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AVR单片机定点运算及数制转换子程序

归档日期:04-17       文本归类:定点运算      文章编辑:爱尚语录

  问世以来,获得广泛关注。它是一种采用精简指令集、以时钟周期为机器周期的高速。它采用快速寄存器文件(共有32个寄存器 R0~R31,其中R16~R31具有较强通用功能)、快速单周期指令。另外在存储器技术(Flash存储器、EEPROM)、低功耗、系统可靠性、定时 /计数器功能多样化等方面也都具特色。但由于采用精简指令集,它没有一般8位机的DAA指令。因BCD码加减法都要用到DAA功能,故给使用汇编语言研发带来不便。本文重点介绍用软件实现DAA的方法。

  计算机采用的十进制操作数一般都为压缩型8421 BCD码,每个BCD码表示1位十进制数。每2位BCD码共存于同一字节单元中,故BCD运算涉及状态寄存器SREG的进位C(第0位)和半进位H(第5 位)。它们分别为高、低位BCD的进(借)位。在进行BCD码加减运算时,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:一是当产生进(借)位(C=1或H=1)时,该进(借)位等于16(对所涉及的1位BCD码而言),而在十进制运算中应等于10;二是可能产生非法BCD码(值大于9)。软件DAA即为纠正以上错误而设的。

  ① 不须调整,特点是既不产生进位,也不产生非法BCD码。如$22+$11=$33。

  ② 产生非法BCD码,必须加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

  ③ 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/半进位(而是清除了原来的进位/半进位),也不会产生非法BCD码。例:

  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,称为Co和Ho)。再将 BCD码之和加上$66,产生出新的进位Cn及半进位Hn。若Co、Cn中有1个置位(只能有1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1个(只能有1个!)置位,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、旧进位和半进位对应或起来,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CoCn的结果返还给SREG,以使下一步能正确实现高位BCD带进位加。

  ADAA为BCD码相加调整子程序,使用寄存器R20作为工作单元(使用R22、R11、R10等3个寄存器作为辅助工作单元),所有调整工作都在此单元内进行。

  ADAA1为数制转换程序中实现BCD码左移调整的子程序,为加法DAA之特例:它在R20工作单元内实施BCD码带进位位自加并完成对和的调整。

  由实践可知,减法DAA要比加法来得简单:只须对产生借位的BCD码进行调整。BCD码减法运算,只有以下2种情况:

  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码加$A调整。但没有加字节型立即数指令,改为减6调整,要注意加原和减补对进位的影响是相反的。为保证多字节压缩BCD码运算的正确性,若调整后清除了借位C,必须将其恢复。例如$22-$54=$CE,因C、H皆置位,用减去$66来调整$CE-$66=$68,调整后清除了借位C,故子程序中还要加SEC 指令来恢复借位C。

  加法在寄存器内直接完成,以R20为DAA工作单元。BCD码相加后,将和送到R20,调用ADAA子程序,实现对和的调整(返回主程序后再回送调整结果)。

  减法在寄存器内直接完成,以R20为DAA工作单元。BCD码相减后,将差送至R20,调用SDAA子程序,实现对差的调整(返回主程序后再回送调整结果)。

  采用字乘字无符号数运算。采取逐次右移部分积和乘数,当乘数移出位等于1时将被乘数加入部分积的方法完成计算。可视为16位整数×16位整数32位整数,也可视为16位整数×16位小数16位整数,或视为16位小数×16位小数32位小数。可加上舍入处理。

  采用双字除以字无符号数运算。采取逐次左移被除数与除数相减、试商、记商的方法完成计算。可视为双字型整数÷字型整数字型整数,也可视为小数÷小数 小数。要求 (R17,R16)<(R13,R12)。可加上舍入处理,但要注意可能产生舍入溢出(例如$7FFFC000÷$8000=$FFFF.8,舍入取整即产生溢出)。

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