51单片机指令SJMP $不宜滥用

田邱林

（桂林理工大学高等职业技术学院，广西 南宁 530001）

51单片机指令SJMP $不宜滥用

田邱林

（桂林理工大学高等职业技术学院，广西 南宁 530001）

51单片机的指令SJMP $，是诸如HERE：SJMP HERE的简略表示，其目标地址即为当前地址，相当于定义了一个没有退出条件的循环，即所谓“死循环”，因此，该指令不可滥用。

单片机；微机控制；指令SJMP $

（一）引言

51单片机指令SJMP $，是诸如HERE：SJMP HERE的简略表示，其目标地址即为当前地址，相当于定义了一个没有退出条件的循环，即所谓“死循环”。令人诧异的是，这样一个麻烦制造者却在一些51单片机教材中屡屡现身，从手头的教材中随机抽取几本，统计程序示例中指令SJMP $(含AJMP $)出现的频度，结果少则5、6处，多的超过10处，这尚未包括目标地址为“$”的条件转移指令。只有厘清指令 SJMP $的作用，才能诠释使用它的意义。

（二）指令SJMP $的作用

51单片机的SJMP rel是一条无条件短转移指令，偏移量rel是一个用补码表示的8位带符号数，转移范围为相对指令当前地址-128～+127的256个单元，所以也被称作相对转移指令。当rel取值为FEH时，指令可表示为SJMP $，程序就地转入无条件循环，终止下行。

51单片机的AJMP addr11是一条无条件指定页转移指令，也被称为绝对转移指令或短转移指令，addr11提供同一个2KB页范围内的转移空间。当addr11指向该指令当前位置时，亦可表示为 AJMP $，作用与指令 SJMP $相同，但不如 SJMP $的可读性强。

相关教材给出了指令SJMP $的三个用途，即程序隔离、程序暂停和等中断。

1.程序隔离

程序隔离的实质，是令程序在即将进入非顺序模块前转向，其实(包括SJMP rel在内的)所有转移指令都可以完成程序跳转，不必刻意使用SJMP $。

2.程序暂停

讨论程序暂停的意义，不妨看一段引文对指令SJMP $的描述。

若偏移量rel取值为FEH，则目标地址等于源地址，相当于动态暂停，程序“终止”在这条指令上。动态暂停指令在调试程序时很有用。MCS-51没有专用的停止指令，若要求动态暂停可以用SJMP指令来实现：

HERE：SJMP HERE；动态停机（80H,FEH）

尽管描述有些混乱，仔细梳理仍可见端倪。

首先，“MCS-51没有专用的停止指令”，堪称一语中的，因为设计者压根没打算停机。自创一条停止指令SJMP $，无端耗费有限的机器时间资源，显然有悖设计初衷。

其次，指令SJMP $在终止程序下行后仍允许中断响应，这就是“动态暂停”的由来。

再者，若无中断可响应，程序被迫“终止”(在 SJMP $上)，故而注释为“动态停机”，以示有别于“动态暂停”。对于这种运行状态，一般PC机用户更习惯直呼为死机。

至于“动态暂停指令在调试程序时很有用”，则属于套用PC机的概念，意指借指令JMP $(罕用，常用WAIT和DEBUG专用指令 HLT)将待调程序分段调试。须知，替换 PC机 RAM中的指令易如反掌，单片机 EPROM中的程序却不允许随机删改。对于单片机，可自程序分段处跳转至键盘模块，经键盘馈入调试引导信息，完成调试后，调试引导模块或作为手动模块保留，需要时经由键盘激活。

3.等中断

下面一段引文描述了借指令SJMP $等中断的过程。

这是一条死循环令，如果系统的中断是开放的，那么SJMP $指令实际上是在等待中断，当有中断申请后，CPU转至执行中断服务程序。中断返回时，仍然返回到这条死循环指令，继续等待中断，而不是返回到该指令的下一条指令。这是因为执行SJMP $后，PC仍指向这条指令，中断的断点就是这条指令的首字节地址。

