51單片機指令SJMP $不宜濫用

田邱林

（桂林理工大學高等職業技術學院，廣西 南寧 530001）

51單片機指令SJMP $不宜濫用

田邱林

（桂林理工大學高等職業技術學院，廣西 南寧 530001）

51單片機的指令SJMP $，是諸如HERE：SJMP HERE的簡略表示，其目標地址即為當前地址，相當于定義了一個沒有退出條件的循環，即所謂“死循環”，因此，該指令不可濫用。

單片機；微機控制；指令SJMP $

（一）引言

51單片機指令SJMP $，是諸如HERE：SJMP HERE的簡略表示，其目標地址即為當前地址，相當于定義了一個沒有退出條件的循環，即所謂“死循環”。令人詫異的是，這樣一個麻煩制造者卻在一些51單片機教材中屢屢現身，從手頭的教材中隨機抽取幾本，統計程序示例中指令SJMP $(含AJMP $)出現的頻度，結果少則5、6處，多的超過10處，這尚未包括目標地址為“$”的條件轉移指令。只有厘清指令 SJMP $的作用，才能詮釋使用它的意義。

（二）指令SJMP $的作用

51單片機的SJMP rel是一條無條件短轉移指令，偏移量rel是一個用補碼表示的8位帶符號數，轉移范圍為相對指令當前地址-128～+127的256個單元，所以也被稱作相對轉移指令。當rel取值為FEH時，指令可表示為SJMP $，程序就地轉入無條件循環，終止下行。

51單片機的AJMP addr11是一條無條件指定頁轉移指令，也被稱為絕對轉移指令或短轉移指令，addr11提供同一個2KB頁范圍內的轉移空間。當addr11指向該指令當前位置時，亦可表示為 AJMP $，作用與指令 SJMP $相同，但不如 SJMP $的可讀性強。

相關教材給出了指令SJMP $的三個用途，即程序隔離、程序暫停和等中斷。

1.程序隔離

程序隔離的實質，是令程序在即將進入非順序模塊前轉向，其實(包括SJMP rel在內的)所有轉移指令都可以完成程序跳轉，不必刻意使用SJMP $。

2.程序暫停

討論程序暫停的意義，不妨看一段引文對指令SJMP $的描述。

若偏移量rel取值為FEH，則目標地址等于源地址，相當于動態暫停，程序“終止”在這條指令上。動態暫停指令在調試程序時很有用。MCS-51沒有專用的停止指令，若要求動態暫停可以用SJMP指令來實現：

HERE：SJMP HERE；動態停機（80H,FEH）

盡管描述有些混亂，仔細梳理仍可見端倪。

首先，“MCS-51沒有專用的停止指令”，堪稱一語中的，因為設計者壓根沒打算停機。自創一條停止指令SJMP $，無端耗費有限的機器時間資源，顯然有悖設計初衷。

其次，指令SJMP $在終止程序下行后仍允許中斷響應，這就是“動態暫停”的由來。

再者，若無中斷可響應，程序被迫“終止”(在 SJMP $上)，故而注釋為“動態停機”，以示有別于“動態暫停”。對于這種運行狀態，一般PC機用戶更習慣直呼為死機。

至于“動態暫停指令在調試程序時很有用”，則屬于套用PC機的概念，意指借指令JMP $(罕用，常用WAIT和DEBUG專用指令 HLT)將待調程序分段調試。須知，替換 PC機 RAM中的指令易如反掌，單片機 EPROM中的程序卻不允許隨機刪改。對于單片機，可自程序分段處跳轉至鍵盤模塊，經鍵盤饋入調試引導信息，完成調試后，調試引導模塊或作為手動模塊保留，需要時經由鍵盤激活。

3.等中斷

下面一段引文描述了借指令SJMP $等中斷的過程。

這是一條死循環令，如果系統的中斷是開放的，那么SJMP $指令實際上是在等待中斷，當有中斷申請后，CPU轉至執行中斷服務程序。中斷返回時，仍然返回到這條死循環指令，繼續等待中斷，而不是返回到該指令的下一條指令。這是因為執行SJMP $后，PC仍指向這條指令，中斷的斷點就是這條指令的首字節地址。

