该AVR的汇编程序选自《M128》，程序中体现了AVR汇编的基本特点，仅供大家参考。
该应用系统为一个带1/100秒的简易24小时制时钟，它在上电后能够自动从11时59分55秒00开始计时和显示时间。下图为简易时钟系统硬件电路图。
图 简易24小时时钟硬件原理图
系统使用8个LED数码管显示时、分、秒、1/100秒4个时段的数字，每个时段占用2个LED。显示方式采用动态扫描方式，ATmega128的PA口输出显示数字的7段码(注意：图中省缺了PA口连接到LED各段的8个限流电阻，阻值800欧左右)，PC口用于控制8个LED的位选。ATmega128使用外部16MHz晶振(图中未画出)。
系统还使用ATmega128片内的计数/定时器T1，设计T1工作在定时溢出中断方式，定时间隔为2ms，即T1每2ms产生一次中断。5次中断得到10ms的时间间隔，此时时钟的1/100秒加1，并相应进行时、分、秒的调整。
LED动态扫描方式的设计如下：在每2ms的时间中，点亮8个LED中的一个，显示其相应的数字(PC口的输出只有一位为低电平，选通一个LED，保持2ms)。因此PC口的输出值为0b11111110，每隔2ms循环右移，到0b01111111时8个LED各点亮一次，时间为16ms。在1秒钟内，循环8个LED的次数为62.5(1000/16)，是人眼的滞留时间(25次/秒)的2.5倍，保证了LED显示亮度均匀，无闪烁。在程序设计中，在各个LED转换和7段码输出时，关闭位选信号(PC输出0b11111111)，消除了显示的拖尾现象(消影功能)。
T1的设计：T1为16位定时器，系统时钟为16M，采用其64分频后的时钟作为T1的计数信号(寄存器TCCR1B = 0x03)，一个计数周期为4us，2ms需要计500个(0x01F4)。由于T1溢出中断发生在0xFFFF后下一个T1计数脉冲的到来(参见第二章关于定时器原理部分)，因此T1的计数初始值为0xFE0C = 0xFFFF – 0x01F3(65535-499)，即寄存器TCNT1的初值为0xFE0C。
3.8.2 AVR汇编源代码
该系统的汇编源代码如下，开发软件平台使用AVR Studio 4.08。
;********************************************************
;AVR汇编程序实例
;简易带1/100秒的24小时制时钟
;********************************************************
.include "m128def.inc" ;引用器件I/O配置文件
;定义程序中使用的变量名(在寄存器空间)
.def count = r18 ;循环计数单元
.def position = r19 ;LED显示位指针,取值为0-7
.def p_temp = r20 ;LED显示位选,其值取反由PC口输出
.def count_10ms = r21 ;10ms计数单元
.def flag_2ms = r22 ;2ms到标志
.def temp = r23 ;临时变量
.def temp1 = r24 ;临时变量
.def temp_int = r25 ;临时变量(中断中使用)
;中断向量区定义,flash空间$0000-$0045
.org $0000
jmp reset ;复位处理
reti ;IRQ0 Handler
nop
reti ;IRQ1 Handler
nop
reti ;IRQ2 Handler
nop
reti ;IRQ3 Handler
nop
reti ;IRQ4 Handler
nop
reti ;IRQ5 Handler
nop
reti ;IRQ6 Handler
nop
reti ;IRQ7 Handler
nop
reti ;Timer2 Compare Handler
nop
reti ;Timer2 Overflow Handler
nop
reti ;Timer1 Capture Handler
nop
reti ;Timer1 CompareA Handler
nop
reti ;Timer1 CompareB Handler
nop
jmp time1_ovf ;Timer1 Overflow Handler
reti ;Timer0 Compare Handler
nop
reti ;Timer0 Overflow Handler
nop
reti ;SPI Transfer Complete Handler
nop
reti ;USART0 RX Complete Handler
nop
reti ;USART0 UDR Empty Handler
nop
reti ;USART0 TX Complete Handler
nop
reti ;ADC Conversion Complete Handler
nop
reti ;E2PROM Ready Handler
nop
reti ;Analog Comparator Handler
nop
reti ;Timer1 CompareC Handler
nop
reti ;Timer3 Capture Handler
nop
reti ;Timer3 CompareA Handler
nop
reti ;Timer3 CompareB Handler
nop
reti ;Timer3 CompareC Handler
nop
reti ;Timer Overflow Handler
nop
reti ;USART1 RX Complete Handler
nop
reti ;USART1 UDR Empty Handler
nop
reti ;USART1 TX Complete Handler
nop
reti ;Two-wire Serial Interface Handler
nop
reti ;SPM Ready Handler
nop
;程序开始
.org $0046
reset:
ldi r16,high(RAMEND) ;设置堆栈指针高位
out sph,r16
ldi r16,low(RAMEND) ;设置堆栈指针低位
out spl,r16
ser temp
out ddra,temp ;设置PORTA为输出,段码输出
out ddrc,temp ;设置PORTC为输出,位码控制
out portc,temp ;PORTC输出$FF, 无显示
