第六章通用 i/o 与第一个汇编程序

第六章通用 I/O 与第一个汇编程序主要内容 MC68HC908GP32的普通I/O 汇编程序编程框架 08汇编语言编译过程所涉及的文件 SD-HC08嵌入式MCU在线编程集成开发系统

6.1 MC68HC908GP32的普通I/O

6.1 MC68HC908GP32 的普通 I/O

所谓普通 I/O ，即基本的输入 / 输出，有时也称为并行 I/O 。作为普通输入引脚， MCU 内部程序可以读取该引脚，知道该引脚是“ 1”（高电平）或“ 0” （低电平），即开关量输入。作为普通输出引脚，MCU 内部程序向该引脚输出“ 1” （高电平）或“ 0” （低电平），即开关量输出。 MC68HC908GP32 单片机有 5 个普通 I/O 口，分别是 A口、 B 口、 C 口、 D 口、 E 口。它们中的大部分具有双功能，本节仅讨论它们作为普通 I/O 功能时的编程方法。


A 口的 8 根引脚与键盘中断模块的引脚复用，这里只讨论 A 口作为普通 I/O 口的功能。（ 1 ） A 口的寄存器 A 口作为普通 I/O 口时，具有三个寄存器，它们是： A 口数据方向寄存器（ DDRA ）、 A 口数据寄存器（ PTA ）、 A 口上拉电阻允许寄存器（ PTAPUE ）。 ① A 口数据方向寄存器（ Data Direction Register A ， DDRA ） A 口数据方向寄存器（ DDRA ）的地址是： $0004 ， DDRA 的第7 ～ 0 位分别记为 DDRA7 ～ DDRA0 ，这些位分别控制着 A 口引脚 PTA7 ～ PTA0 是输入还是输出，若 DDRAx=0 ，则引脚 PTAx 为输入，若 DDRAx=1 ，则引脚 PTAx 为输出。复位时 DDRA 为 $00 。记忆要点：数据方向寄存器的一位： 0— 定义输入， 1— 定义输出

6.1.1 A 口


A 口数据寄存器（ PTA ）的地址是： $0000 ， PTA 的第 7 ～ 0 位分别记为 PTA7 ～ PTA0 。若 A 口的某一引脚 PTAx 被定义成输出，程序使 A 口数据寄存器 PTA 的相应位 PTAx ＝ 0 ，则引脚 PTAx 输出“低电平”；程序使 PTAx ＝ 1 ，则引脚 PTAx 输出“高电平”。若 A口的某一引脚 PTAx 被定义成输入，程序通过读取 A 口数据寄存器 PTA ，获得输入情况， 0 表示输入为“低电平”， 1 表示输入为“高电平”。

记忆要点：输出时：数据寄存器的一位： 0— 输出低电平

1— 输出高电平输入时：数据寄存器的一位： 0— 代表外部输入低电平 1— 代表外部输入高电平

② A 口数据寄存器（ Port A Data Register ， PTA ）


A 口上拉电阻允许寄存器（ PTAPUE ）的地址是： $000D 。 PTAPUE 的第 7 ～ 0 位分别记为 PTAPUE7 ～ PTAPUE0 。若 A 口的某一引脚 PTAx 被定义成输入，则可通过置 PTAPUE 的相应位 PTAPUEx 为 1 来定义其内接上拉电阻，即引脚 PTAx 已经通过内部电阻与电源 VDD 相接，此时若引脚 PTAx 若通过开关接地，则开关闭合时为低电平。那么寄存器 PTA 的相应位 PTAx=0 ，开关断开时为高电平，寄存器 PTA 的相应位 PTAx=1 ，通过读取寄存器 PTA 获得开关状态。

记忆要点：在引脚被定义成输入时，可通过上拉电阻允许寄存器定义有无内部上拉电阻：0— 没有内部上拉电阻1— 有内部上拉电阻

③ A 口上拉电阻允许寄存器（ Port A Input Pullup Enable Register ， PTAPUE ）


下图给出了 A 口作为普通 I/O 使用时，一个外部引脚的相应内部逻辑电路框图。当 DDRAx=1 时，读地址 $0000 就是读 PTAx 。当 DDRAx=0 时，读地址 $0000 就是读引脚 PTAx 电平。

读 DDRA($0004)

写 DDRA($0004) 复位写 PTA($0000) 引脚 PTAx VDD

PTAPUEx 内部上拉电阻读 PTA($0000)