所謂等中斷也套用了PC機的概念。PC機可提供多達256個32位的中斷矢量，還能擴充中斷鏈等硬件予以支持，除去系統占用和保留的之外，可供用戶靈活使用的依然十分豐富，因此，PC機的許多功能的確是建立在(包括軟調用)中斷基礎之上的。相比之下，單片機區區幾個16位的中斷矢量，即便全部“中斷是開放的”也僅能應對少數緊急事件，主程序仍要承擔大量常規操作。設計中斷方式的本意，是在滿足實時性要求的前提下，使計算機仍有充裕時間處理各種事務，因此，空耗機器時間等候中斷實屬不當應用。換個角度來看，等中斷實際上改變了中斷的運行方式，稍有不慎可能事與愿違。

上述三個用途缺少中斷配合均意味著死機，所以可歸結為等中斷，而等中斷終歸不當應用。

（三）例題分析

本節通過幾個例子來考察指令SJMP $的作為。例1.

FW：LCALL DELAY；令電機正向轉動300次DELAY子程序的時間

DJNZ TIME,FW

MOV TIME,＃300

SETB IN1

CLR IN2

FAN：LCALL DELAY；令電機反向轉動300次DELAY子程序的時間

DJNZ TIME,FAN

STOP：CLR IN1；令電機停轉

CLR IN2

AJMP $

本例令電機正反轉一次后停轉。眾所周知，電機是反復運轉的設備，本例需要利用中斷服務程序修改堆棧中的斷點，重新指向電機驅動程序，才能再次啟動電機。本例試圖演繹指令AJMP $的暫停功能卻落入陷阱，與其借由中斷逃脫束縛，不如直接用中斷方式控制電機更快捷更可靠。

例2.

LOOP：JNB FO,$；等待計數5000時產生中斷

SETB P1.0；繞線機停止工作

本例用戶標志 F0未置位時，指令 JNB F0,$執行結果與SJMP $相似。例中注釋表明F0由計數器中斷置位，意在強調等中斷，但之后的指令 SETB P1.0可以被任意中斷，致使部分線包匝數失準，除非關閉其余中斷。P1.0和F0都是位名稱，操作雷同，若P1.0由中斷直接置位，且設該計數器中斷為唯一高優先級，則能保證線包匝數準確，亦不必等待和限制其他中斷。

例3.

LOOP：JNB TF1,LOOP；查詢等待

CLR TF1；TF1清零

CPL P1.0；P1.0取反

MOV TH1,＃OEOH；重新裝入時間常數初值

MOV TL1,#18H

AJMP LOOP；繼續生成波形本例的LOOP：JNB TF1,LOOP也可以表示為JNB TF1,$，與例2的區別在于TF1可由硬件直接置/復位。置位TF1必須啟動定時器T1，但JNB TF1,$是雙周期指令，T1中斷約有半數機會搶先使 TF1硬復位，導致波形畸變，所以又必須關閉T1中斷。鑒于例中TF1采用軟復位，可認為T1中斷已被關閉，即便如此，仍不能阻止其他中斷干擾定時器T1重置，波形畸變依舊難免。如果再關閉其他中斷，則所有中斷均被關閉，這樣一來，單片機僅相當于一只固定頻率振蕩器。循環體本質屬于子程序，因自動就地重復可免調用，本例循環體添一條返回指令即可供T1中斷調用，若再采用高優先級，不但不會延誤重置，還可取消 TF1軟復位，也不影響在低優先級下應用其他中斷。

例4.

B.查詢方式

對于采用查詢方式時，則需要把EOC與8031一條I/O口線相連。本例中用P1.7邊EOC，因此，8031通過對P1.7的狀態進行不斷的查詢，來判斷 A/D轉換是否結束。實現中斷方式的具體程序如下：