ldi position,0x00 ;段位初始化为1/100秒低位
ldi p_temp,0x01 ;LED第1位亮
;初始化时钟时间为11:59:55:00
ldi xl,low(time_buff) ;
ldi xh,high(time_buff) ;X寄存器取得时钟单元 首指针
ldi temp,0x00
st x+,temp ;1/100秒 = 00
ldi temp,0x55
st x+,temp ;秒 = 55
ldi temp,0x59
st x+,temp ;分 = 59
ldi temp,0x11
st x,temp ;时 = 11
ldi temp,0xfe ;T1初始化,每隔2ms中断一次
out tcnt1h,temp
ldi temp,0x0c
out tcnt1l,temp
clr temp
out tccr1a,temp
ldi temp,0x03 ;16M,64分频 2ms
out tccr1b,temp
ldi temp,0x04
out timsk,temp ;允许T1溢出中断
sei ;全局中断允许
;主程序
main:
cpi flag_2ms,0x01 ;判2ms到否
brne main ;No,转main循环
clr flag_2ms ;到,请2ms标志
rcall display ;调用LED显示时间(动态扫描显示一位)
d_10ms_ok:
cpi count_10ms,0x05 ;判10ms到否
brne main ;No,转main循环
clr count_10ms ;10ms到,清零10ms计数器
rcall time_add ;调用时间加10ms调整
rcall put_t2d ;将新时间值放入显示缓冲单元
rjmp main ;转main循环
;LED动态扫描显示子程序,2ms执行一次,一次点亮一位,8位循环
display:
clr r0
ser temp ;temp = 0x11111111
out portc,temp ;关显示,去消影和拖尾作用
ldi yl,low(display_buff)
ldi yh,high(display_buff) ;Y寄存器取得显示缓冲单元首指针
add yl,position ;加上要显示的位值
adc yh,r0 ;加上低位进位
ld temp,y ;temp中为要显示的数字
clr r0
ldi zl,low(led_7 * 2)
ldi zh,high(led_7 * 2) ;Z寄存器取得7段码组的首指针
add zl,temp ;加上要显示的数字
adc zh,r0 ;加上低位进位
lpm ;读对应七段码到R0中
out porta,r0 ;LED段码输出
mov r0,p_temp
com r0,
out portc,r0 ;输出位控制字,完成LED一位的显示
inc position ;调整到下一次显示位
lsl p_temp
cpi position,0x08
brne display_ret
ldi position,0x00
ldi p_temp,0x01
display_ret:
ret
;时钟时间调整,加0.01秒
time_add:
ldi xl,low(time_buff) ;
ldi xh,high(time_buff) ;X寄存器为时钟单元首指针
rcall dhm3 ;ms单元加1调整
cpi temp,0x99 ;
brne time_add_ret ;未到99ms返回
rcall dhm ;秒单元加1调整
cpi temp,0x60
brne time_add_ret ;未到60秒返回
rcall dhm ;分单元加1调整
cpi temp,0x60
brne time_add_ret ;未到60分返回
rcall dhm ;时单元加1调整
cpi temp,0x24
brne time_add_ret ;未到24时返回
clr temp
st x,temp ;到24时,时单元清另
time_add_ret:
ret
;低段时间清零,高段时间加1,BCD调整
dhm: clr temp ;当前时段清零
dhm1: st x+,temp ;当前时段清零,X寄存器指针加一
dhm3: ld temp,x ;取出新时段数据
inc temp ;加一
cpi temp,0x0A ;若个位数码未到$0A(10)
brhs dhm2 ;例如$58+1=$59，不须调整;
subi temp,0xFA ;否则做减$FA调整：例如$49+1-$FA=$50
dhm2: st x,temp ;并将调整结果送回
ret
;将时钟单元数据送LED显示缓冲单元中
put_t2d:
ldi xl,low(time_buff) ;
ldi xh,high(time_buff) ;X寄存器时钟单元首指针
ldi yl,low(display_buff)
ldi yh,high(display_buff) ;Y寄存器显示缓冲单元首指针
ldi count,4 ;循环次数 = 4
loop:
ld temp,x+ ;读一个时间单元
mov temp1,temp
swap temp1
andi temp1,0x0f ;高位BCD码
andi temp,0x0f ;低位BCD码
st y+,temp ;写入2个显示单元
st y+,temp1 ;低位BCD码在前,高位在后
dec count
brne loop ;4个时间单元->8个显示单元
ret
;T1时钟溢出中断服务
time1_ovf:
in temp_int,sreg
push temp_int ;保护状态寄存器
ldi temp_int,0xfe ;T1初始值设定,2ms中断一次
out tcnt1h,temp_int
ldi temp_int,0x0c
out tcnt1l,temp_int
inc count_10ms ;10ms计数器加一
ldi flag_2ms,0x01 ;置2ms标志到
pop temp_int
out sreg, temp_int ;恢复状态寄存器
reti ;中断返回
.CSEG ;LED七段码表,定义在Flash程序空间
led_7: ;7段码表
.db 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07
.db 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71
