微控制器的开发方案

文章摘要： byte, increment pointer SUBI R16,1 ;Decrement counter BRNE loop ; Branch if more bytes具备指针算后增量(post increment)、算前减量(pre-decrement) (+1、-1)操作的可能性对于实现堆栈也非常有效。这当然也可用于软件运行时间堆栈。直接寻址如在指针位移一节所述， AVR原来有一个页面直接寻址模式，但是，对于编译器该模式难于使用，且效率较低。由于我们需要更多的编码空间来增加位移量，因此取消了页面直接寻址模式。不过，如果完全没有直接寻址模式，代码效率也会降低，因为在有些情况下需要访问

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 byte, increment pointer
　 SUBI R16,1 ;Decrement
 counter
 BRNE loop ; Branch
 if more bytes
具备指针算后增量(post increment)、算前减量(pre-decrement) (+1、-1)操作的可能性对于实现堆栈也非常有效。这当然也可用于软件运行时间堆栈。

直接寻址
如在指针位移一节所述， AVR原来有一个页面直接寻址模式，但是，对于编译器该模式难于使用，且效率较低。由于我们需要更多的编码空间来增加位移量，因此取消了页面直接寻址模式。不过，如果完全没有直接寻址模式，代码效率也会降低，因为在有些情况下需要访问存放在数据存储器中的变量。尤其是处理静态字符时，代码开销将会很大(达到50%)，因为静态变量必须保存在数据存储器中，不能自动放置到寄存器中。为了克服代码效率低下的问题，我们占用一个16位地址来增加一些非页面直接寻址指令。这样，就可用一条指令来完成64KB数据空间的寻址。要访问如此大的一个存储器区域，访问指令必须是两个16位字。

如果访问的字节数少(例如读取一个字符)，使用这种寻址方式的效率高于指针方式。对于较大的区域，可能仍然是使用间接寻址比较有效(参见下面的示例)。

Loading of a character:
　　Indirect addressing (6 Bytes):   Direct addressing (4 Bytes):
　LDI R30,LOW(CHARVAR)   LDS R16,CHARVAR
　LDI R31,HIGH(CHARVAR)
　　　LD R16, Z
Loading of a long integer:
　Indirect addressing (12 Bytes)   Direct addressing (16 Bytes)
　LDI R30,LOW(LONGVAR)   LDS R0,LONGVAR
 LDI R31,HIGH(LONGVAR)   LDS R1,LONGVAR+1
　　　LDD R0,Z     LDS R2,LONGVAR+2
　　　LDD R1,Z+1     LDS R3,LONGVAR+3
　　　LDD R2,Z+2
　　　LDD R3,Z+3

零标志传播
为实现条件转移，需要使用一些指令来操作由一些标志(flag)构成的AVR状态寄存器。跟在这类指令之后的条件转移指令(conditional branch instruction)是否执行转移，取决于这些标志的设置。使用运算指令操作这些标志，就可检查一个数A与另一个数B之间的大小关系。当被检查的数为8位的数时，不存在什么问题，因为所有标志都依赖一条指令设置的标志值。当被检查的数为16位或32位的数时(这在C语言中是常有的情况)，问题就有点棘手了，例如一个32位减法操作就相当于要连续进行4个8位减法操作，而每做一次8位减法，就会产生一组新的标志。

为传播进位标志，大多数处理器都包含一些能处理进位标志先前设置值的指令。例如，带进位的减法(SBC)指令；执行SBC A,B语句就相当于将A变成进位位。但要正确完成所有的条件转移操作，这里还有另一个标志需要传播，即零标志。

示例：
　　　A=R3:R2:R1:R0,  
　　　B=R7:R6:R5:R4

我们打算从A中减去B，并如果A=B就跳转到一个指定位置。如果这个零标志只依赖于最后的运算指令，那么下面的指令将不会执行：

　　　SUB R0,R4
　　　SBC R1,R5
　　　SBC R2,R6
　　　SBC R3,R7  ; R3=R7
　　　=> Zero flag set
　　　BREQ destination

这是因为BREQ指令使用的标志值只取决于最后的SBC指令设置的标志值。如果大多数高位直接相等，即便32位数不相等，零标志也将被置位，而转移也会被执行。这种问题也会出现在其他的条件转移上。

有两种办法可以解决这个问题。一是保存每个指令产生的标志，然后在第四个减法完成后检查所有的零标志。另一个更精细的方法是在进位指令中传播零标志(参见下面方式)：

Znew =Not(R7) AND
　　　Not(R6) AND
　　　...
　　　Not(R0) AND
　　　Zold

使用这种方式传播零标志，所有条件转移在最后一个减法操作完成后都会被执行，因为参与标志(溢出和正数标志)所剩部分只取决于最高位字节。

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