A 口的一个引脚内部逻辑电路框图

A 口数据方向寄存器DDRAx 位

A 口数据寄存器PTAx 位

内部数据总线

（ 2 ） A 口逻辑电路框图


B 口的 8 根引脚与 8 路 A/D 转换模块的引脚复用，这里只讨论 B口作为普通 I/O 口的功能。（ 1 ） B 口的寄存器 B 口作为普通 I/O 口时，具有二个寄存器，它们是： B 口数据方向寄存器（ DDRB ）和 B 口数据寄存器（ PTB ）。 ① B 口数据方向寄存器（ Data Direction Register B ， DDRB ） B 口数据方向寄存器（ DDRB ）的地址是： $0005 ， DDRB 的第 7 ～ 0 位分别记为 DDRB7 ～ DDRB0 ，这些位分别控制着 B 口引脚 PTB7 ～ PTB0 是输入还是输出，若 DDRBx=0 ，则引脚 PTBx 为输入，若 DDRBx=1 ，则引脚 PTBx 为输出。复位时 DDRB 为 $00 。记忆要点：数据方向寄存器的一位： 0— 定义输入， 1— 定义输出

6.1.2 B 口


B 口数据寄存器（ PTB ）的地址是： $0001 ， PTB 的第 7 ～ 0 位分别记为 PTB7 ～ PTB0 。若 B 口的某一引脚 PTBx 被定义成输出，程序使 B 口数据寄存器 PTB 的相应位 PTBx ＝ 0 ，则引脚 PTBx 输出“低电平”，程序使 PTBx ＝ 1 ，则引脚 PTBx 输出“高电平”。若 B口的某一引脚 PTBx 被定义成输入，程序通过读取 B 口数据寄存器 PTB ，获得输入情况， 0 表示输入为“低电平”， 1 表示输入为“高电平”。

注意： B 口被定义成输入时，没有内部上拉电阻

② B 口数据寄存器（ Port B Data Register ， PTB ）


下图给出了 B 口作为普通 I/O 使用时，一个外部引脚的相应内部逻辑电路框图。

读 DDRB($0005)

写 DDRB($0005)

复位写 PTB($0001) 引脚 PTBx

读 PTB($0001)

B 口的一个引脚内部逻辑电路框图

B 口数据方向寄存器DDRBx 位

B 口数据寄存器PTBx 位

内部数据总线

（ 2 ） B 口逻辑电路框图


6.1.3 C 口、 D 口和 E 口（ 1 ） C 口对 44 引脚的 MC68HC908GP32 芯片的 C 口只有 7 根引脚： PTC6 pin ～ PTC0 pin ，而 40 及 42 引脚的 MC68HC908GP32 芯片的 C口只有 5 根引脚： PTC4 pin ～ PTC0 pin 。下面以 44 引脚的 MC68HC908GP32 芯片进行说明。 C 口只有普通 I/O 功能，它的内部逻辑结构框图与 A 口逻辑结构框图相同，只是其中的有关字母“ A” 改为字母“ C” ，地址作相应改变即可。它也具有三个寄存器，它们是： C 口数据方向寄存器（ DDRC ）、 C口数据寄存器（ PTC ）、 C 口上拉电阻允许寄存器（ PTCPUE ）。


C 口数据方向寄存器（ DDRC ）的地址是： $0006 ，由于对应引脚只有 7 根，最高位没有意义。 DDRC 的第 6 ～ 0 位分别记为 DDRC6 ～ D

DRC0 ，这些位分别控制着 C 口引脚 PTC6 ～ PTC0 是输入还是输出，含义参考 A 口说明。复位时 DDRC 为 $00 。② C 口数据寄存器（ Port C Data Register ， PTC ）C 口数据寄存器（ PTC ）的地址是： $0002 ， PTC 的第 6 ～ 0 位分别记为 PTC6 ～ PTC0 。含义请类比 A 口、 B 口的相应说明。③ C 口上拉电阻允许寄存器（ Port C Input Pullup Enable Register ， PTCPUE ）C 口上拉电阻允许寄存器（ PTCPUE ）的地址是： $000E 。 PTCP

UE 的第 6 ～ 0 位分别记为 PTCPUE6 ～ PTAPUE0 。含义请类比 A 口的相应说明。

① C 口数据方向寄存器（ Data Direction Register C,DDRC ）


对于 40 引脚的 MC68HC908GP32 芯片的 D 口只有 6 根引脚： PTD5 ～ PTD0 。而 42 及 44 引脚的 MC68HC908GP32 芯片的 D 口有 8根引脚： PTD7 ～ PTD0 。下面以 42 及 44 引脚的 MC68HC908GP32芯片进行说明。

D 口是 I/O 功能与其它特殊功能（ SPI ， TIM ）复用口，这里只讨论它作为普通 I/O 口的功能。它的内部逻辑结构框图与 A 口逻辑结构框图相同，只是其中的有关字母“ A” 改为字母“ D” ，地址作相应改变即可。