MAIN：MOV R1,#50H；置轉換結果存放數據區首址

MOV DPTR,#7FF8H；DPTR指向ADC0809的通道IN0地址

MOV R7,#08H；置轉換通道數

LOOP：MOVX ＠DPTR,A；啟動A/D轉換

WAIT：MOV A,P1；未轉換完，繼續查詢

JNB ACC.7,WAIT

MOVX A,＠DPTR；讀取轉換結果

MOV ＠R1,A；轉換結果存入結果數據區

INC DPTR；指向下一個通道

INC R1；修改結果數據區指針

DJNZ R7,LOOP；8路模擬信號是否都已轉換完成？

SJMP $

本例是一段 8通道模擬信號采樣程序，在順利完成第一次8通道循環后，遇到SJMP $，難以 “不斷的查詢”，由于程序未按中斷方式編寫，也不能“實現中斷”取值，沒有后續檢測則控制無以為據。可行的做法是利用定時器建立周期指針，為“實現中斷”測控方式提供節律。本例采用集中測(控)，即使采用中斷也難免“不斷的查詢”，如果采用分散測控并令測控節律略大于A/D轉換周期，使A/D轉換與測控程序平行運行，實現中斷內無條件取值，不但節省查詢等待時間，還可使測控時標更精確。

引述以上4例皆因其典型，絕非其他使用SJMP $及其近義指令的程序就沒有問題，至少，耗在一個點上等待實際上已造成程序阻塞，許多功能被屏蔽是既成事實。

（四）程序參考框架與建議

下面是一個概略的程序參考框架。

… ;初始化模塊MOV PTER,#00H;啟動自行待機

KEY: … ;鍵盤解碼模塊

JNB F0,SEQU ;運行/調試選擇

TEST: … ;鍵盤二次解碼

MOV PTER,A ;保存散轉指針

DISP1: ACALL DISP ;調用顯示模塊MOV A,PTER ;提取散轉指針

RL A

SELECT: JMP @A+DPTR ;選擇運行模式

SJMP KEY ;目標地址很近AJMP SEQU ;目標地址較近AJMP SELE1…

LJMP SEELN ;目標地址較遠… ;被隔離區

SEQU: SETB EA ;主模塊開中斷CLR F0 ;關閉手動調試…

ACALL DISP ;進行人機對話AJMP KEY

TABLE: … ;數據表隔離區

SELE1: CLR EA ;暫停輸出模塊SETB F0 ;激活手動調試AJMP KEY ;保持人機對話… ;被隔離區

… ;其他功能模塊

SEELN: … ;模塊N

LJMP KEY

… ;被隔離區

DISP： … ;顯示模塊

RET

… ;被隔離區

TIMER0: … ;定時中斷0

RETI

… ;被隔離區

… ;其他中斷

INTT1: … ;外部中斷1

RETI

… ;被隔離區

從例舉的程序框架可以看出，賦予指令SJMP $的三種功能，其實都是誤解。

其一，程序中能自然產生許多被隔離區，根據需要靈活分配即可。

其二，所謂暫停可分程序暫停和單片機暫停兩層含義。程序暫停因無嚴格定義而無從討論，但并不妨礙質疑其意義何在及爾后如何喚醒。單片機僅需臨時關閉其控制(信號輸出)功能，其中也包括阻止具有輸出功能的中斷服務程序，此時外在表現即為暫停，并不需要關閉其監視(信號輸入)功能，也就是說，程序無需暫停。

單片機不能完全避免(有別于暫停的)待機，程序框架例舉了一種解決方案。系統啟動后處于無中斷待機狀態，可隨時借助鍵盤修改散轉指針PTER，選擇程序各項功能。選擇運行主模塊時開中斷，隨即取消調試/手動功能，當然機器時間充裕時不取消也無妨，但始終保留人機對話功能，以便于狀態轉換。如果確實需要待機，通過選擇可選模塊 SELE1關閉中斷的同時激活調試/手動功能，將待機視為啟用調試/手動功能的前奏，要比單純待機更安全。

其三，中斷是一種滿足響應條件即可隨機插入子程序的運行方式，空等專侯就枉費了。

通過檢討可知，指令SJMP $的表現乏善可陳，亦無獨到專長，故類似指令切勿濫用。

[1]王用倫.微機控制技術[M].重慶:重慶大學出版社,2004.

[2]李全利.單片機原理及應用技術[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3]張曄.王玉民.單片機應用技術[M].北京:高等教育出版社,2006.

[4]王效華.單片機原理及應用[M].北京:北京交通大學出版社,2007.

TP368.1

A

1008-1151(2011)04-0046-02

2011-01-12

田邱林（1952－），男，河北完縣人，桂林理工大學高等職業技術學院（南寧校區）高級工程師，副教授，研究方向為計算機組成原理、單片機、計算機控制技術等。