AVR單片機(jī)問世以來,獲得廣泛關(guān)注。它是一種采用精簡指令集、以時(shí)鐘周期為機(jī)器周期的高速單片機(jī)。它采用快速寄存器文件（共有32個(gè)寄存器 R0~R31，其中R16~R31具有較強(qiáng)通用功能）、快速單周期指令。另外在存儲器技術(shù)(Flash存儲器、EEPROM)、低功耗、系統(tǒng)可靠性、定時(shí) /計(jì)數(shù)器功能多樣化等方面也都具特色。但由于采用精簡指令集,它沒有一般8位機(jī)的DAA指令。因BCD碼加減法運(yùn)算及定點(diǎn)數(shù)制轉(zhuǎn)換都要用到DAA功能,故給使用匯編語言研發(fā)帶來不便。本文重點(diǎn)介紹用軟件實(shí)現(xiàn)DAA的方法。

計(jì)算機(jī)采用的十進(jìn)制操作數(shù)一般都為壓縮型8421 BCD碼,每個(gè)BCD碼表示1位十進(jìn)制數(shù)。每2位BCD碼共存于同一字節(jié)單元中，故BCD運(yùn)算涉及狀態(tài)寄存器SREG的進(jìn)位C（第0位）和半進(jìn)位H（第5 位）。它們分別為高、低位BCD的進(jìn)（借）位。在進(jìn)行BCD碼加減運(yùn)算時(shí)，計(jì)算機(jī)是按二進(jìn)制數(shù)對待的，因此會(huì)產(chǎn)生與十進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則不相符合的情況：一是當(dāng)產(chǎn)生進(jìn)（借）位（C=1或H=1）時(shí)，該進(jìn)（借）位等于16(對所涉及的1位BCD碼而言)，而在十進(jìn)制運(yùn)算中應(yīng)等于10；二是可能產(chǎn)生非法BCD碼（值大于9）。軟件DAA即為糾正以上錯(cuò)誤而設(shè)的。

1 軟件DAA的實(shí)現(xiàn)方法

1.1 實(shí)現(xiàn)加法DAA功能子程序ADAA和ADAA1的設(shè)計(jì)方法

經(jīng)實(shí)踐考查，BCD碼加法運(yùn)算，可產(chǎn)生以下3種情況：

① 不須調(diào)整，特點(diǎn)是既不產(chǎn)生進(jìn)位，也不產(chǎn)生非法BCD碼。如$22+$11=$33。

② 產(chǎn)生非法BCD碼，必須加6調(diào)整。特點(diǎn)是BCD碼相加后不產(chǎn)生進(jìn)位，但加6調(diào)整后產(chǎn)生進(jìn)位。如
$36+$37=$6D(產(chǎn)生非法BCD)，加6調(diào)整后變?yōu)?73(產(chǎn)生半進(jìn)位H)。$68+$87=$EF，加$66調(diào)整后變?yōu)?155(產(chǎn)生進(jìn)位C和半進(jìn)位H)等。

③ 產(chǎn)生進(jìn)位，必須加6調(diào)整。特點(diǎn)是BCD碼相加只產(chǎn)生進(jìn)位，不會(huì)同時(shí)產(chǎn)生非法BCD碼；而加6調(diào)整后既不會(huì)再產(chǎn)生進(jìn)位/半進(jìn)位(而是清除了原來的進(jìn)位/半進(jìn)位)，也不會(huì)產(chǎn)生非法BCD碼。例：
$99+$88=$121，進(jìn)位C和半進(jìn)H位都置位，故加$66來調(diào)整：$21+$66=$87，并要恢復(fù)進(jìn)位C。

綜合以上3種情況，得出下面加法DAA之實(shí)現(xiàn)方法：首先保存BCD碼相加后的狀態(tài)寄存器SREG(保存其中的進(jìn)位C和半進(jìn)位H，稱為Co和Ho)。再將 BCD碼之和加上$66，產(chǎn)生出新的進(jìn)位Cn及半進(jìn)位Hn。若Co、Cn中有1個(gè)置位(只能有1個(gè)!)，說明高位BCD滿足調(diào)整條件并調(diào)整完畢，否則為不夠調(diào)整條件，應(yīng)減$60恢復(fù)；若Ho、Hn中有1個(gè)(只能有1個(gè)！)置位，說明低位BCD滿足調(diào)整條件并調(diào)整完畢，否則為不夠調(diào)整條件，應(yīng)減6恢復(fù)。程序中是將新、舊進(jìn)位和半進(jìn)位對應(yīng)或起來，只對或結(jié)果進(jìn)行判斷。注意，軟件DAA功能既要保證本字節(jié)壓縮BCD碼相加值的正確性，又要保證對高位 BCD產(chǎn)生進(jìn)位的正確性，故要將Co∨Cn的結(jié)果返還給SREG，以使下一步能正確實(shí)現(xiàn)高位BCD帶進(jìn)位加。