它也具有三个寄存器，它们是： D 口数据方向寄存器（ DDRD ）、D 口数据寄存器（ PTD ）、 D 口上拉电阻允许寄存器（ PTDPUE ）。

（ 2 ） D 口


D 口数据方向寄存器（ DDRD ）的地址是： $0007 。 DDRD 的第7 ～ 0 位分别记为 DDRD7 ～ DDRD0 ，这些位分别控制着 D 口引脚 PTD7 ～ PTD0 是输入还是输出，含义参考 A 口说明。复位时 DDRD 为$00 。

② D 口数据寄存器（ Port D Data Register ， PTD ） D 口数据寄存器（ PTD ）的地址是： $0003 ， PTD 的第 7 ～ 0 位分别记为 PTD7 ～ PTD0 。含义请类比 A 口、 B 口的相应说明。③ D 口上拉电阻允许寄存器（ Port D Input Pullup Enable Register ， PTDPUE ） D 口上拉电阻允许寄存器（ PTDPUE ）的地址是： $000F 。 PTD

PUE 的第 7 ～ 0 位分别记为 PTDPUE7 ～ PTDPUE0 。含义请类比 A口的相应说明。

① D 口数据方向寄存器（ Data Direction Register D,DDRD ）


E 口只有 PTE1 、 PTE0 引脚。它是 I/O 功能与串行通讯接口（ SCI ）复用口，这里只讨论它的普通 I/O 口功能。其内部逻辑结构框图与 B口相同，只需将其中的有关字母“ B” 改为字母“ E” ，地址作相应改变即可。

它有两个寄存器：① E 口数据方向寄存器（ Data Direction Register E ， DDRE ）E 口数据方向寄存器（ DDRE ）的地址是： $000C 。 DDRE 只有

低两位有用。 DDRE 的第 1 、 0 位分别记为 DDRE1 、 DDRD0 ，这两位分别控制着 E 口引脚 PTE1 、 PTE0 是输入还是输出，含义参考 B 口说明。复位时 DDRE 为 $00 。

② E 口数据寄存器（ Port E Data Register ， PTE ）E 口数据寄存器（ PTE ）的地址是： $0008 ， PTE 的第 1 ～ 0 位

分别记为 PTE1 ～ PTE0 。含义请类比 B 口的相应说明。

（ 3 ） E 口

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6.2 汇编程序编程框架

6.2.1 C 口、 D 口和 E 口（ 1 ）程序描述给出程序名、硬件连接以及基本功能等描述，还可以给出编制者、编制时间等，若调试过程有新的体会，也可在此添加。（ 2 ）头文件与有关常量命名汇编语言也借用 C 语言中“头文件”的概念，将映像寄存器的地址定义在“头文件”中，程序直接使用寄存器地址所对应的“名称”。例如，有了“头文件”，对“ D 口数据寄存器”读出操作，可用“ LDA PTD” 取代“ LDA $0003” ，更容易理解。



如果程序中使用到内存变量，需在此定义。实际上，这里是对内存变量的声明，通常称为“开辟内存变量”，内存变量的初始化在主程序开始部分完成。第一个内存变量需用“ ORG” 语句定位，随后，按地址从小到大顺序存放。每个内存变量都有固定的内存地址。借用C 语言术语，这里所开辟的所有内存变量都是“全局变量”。对应于C 语言中的“局部变量”将在讲解子程序规范时说明。（ 4 ）主程序主程序一般包括初始化与主循环两大部分。初始化包括堆栈初始化、系统初始化、内存变量初始化、 I/O端口初始化、中断初始化等。主循环是程序的工作循环，根据实际需要安排程序段，但一般不宜过长，建议不要超过 200 行，具体功能可通过调用子程序来实现，或由中断程序实现。不带操作系统的 MCU 程序总有一个主循环，表示程序周而复始地执行。

（ 3 ）内存变量


若有不单独存盘的子程序，建议放在此处。这样在主程序总循环的最后一个语句就可以看到这些子程序。建议不要超过 3 个，每个子程序不要超过 200 行。若有更多的子程序请单独存盘，单独测试。（ 6 ）外部子程序若程序使用独立存盘的子程序，可在此处使用“ $include 子程序名”将其包含。注意，独立存盘的子程序必须与主程序在同一个目录中。（ 7 ）中断向量中断向量一般放在最后。复位向量地址内容为 MCU 上电后执行的程序地址，即主程序的第一个语句地址。

