引言

　　匯編語言是一種用助記符表示的面向機器的程序設(shè)計語言。助記符使得原來的機器語言變得相對較為直觀、易懂、易用，并且匯編語言與機器語言具有一一對應(yīng)的關(guān)系，因此它繼承了機器語言直接、快速、高效的特點，是一種底層語言。但是匯編語言的劣勢也十分明顯，如對于編寫較大的程序需要考慮諸多硬件存儲器的分配以及中斷程序的處理等非常細節(jié)的問題，否則容易出現(xiàn)寄存器沖突，從而導(dǎo)致程序***。為了簡化匯編語言的編寫過程，本文提出了一種結(jié)構(gòu)化的匯編編程思路，并以基于AT89C51芯片（以下對匯編語言的討論針對51單片機系統(tǒng)）的俄羅斯方塊游戲為例，來展現(xiàn)在51單片機中匯編語言結(jié)構(gòu)化編寫的優(yōu)勢。

　　1　匯編語言的結(jié)構(gòu)化設(shè)計思想

　　1.1　變量定義

　　匯編語言中無需變量的聲明，因為匯編語言是直接對具體的內(nèi)存單元操作，而每個單元有16進制的地址碼，因此所有變量都可人為地由該地址碼表示。但是匯編語言提供了EQU偽指令，可以將特定的內(nèi)存空間標(biāo)記為特定的名稱，這就為變量定義提供了可能。而使用EQU偽指令的好處就是將抽象的物理內(nèi)存分化為具體的變量名，避免了內(nèi)存沖突，同時又增加了程序可讀性。

　　1.2　子函數(shù)設(shè)計

　　子函數(shù)對程序結(jié)構(gòu)化的作用是其可簡化主函數(shù)的編寫，使得程序主干的編寫思路清晰化，而一些復(fù)雜的算法與功能則放在一層層的子函數(shù)中實現(xiàn)。但是，匯編語言在調(diào)用子函數(shù)的過程中如果處理不當(dāng)，極其容易造成堆棧錯誤、內(nèi)存沖突等問題。本文提出了一種優(yōu)化的子函數(shù)設(shè)計方案。

　　圖1　工作寄存器區(qū)臨時變量存放層次結(jié)構(gòu)

　　首先，把51單片機內(nèi)存的4組工作寄存器區(qū)（00H~1FH），用作子函數(shù)的臨時變量存放區(qū)，如圖1所示；另一部分是用戶區(qū)（20H~7FH），用作主函數(shù)變量與堆棧區(qū)域。其次，4組工作寄存器區(qū)的每一組用作同一層次的子函數(shù)的臨時變量，低層次的子函數(shù)只能被高層次的子函數(shù)調(diào)用，同一層次的子函數(shù)不允許相互嵌套調(diào)用。所有的子函數(shù)在編寫時需要聲明其使用的工作寄存器組編號，以防止沖突。在函數(shù)嵌套時，用RS1、RS0兩個標(biāo)志位的切換來實現(xiàn)工作寄存器組的切換，如此就可以方便可靠地實現(xiàn)子函數(shù)的調(diào)用和嵌套。

　　1.3　中斷函數(shù)設(shè)計

　　與順序設(shè)計的程序不同，51系列單片機還需考慮中斷函數(shù)的設(shè)計。51單片機的中斷有外部中斷、定時器中斷、串口中斷等。中斷程序在中斷源觸發(fā)后即起作用，換句話說，中斷程序可能隨時中止主程序的運行。如果在這個時候，中斷函數(shù)與主程序中的主函數(shù)或子函數(shù)享用相同的臨時變量，那么在中斷發(fā)生時，這些臨時變量就會被改寫，從而導(dǎo)致內(nèi)存沖突。因此，中斷函數(shù)的臨時變量體系應(yīng)與主程序有別，以下是三種可選方案：

　　第一種方案是將工作寄存器區(qū)分為兩類，一類用作主程序函數(shù)的臨時變量，另一類用作中斷函數(shù)的臨時變量。這種方案中，單片機工作寄存器的組數(shù)對函數(shù)設(shè)計起限制作用。

　　第二種方案允許中斷函數(shù)與主程序的子函數(shù)共用工作寄存器區(qū)，但是代價是在調(diào)用中斷時必須保護和恢復(fù)現(xiàn)場，即在中斷函數(shù)的開始、結(jié)尾必須將中斷函數(shù)及其子函數(shù)使用的工作寄存器的數(shù)據(jù)壓入、彈出堆棧，從而保證中斷前后主程序函數(shù)臨時變量的一致。

　　第三種方法是通過設(shè)置標(biāo)志變量，避免在中斷函數(shù)中插入子函數(shù)。在中斷程序中，根據(jù)狀態(tài)修改標(biāo)志變量后即返回主函數(shù)。在主函數(shù)中，判斷相應(yīng)的中斷標(biāo)志執(zhí)行相應(yīng)的子程序。這種編程方法的優(yōu)點是中斷程序十分簡單，能在很短的時間內(nèi)完成，減少了中斷出錯的可能性；其缺點是中斷執(zhí)行的反應(yīng)速度會有所降低，因為主函數(shù)對中斷標(biāo)志位一定是滯后于中斷發(fā)生的，且如果主函數(shù)的結(jié)構(gòu)是大循環(huán)型的，那么一次循環(huán)中只能處理若干次中斷（大多數(shù)情況往往只為一次），這種編程方法對需要高頻中斷的功能是不合適的。