51单片机程序执行流程详细分析

单片机是没有上操作系统的东西，在keil中编写的代码都是裸机代码，深入编写裸机代码有助于了解硬件的特性。

若不是硬件特性已定的情况之下的其它流程都是代码作祟。忽然想到来探探51单片机的执行流程。这个念头起源于最初见到每个51程序里面的主函数里面最终都挂一个while(1);语句。为何要加一句while死循环让程序停留在main函数中呢。将while(1);语句去掉有什么影响么?

写一个很简单的程序试一下。

执行以上程序，由P1端口控制的流水灯闪了一下。程序最终进入while(1);里纠缠去了，这个到好解释。

现将while(1);语句屏蔽掉。我还以为程序不能被正确执行了呢，因为退出了main主函数，就像Render需要循环来实现一样(尽管刚刚闪灯的程序不在循环之内，但我还是不由产生了这一错觉)。程序执行的结果是：流水灯不停的闪烁!

看到这个现象后的猜想及动作^-^：

(1) 这块板坏了吧!(在带操作系统如linux字符界面下运行一个不带死循环的C语言文件完毕后就会返回到linux shell程序中)。赶紧换个板再测试一下，显然还是一样的结果。

(2) 单片机中将一直执行main函数中的最后一个(些)语句?(基于带OS平台下运行标准C语言文件的经验，可从来没有想过是main函数被多次调用或多次进入)

(3) 单片机内将C语言指令取出来加载到单片机内，单片机内自动生成一个主程序循环执行C语言中main函数的内容?(虽然很荒唐，还是想了)

(4) 赶快谷歌百度一下单片机的执行流程(虽然在谷歌百度时以“51单片机程序执行流程”搜索，没有搜到相关内容)。换朴实的搜索词：“51单片机 main”。然后就出现跟我一样带有疑问的问题：为什么main函数中不加while(1);语句之后程序会反复执行呢?回答的关键词包括“程序跑飞、看门狗、复位”。

(5) 趁上嵌入式的机会将“51单片机程序执行流程”搬出来并向老师讲述了我所写程序的得到的现象，包括我怎么验证呀等等。

老师的回答：Keil C51程序自动加载了一个名为”STARTUP.A51”的文件，在这个文件里面进行了一系列的初始化操作后进入用户编写的C语言程序入口main函数中，main函数执行完毕后，STARTUP.A51文件后有一句跳转到程序入口main函数的语句，所以会再次进入C语言主程序main函数中执行相关内容。

然后我用keil软件模拟了运行一下以上那一段代码：

程序开始运行就在程序入口main函数的第一条语句之处，Disassembly窗口是c语言代码与汇编代码相对应的窗口，前面是地址，后面的是C语言对应的汇编语句。下面的窗口是相应文件的运行代码的位置，由黄色箭头指向当前正要执行的代码。然后点击单步运行工具条，指导跳出main函数为止，程序跳转到STARTUP.A51中的以下代码位置：

这里是一个循环，根据DJNZ指令的功能：每执行一次DJNZ RO, IDATALOOP就将R0的值减1，若R0的值不为0则就跳到IDATALOOP地址去。很显然这是一个循环，那么RO的值是多少呢，在以下窗口显示：

可见r0的初值为0x7f，这里将要循环0x7f(128)次，具体在这里r0值的含义可查看一下子的。那么在这个循环之后程序又将去哪里呢?跳过这个循环后程序运行的地方如下：

在单步运行一次：

根据Disassembly的内容，此条语句执行了就又要回到main函数中去了，执行一下试试：

是的!