;字 PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 共阴极 共阳极
; h g f E d c b a
;0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH C0H
;1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H F9H
;2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH A4H
;3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH B0H
;4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 99H
;5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 92H
;6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 82H
;7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H F8H
;8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 80H
;9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 90H
;A 0 1 1 1 0 1 1 1 77H 88H
;b 0 1 1 1 1 1 0 0 7CH 83H
;C 0 0 1 1 1 0 0 1 39H C6H
;d 0 1 0 1 1 1 1 0 5EH A1H
;E 0 1 1 1 1 0 0 1 79H 86H
;F 0 1 1 1 0 0 0 1 71H 8EH
.DSEG ;定义程序中使用的变量位置(在RAM空间)
.ORG $0100
display_buff: ;LED显示缓冲区,8个字节
.BYTE 0x00 ;LED 1 位显示内容
.BYTE 0x00 ;LED 2 位显示内容
.BYTE 0x00 ;LED 3 位显示内容
.BYTE 0x00 ;LED 4 位显示内容
.BYTE 0x00 ;LED 5 位显示内容
.BYTE 0x00 ;LED 6 位显示内容
.BYTE 0x00 ;LED 7 位显示内容
.BYTE 0x00 ;LED 8 位显示内容
.org $0108
time_buff: ;时钟数据缓冲区,4个字节
.BYTE 0x00 ;1/100s单元
.BYTE 0x00 ;秒单元
.BYTE 0x00 ;分单元
.BYTE 0x00 ;时单元
该程序实例采用规范标准的设计理念和风格，程序中已给出比较详细的注解。关于程序如何具体完成和实现系统的功能请读者仔细阅读程序，用心体会。下面仅对编写ATmega128汇编程序时，在结构和语句使用上一些需要注意的方面加以介绍。
1．将程序中操作最频繁以及需要特殊位处理的变量定义在AVR的32个工作寄存器空间，因为MCU对R0-R31的操作仅需要一个时钟周期，而且功能强大。由于R0-R31的功能有不同，而且也仅有32个，所以程序员应认真考虑和规划这32个工作寄存器的使用。如尽量不要将变量放置在R26-R31中，因为这6个寄存器构成3个16位的X、Y、Z地址指针寄存器，应保留用于各种寻址使用。
2．ATmega128有35个中断源，Flash程序存储器的低段空间为这35个中断向量地址。由于ATmega128的程序存储器空间为64K字，所以与其它AVR不同的是，ATmega128的一个向量地址空间为2个字长度，在中断向量处应使用长转移指令jmp转移到中断服务程序，而一般的AVR的一个向量地址空间为1个字长度，使用rjmp转移指令。出于提高系统可靠性的设计，对于系统不使用的中断向量，应填充2个中断返回指令reti(每个reti占一个字)。在本程序中，为了程序的理解和阅读方便，使用了reti和nop指令填充一个2个字长度的向量地址空间。
3．程序中使用X、Y、Z三个16位的地址指针寄存器，基于他们的一些指令有自动加(减)一的功能，以及先加(减)、后使用，和先使用、后加(减)的区别，在使用中应注意正确和灵活的使用。
4．由于LED的七段码对照表是固定不变的，程序中将LED的七段码表放置在Flash存储器中。对于Flash存储器的间址取数只能使用Z寄存器。由于程序存储器的地址是以字(双字节)为单位的，因此，16位地址指针寄存器Z的高15位为程序存储器的字地址，最低位LSB为“0”时，指字的低字节；为“1”时，指字的高字节。程序中使用伪指令db定义的七段码为一个字节，他保存在一个字的低字节处。如果定义字，应使用伪指令dw。
本例使用指令lpm读取Flash中的一个字节，因此在取七段码表的首地址时乘2(ldi zl,low(led_7 * 2))，将地址左移一位，Z寄存器的LSB为“0”，表示取该字的低位字节。
指令lpm能寻址的程序存储器空间为低64K字节的页(32k字)，因此如果常量表的位置处在高64字节的页中，请使用指令elpm。详细的指令功能见3.4.3的内容。
5．中断服务程序中，必须对MCU的标志寄存器SREG进行保护。在T1的溢出中断服务程序中，还需要对TCNT1的初值进行设置，以保证下一次中断仍为2ms。中断服务程序应尽量短小，因此在中断服务中，只将2ms标志置位和10ms加一计数，其它处理应尽量放在主程序中。
6．程序中定义了8个字节的显示缓冲区和4个字节的时钟数据缓冲区，分别存放8个LED所对应的显示数字和4个时间段的时间值(BCD码)，这12个单元定义放置在ATmega128的RAM中。ATmega128的RAM单元应从0x0100开始，前面的地址分别对应的是32个工作寄存器、I/O寄存器、扩展I/O寄存器，因此不要把一般的数据单元定义在小于0x0100的空间(参见2.2.2，RAM空间分配)。
7．与使用db或dw伪指令在Flash空间定义常量不同的是，在RAM空间予留变量空间的定义应使用byte伪指令。byte伪指令的功能是定义变量的位置(予留空间)，不能定义(填充)变量的值，变量具体的值是需要由程序在运行中写入的。而伪指令db、dw具有数据位置和值定义(填充)的功能。