ADAA為BCD碼相加調(diào)整子程序，使用寄存器R20作為工作單元（使用R22、R11、R10等3個(gè)寄存器作為輔助工作單元），所有調(diào)整工作都在此單元內(nèi)進(jìn)行。

ADAA1為數(shù)制轉(zhuǎn)換程序中實(shí)現(xiàn)BCD碼左移調(diào)整的子程序，為加法DAA之特例：它在R20工作單元內(nèi)實(shí)施BCD碼帶進(jìn)位位自加并完成對和的調(diào)整。

1.2 實(shí)現(xiàn)減法DAA功能子程序SDAA的設(shè)計(jì)方法

由實(shí)踐可知，減法DAA要比加法來得簡單：只須對產(chǎn)生借位的BCD碼進(jìn)行調(diào)整。BCD碼減法運(yùn)算，只有以下2種情況:

① 不產(chǎn)生借位，不須調(diào)整，如 $22-$11=$11。

② 產(chǎn)生借位，此時(shí)不論有否非法BCD碼產(chǎn)生，一律對產(chǎn)生借位的BCD碼加$A調(diào)整。但AVR單片機(jī)沒有加字節(jié)型立即數(shù)指令，改為減6調(diào)整，要注意加原和減補(bǔ)對進(jìn)位的影響是相反的。為保證多字節(jié)壓縮BCD碼運(yùn)算的正確性，若調(diào)整后清除了借位C，必須將其恢復(fù)。例如$22-$54=$CE，因C、H皆置位，用減去$66來調(diào)整$CE-$66=$68，調(diào)整后清除了借位C，故子程序中還要加SEC 指令來恢復(fù)借位C。

注：MCS-51單片機(jī)減法DAA子程序很容易按此移植(半進(jìn)位為AC)。

1.3 實(shí)現(xiàn)右移DAA功能子程序RDAA的設(shè)計(jì)方法

見3 定點(diǎn)數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序中對BCD碼右移調(diào)整的說明。

2 定點(diǎn)運(yùn)算子程序

（1）多字節(jié)壓縮BCD碼加法子程序ADBCD

加法在寄存器內(nèi)直接完成，以R20為DAA工作單元。BCD碼相加后，將和送到R20，調(diào)用ADAA子程序，實(shí)現(xiàn)對和的調(diào)整（返回主程序后再回送調(diào)整結(jié)果）。

（2）多字節(jié)壓縮BCD碼減法子程序SUBCD

減法在寄存器內(nèi)直接完成，以R20為DAA工作單元。BCD碼相減后，將差送至R20，調(diào)用SDAA子程序，實(shí)現(xiàn)對差的調(diào)整（返回主程序后再回送調(diào)整結(jié)果）。

（3）乘法子程序MUL16

操作：(R13，R12)×(R15，R14)→ R17，R16，R15，R14

采用字乘字無符號數(shù)運(yùn)算。采取逐次右移部分積和乘數(shù)，當(dāng)乘數(shù)移出位等于1時(shí)將被乘數(shù)加入部分積的方法完成計(jì)算?？梢暈?6位整數(shù)×16位整數(shù)→32位整數(shù)，也可視為16位整數(shù)×16位小數(shù)→16位整數(shù)，或視為16位小數(shù)×16位小數(shù)→32位小數(shù)。可加上舍入處理。

（4）除法子程序DIV16

操作：(R17，R16，R15，R14)÷(R13，R2)→R15，R14

采用雙字除以字無符號數(shù)運(yùn)算。采取逐次左移被除數(shù)與除數(shù)相減、試商、記商的方法完成計(jì)算?？梢暈殡p字型整數(shù)÷字型整數(shù)→字型整數(shù)，也可視為小數(shù)÷小數(shù)→ 小數(shù)。要求 (R17,R16)＜(R13,R12)?？杉由仙崛胩幚恚⒁饪赡墚a(chǎn)生舍入溢出(例如$7FFFC000÷$8000=$FFFF.8，舍入取整即產(chǎn)生溢出)。