所以，在51单片机中，程序的执行流程就是会不断( 以r0的值作为延迟条件， 具体含义可继续探索 )的进入main函数中执行main函数中的代码。

为什么我们在linux等上面运行不带死循环的C语言代码后程序就会自行终止呢?这是不同的操作流程：

(1) C51单片机不带OS(操作系统)，代码的执行形势在此看来就由STARTUP.A51来安排了，没有一个更大的程序来管理怎么调用main函数。

(2) 像Linux这类的平台是带了OS的，运行一个C语言程序对linux来说就是一个任务，除了运行C语言程序这个任务外还有其它的任务。当运行一个C语言程序完毕时，此次的任务也算是完成了。如在linux shell界面运行一个文件名为“hello.c”功能为输出“hello world!”的C语言程序,过程如下：

编译：gcc hello.c –o hello

运行：./hello

在运行hello可执行文件时，可以当做是shell调用了hello这个可执行程序。在hello运行完毕后，将返回值等返回给shell界面。整个C语言文件的生死全有linux shell程序管理。

归其原因，还是代码规定的机制不一样吧。

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MCS-51单片机有几个工作寄存器

工作寄存器有4组，每组都是8个工作寄存器R0~R7，通过PSW中的RS1、RS0两位来选择使用哪一组，如果不选，默认是选择第0组。

RS1RS0组合为00时，选中第0组工作寄存器，R0~R7地址为00H~07H;

RS1RS0组合为01时，选中第1组工作寄存器，R0~R7地址为08H~0FH;

RS1RS0组合为10时，选中第2组工作寄存器，R0~R7地址为10H~17H;

RS1RS0组合为11时，选中第3组工作寄存器，R0~R7地址为18H~1FH。

类似arm的usr模式svc模式irq模式fiq模式，

psw.4 psw.3

0 0 0区 r0-r7独立

0 1 1区 r0-r7独立

1 0 2区 r0-r7独立

1 2 3区 r0-r7独立

上边的每个区都由相同的名字r0-r7寄存器引用，但数据空间却不同，所以各自独立，

每组寄存器在物理上是独立的，也就是说，一共有32个寄存器。上电后默认是第0组，但四组寄存器的功能、优点完全相同。r0-r7支持丰富的寻址方式，可以大大提高运行效率。

所以，如果你有四个程序段(或者说线程)要交叉运行，都想使用到效率很高的r0-r7，就可以让它们各占一组，只要切换区域就行了，而不必频繁地保护现场。

寻址方式：

51单片机有7种寻址方式。

1、寄存器寻址：前面提到了内部RAM中的00H-1FH地址单元作为工作寄存器使用。一共是有32各地址单元，分成四组，每组有8个寄存器，命名为R0-R7，每次可以使用其中的一组。当使用R0-R7来表示操作数时，就属于寄存器寻址方式。

例如：MOV A,R0;把寄存器R0的内容送入累加器A中

2、直接寻址：在指令中直接给出操作数地址，就属于直接寻址方式。此时指令的操作数部分直接是操作数的地址。

例如：MOV A,2AH ;把RAM地址2AH的内容送入累加器A中

3、立即寻址：

例如：MOV A,#3AH ;该指令就是表示把立即数3AH送入累加器A中，立即数前加上一个#，和直接寻址方式区分

4、寄存器间接寻址：若以寄存器的名称直接给出操作数的地址，则称为寄存器间接寻址。

例如：MOV A,@R0 ;该指令是把RO里的内容作为地址，这个地址的数据送入累加器A，注意前面需要加@

5、变址寻址：变址寻址是以某个寄存器的内容为基本的地址，然后在这个基址上加以地址的偏移量，才是真正的操作数地址。

例如：MOV A,@A+DPTR ;地址是A+DPTR的值，这个地址的内容送如累加器A

6、相对寻址：相对转移指令需要用到相对寻址方式，此时操作数部分给出的是地址的相对偏移量部分。

目的地址 = 源地址 + 指令字节数 + rel(rel可正可负)

例如：SJMP rel

7、位寻址：概念就不做解释了。还是把reg52.h这个头文件贴出来说。

相关问答

寄存器寻址:就是指令中将指定的寄存器的内容作为操作数。INCR0R0是51单片机的一个特殊寄存器。INCR0的意思是将R0中的数自加一。单片机汇编指令...寄存器...

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