（ 5 ）内部直接调用子程序


第一个程序 6.2.2 第一个可执行的 08 汇编程序

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6.3 08汇编语言编译过程所涉及的文件

6.3 08 汇编语言编译过程所涉及的文件（ 1 ）头源文件（ .H ）这是借用 C 语言中的概念，利用 .H 文件，存放 MCU 的映像寄存器地址、定义常量等。 GP32ASM.H 是包含 MC68HC908GP32 的映像寄存器地址的汇编语言头文件。使用 08系列MCU 的任何一种型号，均可拷贝此文件，并参考用户手册进行少量修改，获得相应芯片的映像寄存器地址的头文件。在嵌入式应用系统的实际开发中，建议采用面向“实际对象”的编程方式，可以使程序结构更清晰，移植性更强。例如，上一节给出的实例程序是使一盏小灯闪烁，小灯是接在 PTA 口的第 1 脚，程序中包含定义（见下页）


*[指示灯所接引脚定义 ] Light_P equ PTA ;灯 (Light) 接在 PTA 口 Light_D equ DDRA ; 相应的方向寄存器 Light_Pin equ 1 ; 所在的引脚这样，点亮小灯的程序是： BCLR Light_Pin,Light_P 熄灭小灯的程序是： BSET Light_Pin,Light_P 若把小灯接在 PTB 口的第 2 脚，只要作如下变动： *[指示灯所接引脚定义 ] Light_P equ PTB ;灯 (Light) 接在 PTB 口 Light_D equ DDRB ; 相应的方向寄存器 Light_Pin equ 2 ; 所在的引脚而小灯闪烁的主程序无需改变。实际对象所在引脚的定义，可集中或分类放在相应的头文件（ .H ）中，硬件变动，只要更改头文件中引脚定义就可以了，增强了程序的通用性。


源程序文件，后缀名为 ASM 。可以使用一般的文本编辑软件编辑，以 ASCII形式存盘。 5.5.1 节已经对 08 汇编源程序格式作了说明，上一节给出了实例，关键是注意程序的书写规范。（ 3 ）目标代码文件（ .S19 ）源程序文件经 08 编译器编译后可以获得目标代码文件（ .S19 ），它是 Motorola MCU 的机器码文件，将其下载到MCU 内部 Flash 存储器之后， MCU执行这些机器码。目标代码文件（ .S19 ）是以 S 记录格式表示的机器码文件。 S 记录格式是 Motorola公司的十六进制目标代码文件，它将目标程序和数据以可打印的 ASCII码格式表示，可直接显示和打印。目标文件由若干行 S记录构成，每行 S 记录可以用 CR/LF/NUL 结尾。一行 S 记录由下列五部分组成：

类型记录长度地址编码 / 数据校验和2 字节 2 字节 2 、 3 或 4 字节 0 ～ n 字节 1 字节

（ 2 ）源程序文件（ .ASM ）


表示 S 记录的类型。共有 8种记录类型 S0 、 S1 、 S2 、 S3 、 S5 、S6 、 S8 、 S9 。它们是为了满足不同的编码、传送方式以及解码的需求。ASM08 编译器只使用 S1 、 S9 两种类型构成目标文件。

S1— 该记录包含程序 / 数据以及 2 字节存储其程序 / 数据的存储器首地址。S9—S1 记录的结束记录。该记录没有程序 / 数据部分。地址部分可包含控制将转向的 2 字节地址，如果不指定，则为第一次使用的入口地址。② 记录长度表示该记录行中字符对的数目，不包括类型和记录长度。③ 地址它可以是 2 个字节、 3 个字节或 4 个字节，取决于记录类型。 S1 记录、 S9 记录均是 2 个字节。它表示其后的编码 / 数据部分将要装入的存储器起始地址。④ 编码 /数据就是实际的目标程序或数据，这一部分将被下载到单片机的程序存储器并运行。其字节数由“记录长度”域的实际数值决定。⑤ 校验和为 1 个字节，它是“记录长度”、“地址”、“编码 / 数据”三个部分所有字符之和的反码的低 8 位。供装入单片机时校验之用。

① 类型


S11380009B45023F94CD802E1204120013006EFA99S113801040CD80253B40FA12006EFA40CD80253BCES113802040FACC800C87A6C89D9D4BFC868187A610S113803001B71EA63DB71F3F366E01366E01386E7ES11380402C396E803A6E013B1A361E3718368681FBS105FFFE80007DS9030000FC第一行 S11380009B45023F94CD802E1204120013006EFA99的前两个符号 S1 表示这一行是 S1 记录，其后的“ 13” 是十六进制数

