄存器中的进位Ｃ和半进位Ｈ，它们分别为高、低位BCD的进（借）位。在进行BCD码的加／减运算时，计算机是按二进制数对待的，因此会产生与十进制运算规则不相符合的情况：关于状态寄存器SREG①当产生进(借)位(Ｃ＝１或Ｈ＝１)时，该进(借)位等于16（对涉及的一位BCD码而言），而在十进制运算时应等于10，二者相差6。②可能产生非法BCD码（＄A～＄F）。产生原因有二：一是在十进制加法运算时，该产生进位而按二进制运算却不能产生进位，使和成为非法BCD码；二是相减产生借位时，借位应为10而按二进制运算为16，使差多６并可能使差变为非法BCD码。软件DAA即为纠正以上“错误”而设。从以上说明看到，“纠错”的方法是做加／减６调整以及解决相关问题。关于状态寄存器SREG(1)加法DAA经实践考察，BCD码加法运算可产生以下３种情况，注意这里讲的进位是对Ｃ和Ｈ的泛指。①不须调整。特点是既不产生进位，也不产生非法ＢＣＤ，如$22＋$11＝$33。②产生非法BCD，必须对非法BCD加６调整。特点是BCD码相加后不产生进位，但加６调整后产生进位，如$36＋$37＝$6D，加$06调整后变为$73（产生半进位Ｈ）。$68＋$87＝$EF，加$66调整后变为$155（产生进位Ｃ和半进位Ｈ）等。关于状态寄存器SREG③产生进位，必须加６调整。特点是BCD码相加只产生进位，不会同时产生非法BCD码；而加６调整后既不会再产生进位（而是清除了原来的进位），也不会产生非法BCD。例$99＋$99＝$132，进位Ｃ和半进位Ｈ都置位，故加$66来调整：$32＋$66＝$98，并要恢复进位Ｃ。综合以上３种情况，得出下面加法DAA之实现方法：首先保存BCD码相加后的状态寄存器SREG（保存其中的进位Ｃ和半进位Ｈ，分别称为Co和Ho），再将BCD码之和加上立即数$66，产生出新的进位Cn和半进位Hn。关于状态寄存器SREG•若Co、Cn中有一个置位(只能有一个)，说明高位BCD满足调整条件并调整完毕；否则为不够调整条件，应减$60恢复。若Ho、Hn中有一个置位(只能有一个)，说明低位BCD满足调整条件并调整完毕；否则为不够调整条件，应减６恢复。程序中是将新旧进位、半进位对应或起来，只对或结果进行判断。注意，软件DAA功能既要保证本字节压缩BCD码相加值的正确性，又要保证对高位BCD产生进位的正确性，故要将Co∨Cn的结果返还给SREG中的进位Ｃ，使下一步能正确实现高位字节BCD带进位加。•ADDAA为BCD码相加调整子程序，使用寄存器R16作为工作单元，使用R17、R6两个寄存器作为辅助工作单元，所有调整工作都在R16中进行关于状态寄存器SREG关于状态寄存器SREG(2)减法DAA由实践可知，减法DAA要比加法来得简单：只须对产生借位（泛指Ｃ和Ｈ）的BCD码进行调整。BCD码减法运算，只有以下两种情况：①不产生借位，不须调整，如$22－$11＝$11。②产生借位，此时不论有否非法BCD码产生，一律对产生借位的BCD做减６调整，但减６清除了借位。如果清除了高位BCD的借位Ｃ，必须将其恢复，以保证下一步实现高位字节BCD的正确相减。例如$22－$54＝$CE，因Ｃ、Ｈ皆置位，用减去$66调整，$CE－$66＝$68。调整后清除了借位Ｃ，要加SEC指令将其恢复。关于状态寄存器SREG关于状态寄存器SREG