51單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)_第1頁(yè)
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1、MCS-51單片機(jī)在物理結(jié)構(gòu)上有四個(gè)存儲(chǔ)空間:1、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器2、片外程序存儲(chǔ)器3、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器4、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器但在邏輯上,即從用戶的角度上,8051單片機(jī)有三個(gè)存儲(chǔ)空間:1、片內(nèi)外統(tǒng)一編址的64K的程序存儲(chǔ)器地址空間(MOV)C2、256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間(MO)V3、以及64K片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間(MOVX在訪問(wèn)三個(gè)不同的邏輯空間時(shí),應(yīng)采用不同形式的指令(具體我們?cè)诤竺娴闹噶钕到y(tǒng)學(xué)習(xí)時(shí)將會(huì)講解),以產(chǎn)生不同的存儲(chǔ)器空間的選通信號(hào)。程序內(nèi)存ROM尋址范圍:0000HFFFFH容量64KBEA=1,尋址內(nèi)部ROM;EA=0,尋址外部ROM地址長(zhǎng)度:16位作用:存放程序及程序

2、運(yùn)行時(shí)所需的常數(shù)。七個(gè)具有特殊含義的單元是:0000H系統(tǒng)復(fù)位,PC指向此處;0003H外部中斷0入口000BHT0溢出中斷入口0013H外中斷1入口001BHT1溢出中斷入口0023H串口中斷入口002BHT2溢出中斷入口內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM物理上分為兩大區(qū):00H7FH即128B內(nèi)RAM和SFR區(qū)。作用:作數(shù)據(jù)緩沖器用。下圖是8051單片機(jī)存儲(chǔ)器的空間結(jié)構(gòu)圖程序存儲(chǔ)器MKB外部RAM內(nèi)都純層存儲(chǔ)器外都枚提存儲(chǔ)器1 MCS0機(jī)的內(nèi)存結(jié)耦I(lǐng)程序存儲(chǔ)器一個(gè)微處理器能夠聰明地執(zhí)行某種任務(wù),除了它們強(qiáng)大的硬件外,還需要它們運(yùn)行的軟件,其實(shí)微處理器并不聰明,它們只是完全按照人們預(yù)先編寫的程序而執(zhí)行之。

3、那么設(shè)計(jì)人員編寫的程序就存放在微處理器的程序存儲(chǔ)器中,俗稱只讀程序存儲(chǔ)器(ROM。程序相當(dāng)于給微處理器處理問(wèn)題的一系列命令。其實(shí)程序和數(shù)據(jù)一樣,都是由機(jī)器碼組成的代碼用。只是程序代碼則存放于程序存儲(chǔ)器中。MCS-51具有64kB程序存儲(chǔ)器尋址空間,它是用于存放用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息。對(duì)于內(nèi)部無(wú)ROM勺8031單片機(jī),它的程序存儲(chǔ)器必須外接,空間地址為64kB,此時(shí)單片機(jī)的端必須接地。強(qiáng)制CPUR外部程序存儲(chǔ)器讀取程序。對(duì)于內(nèi)部有ROM勺8051等單片機(jī),正常運(yùn)行時(shí),則需接高電平,使CPU5fe從內(nèi)部的程序存儲(chǔ)中讀取程序,當(dāng)PC值超過(guò)內(nèi)部ROM勺容量時(shí),才會(huì)轉(zhuǎn)向外部的程序存儲(chǔ)器讀取程序。當(dāng)=

4、1時(shí),程序從片內(nèi)ROMF始執(zhí)彳T,當(dāng)PC值超過(guò)片內(nèi)ROMg量時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部ROMS句。當(dāng)=0時(shí),程序從外部存儲(chǔ)器開始執(zhí)行,例如前面提到的片內(nèi)無(wú)ROM勺8031單片機(jī),在實(shí)際應(yīng)用中就要把8031的引腳接為低電平。8051片內(nèi)有4kB的程序存儲(chǔ)單元,其地址為0000HH0FFFH單片機(jī)啟動(dòng)復(fù)位后,程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000H所以系統(tǒng)將從0000H單元開始執(zhí)行程序。但在程序存儲(chǔ)中有些特殊的單元,這在使用中應(yīng)加以注意:其中一組特殊是0000H-0002H單元,系統(tǒng)復(fù)位后,PC為0000H,單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序,如果程序不是從0000H單元開始,則應(yīng)在這三個(gè)單元中存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令,