所谓等中断也套用了PC机的概念。PC机可提供多达256个32位的中断矢量，还能扩充中断链等硬件予以支持，除去系统占用和保留的之外，可供用户灵活使用的依然十分丰富，因此，PC机的许多功能的确是建立在(包括软调用)中断基础之上的。相比之下，单片机区区几个16位的中断矢量，即便全部“中断是开放的”也仅能应对少数紧急事件，主程序仍要承担大量常规操作。设计中断方式的本意，是在满足实时性要求的前提下，使计算机仍有充裕时间处理各种事务，因此，空耗机器时间等候中断实属不当应用。换个角度来看，等中断实际上改变了中断的运行方式，稍有不慎可能事与愿违。

上述三个用途缺少中断配合均意味着死机，所以可归结为等中断，而等中断终归不当应用。

（三）例题分析

本节通过几个例子来考察指令SJMP $的作为。例1.

FW：LCALL DELAY；令电机正向转动300次DELAY子程序的时间

DJNZ TIME,FW

MOV TIME,＃300

SETB IN1

CLR IN2

FAN：LCALL DELAY；令电机反向转动300次DELAY子程序的时间

DJNZ TIME,FAN

STOP：CLR IN1；令电机停转

CLR IN2

AJMP $

本例令电机正反转一次后停转。众所周知，电机是反复运转的设备，本例需要利用中断服务程序修改堆栈中的断点，重新指向电机驱动程序，才能再次启动电机。本例试图演绎指令AJMP $的暂停功能却落入陷阱，与其借由中断逃脱束缚，不如直接用中断方式控制电机更快捷更可靠。

例2.

LOOP：JNB FO,$；等待计数5000时产生中断

SETB P1.0；绕线机停止工作

本例用户标志 F0未置位时，指令 JNB F0,$执行结果与SJMP $相似。例中注释表明F0由计数器中断置位，意在强调等中断，但之后的指令 SETB P1.0可以被任意中断，致使部分线包匝数失准，除非关闭其余中断。P1.0和F0都是位名称，操作雷同，若P1.0由中断直接置位，且设该计数器中断为唯一高优先级，则能保证线包匝数准确，亦不必等待和限制其他中断。

例3.

LOOP：JNB TF1,LOOP；查询等待

CLR TF1；TF1清零

CPL P1.0；P1.0取反

MOV TH1,＃OEOH；重新装入时间常数初值

MOV TL1,#18H

AJMP LOOP；继续生成波形本例的LOOP：JNB TF1,LOOP也可以表示为JNB TF1,$，与例2的区别在于TF1可由硬件直接置/复位。置位TF1必须启动定时器T1，但JNB TF1,$是双周期指令，T1中断约有半数机会抢先使 TF1硬复位，导致波形畸变，所以又必须关闭T1中断。鉴于例中TF1采用软复位，可认为T1中断已被关闭，即便如此，仍不能阻止其他中断干扰定时器T1重置，波形畸变依旧难免。如果再关闭其他中断，则所有中断均被关闭，这样一来，单片机仅相当于一只固定频率振荡器。循环体本质属于子程序，因自动就地重复可免调用，本例循环体添一条返回指令即可供T1中断调用，若再采用高优先级，不但不会延误重置，还可取消 TF1软复位，也不影响在低优先级下应用其他中断。

例4.

B.查询方式

对于采用查询方式时，则需要把EOC与8031一条I/O口线相连。本例中用P1.7边EOC，因此，8031通过对P1.7的状态进行不断的查询，来判断 A/D转换是否结束。实现中断方式的具体程序如下：