$13 ，等于十进制数的 19 ，表示在这一行中其后有 19 个字节的数据，包括 2 个字节的地址 8000 、 16 个字节的编码 / 数据： 9B45023F94CD802E1204120013006EFA ，最后一个字节 99 为校验和，大家可验证。

范例程序经编译后得到的目标文件：


编译过程还将产生列表文件（ .LST ）。列表文件包含地址、目标代码、行号、源程序等信息，该文件对用户很有帮助，它可以使用户清晰地看到程序代码的编译情况。列表文件的文件名与源程序的文件名相同，只是扩展名不同。下图给出了上节实例程序的 .LST 文件的片段。 121 *[主程序 ] 8000 122 ORG FlashStartAddr ; 程序起始地址 123 MainInit: ; 复位后程序从此开始执行 124 ;[系统初始化 ] 8000 9B 125 SEI ;禁止所有中断 8001 45023F 126 LDHX #$023F ;堆栈初始化为 RAM 最高端 8004 94 127 TXS 8005 CD802E 128 JSR GP32Init ;系统初始化，初学时跳过此处

地址目标代码行号源程序

（ 4 ）列表文件（ .LST ）

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6.4 SD-HC08嵌入式MCU在线编程集成开发系统

6.4 SD-HC08嵌入式MCU 在线编程集成开发系统6.4.1 硬件系统说明（ 1 ）总体结构布局实验板硬件部分主要由 MC68HC908GP32 芯片及外围电路、 LCD 、键盘、模块化电源、串行口驱动电路、 IC插线及其它元件扩展槽、输出开关量接线排、输入开关量接线排等部分组成，其主要作用是通过 MC68HC908GP32 芯片的监控程序和 PC 机进行通信，完成芯片程序的写入、运行、断点调试。


系统的硬件布局框图：

电源指示灯

LCD插孔

键盘

电位器 2电位器 1

电源开关 IC插线及其它元件扩展槽 A

IC插线及其它元件扩展槽 B

8 位拨线开关PTA

MC68HC908GP32 芯片写入器引线

键盘接线区

MAX232

发送指示灯

键盘插孔

串行口

FUSE8 个输出指示灯

PTB PTC PTD

蜂鸣器

LCD自行接线区

RST

SD-HC08(GP32) 实验板布局


① 将实验开发板的串行口通过串行通信线与 PC 机的串行口 1 或 2 连接。 ② 接通实验开发板电源，电源指示灯亮。 ③ 连接实验所需线路。④ 按实验板上的复位按钮。 ⑤ 执行 PC 机的配套软件，硬件系统等待 SD-1软件系统的握手信号。

（ 2 ）连接方法


实验开发板用拨线开关提供 8 位数字量的输入。拨线开关状态为 OFF时是高电平，拨线开关状态为 ON 时是低电平。（ 4 ）开关量输出 ① 实验开发板用 LED提供 8 位开关量的输出。导线接插点为高电平时LED 是暗的，低电平时 LED 是亮的。 ② 实验开发板含有蜂鸣器输出，（ 5 ）模拟量输入 MCU 电位器电路实验开发板利用电位器提供两路模拟量输入，供进行A/D 转换实验使用。（ 6 ）元件扩展口实验开发板提供元件扩展口，使用者可以进行 IC扩展。液晶显示接口、键盘接口、串行口分别见后面的相应章节。

（ 3 ）开关量输入


6.4.2 软件使用说明系统软件功能的主要结构，如下图所示。

在线编程开发系统

文件处理源文件编辑

源文件编译帮助

断点调试

目标代码写打印

S19

文件分解

建立通信线路

数据传输

汇编代码编译

编译出错处理

设置断点

建立通信线路

数据传输

分解显示数据

C

代码编译


① 工程管理。② 源文件编辑。③ 源文件编译。④ 目标代码写入芯片。⑤ 断点调试。

（ 1 ）软件系统基本功能


SD-1V20型MC68HC908GP32 MCU 在线实验开发系统采用了WIN32 的 MDI风格，操作方便，直接支持Motorola 的 .S19 文件格式，不改变用户中断向量，写入后直接转入用户程序执行。

① 新建工程。② 源文件编辑。③ 编译设置。④编译工程。⑤下载程序。

（ 2 ）软件系统使用

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本章小结通过 6.1 节普通 I/O 的学习，理解 MCU 编程的基本原理，掌握寄

存器的使用方法。必须认真仔细阅读 6.2 节、 6.3 节给出的 08 汇编与08C 语言的编程框架，参考实例进行体会，一开始就形成良好的编程规范。在学习范例的基础上，动手编制 I/O 程序，进行实际的编程及调试训练，由此入门。

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第六章 通用 i/o 与第一个汇编程序

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