MAIN：MOV R1,#50H；置转换结果存放数据区首址

MOV DPTR,#7FF8H；DPTR指向ADC0809的通道IN0地址

MOV R7,#08H；置转换通道数

LOOP：MOVX ＠DPTR,A；启动A/D转换

WAIT：MOV A,P1；未转换完，继续查询

JNB ACC.7,WAIT

MOVX A,＠DPTR；读取转换结果

MOV ＠R1,A；转换结果存入结果数据区

INC DPTR；指向下一个通道

INC R1；修改结果数据区指针

DJNZ R7,LOOP；8路模拟信号是否都已转换完成？

SJMP $

本例是一段 8通道模拟信号采样程序，在顺利完成第一次8通道循环后，遇到SJMP $，难以 “不断的查询”，由于程序未按中断方式编写，也不能“实现中断”取值，没有后续检测则控制无以为据。可行的做法是利用定时器建立周期指针，为“实现中断”测控方式提供节律。本例采用集中测(控)，即使采用中断也难免“不断的查询”，如果采用分散测控并令测控节律略大于A/D转换周期，使A/D转换与测控程序平行运行，实现中断内无条件取值，不但节省查询等待时间，还可使测控时标更精确。

引述以上4例皆因其典型，绝非其他使用SJMP $及其近义指令的程序就没有问题，至少，耗在一个点上等待实际上已造成程序阻塞，许多功能被屏蔽是既成事实。

（四）程序参考框架与建议

下面是一个概略的程序参考框架。

… ;初始化模块MOV PTER,#00H;启动自行待机

KEY: … ;键盘解码模块

JNB F0,SEQU ;运行/调试选择

TEST: … ;键盘二次解码

MOV PTER,A ;保存散转指针

DISP1: ACALL DISP ;调用显示模块MOV A,PTER ;提取散转指针

RL A

SELECT: JMP @A+DPTR ;选择运行模式

SJMP KEY ;目标地址很近AJMP SEQU ;目标地址较近AJMP SELE1…

LJMP SEELN ;目标地址较远… ;被隔离区

SEQU: SETB EA ;主模块开中断CLR F0 ;关闭手动调试…

ACALL DISP ;进行人机对话AJMP KEY

TABLE: … ;数据表隔离区

SELE1: CLR EA ;暂停输出模块SETB F0 ;激活手动调试AJMP KEY ;保持人机对话… ;被隔离区

… ;其他功能模块

SEELN: … ;模块N

LJMP KEY

… ;被隔离区

DISP： … ;显示模块

RET

… ;被隔离区

TIMER0: … ;定时中断0

RETI

… ;被隔离区

… ;其他中断

INTT1: … ;外部中断1

RETI

… ;被隔离区

从例举的程序框架可以看出，赋予指令SJMP $的三种功能，其实都是误解。

其一，程序中能自然产生许多被隔离区，根据需要灵活分配即可。

其二，所谓暂停可分程序暂停和单片机暂停两层含义。程序暂停因无严格定义而无从讨论，但并不妨碍质疑其意义何在及尔后如何唤醒。单片机仅需临时关闭其控制(信号输出)功能，其中也包括阻止具有输出功能的中断服务程序，此时外在表现即为暂停，并不需要关闭其监视(信号输入)功能，也就是说，程序无需暂停。

单片机不能完全避免(有别于暂停的)待机，程序框架例举了一种解决方案。系统启动后处于无中断待机状态，可随时借助键盘修改散转指针PTER，选择程序各项功能。选择运行主模块时开中断，随即取消调试/手动功能，当然机器时间充裕时不取消也无妨，但始终保留人机对话功能，以便于状态转换。如果确实需要待机，通过选择可选模块 SELE1关闭中断的同时激活调试/手动功能，将待机视为启用调试/手动功能的前奏，要比单纯待机更安全。

其三，中断是一种满足响应条件即可随机插入子程序的运行方式，空等专侯就枉费了。

通过检讨可知，指令SJMP $的表现乏善可陈，亦无独到专长，故类似指令切勿滥用。

[1]王用伦.微机控制技术[M].重庆:重庆大学出版社,2004.

[2]李全利.单片机原理及应用技术[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3]张晔.王玉民.单片机应用技术[M].北京:高等教育出版社,2006.

[4]王效华.单片机原理及应用[M].北京:北京交通大学出版社,2007.

TP368.1

A

1008-1151(2011)04-0046-02

2011-01-12

田邱林（1952－），男，河北完县人，桂林理工大学高等职业技术学院（南宁校区）高级工程师，副教授，研究方向为计算机组成原理、单片机、计算机控制技术等。