5、讓CPUft接去執(zhí)行用戶指定的程序。另一組特殊單元是0003H-002AH這40個(gè)單元各有用途,它們被均勻地分為五段,它們的定義如下:0003H000AH外部中斷0中斷地址區(qū)。000BH0012H定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷地址區(qū)。0013H001AH外部中斷1中斷地址區(qū)。001BH0022H定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷地址區(qū)。0023H002AH串行中斷地址區(qū)。可見以上的40個(gè)單元是專門用于存放中斷處理程序的地址單元,中斷響應(yīng)后,按中斷的類型,自動(dòng)轉(zhuǎn)到各自的中斷區(qū)去執(zhí)行程序。從上面可以看出,每個(gè)中斷服務(wù)程序只有8個(gè)字節(jié)單元,用8個(gè)字節(jié)來(lái)存放一個(gè)中斷服務(wù)程序顯然是不可能的。因此以上地址單元不能用于存放程序的其他內(nèi)

6、容,只能存放中斷服務(wù)程序。但是通常情況下,我們是在中斷響應(yīng)的地址區(qū)安放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令,指向程序存儲(chǔ)器的其它真正存放中斷服務(wù)程序的空間去執(zhí)行,這樣中斷響應(yīng)后,CPUW到這條轉(zhuǎn)移指令,便轉(zhuǎn)向其他地方去繼續(xù)執(zhí)行中斷服務(wù)程序。下圖是ROM勺地址分配圖:OFFFFH-用戶ROM區(qū)ra溢出中斷出行口中斷口海出中斷 BIIF外常中斯I INTI一玉鬲正誦廣外部中新I IKTO0G32H/0033TOO2AH/OO2RR-OOIAH/OOIBH-0012H/0013H-OOOAH/OOOBH-000211/00034(OOOOHROM分布圖從上圖中大家可以看到,0000H-0002H,只有三個(gè)存儲(chǔ)單元,3

7、個(gè)存儲(chǔ)單元在我們的程序存放時(shí)是存放不了實(shí)際意義的程序的,通常我們?cè)趯?shí)際編寫程序時(shí)是在這里安排一條ORG旨令,通過(guò)ORG旨令跳車$到從0033H開始的用戶ROM區(qū)域,再來(lái)安排我們的程序語(yǔ)言。從0033開始的用戶ROM:域用戶可以通過(guò)ORG指令任意安排,但在應(yīng)用中應(yīng)注意,不要超過(guò)了實(shí)際的存儲(chǔ)空間,不然程序就會(huì)找不到。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也稱為隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。MCS-51內(nèi)部RAMt128或256個(gè)字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(不同的型號(hào)有分別),片外最多可擴(kuò)展64KB的RAM構(gòu)成兩個(gè)地址空間,訪問(wèn)片內(nèi)RAMffl“MOV指令,訪問(wèn)片外RAMffl“MOVX指令。

8、它們是用于存放執(zhí)行的中問(wèn)結(jié)果和過(guò)程數(shù)據(jù)的。MCS-51的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均可讀寫,部分單元還可以位尋址。MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上和邏輯上都分為兩個(gè)地址空問(wèn),即:數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間(低128單元);特殊功能寄存器空間(高128單元);這兩個(gè)空間是相連的,從用戶角度而言,低128單元才是真正的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。下面我們就來(lái)詳細(xì)的與大家講解一下:低128單元:片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為8位地址,所以最大可尋址的范圍為256個(gè)單元地址,對(duì)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用間接尋址方式,RRR1和DPTRO可以做為間接尋址寄存器,ROR1是8位的寄存器,即ROR1的尋址范圍最大為256個(gè)單元,而DPTR是16位地址指針,尋址范

9、圍就可達(dá)到64KR也就是說(shuō)在尋址片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),尋址范圍超過(guò)了256B,就不能用RRR1做為間接尋址寄存器,而必須用DPTR寄存器做為間接尋址寄存器。蛆RSIRS0K0RIR2R3R4S5R6R7000OOH01H02HQ4H05H加H07H工01OSH09HQAHOBHOCHODHOEHOFH-)1010H11H12H13H14H15H16H17H31118H19H1AH1BH1CH1DH1EH1FH從上圖中我們可以看到,8051單片機(jī)片內(nèi)RAMft有256個(gè)單元(00H-FFH),這256個(gè)單元共分為兩部分。其一是地址從00H-7FH單元(共128個(gè)字節(jié))為用戶數(shù)據(jù)RAM從80H-FFH

10、地址單元(也是128個(gè)字節(jié))為特殊寄存器(SFR)單元。從圖1中可清楚地看出它們的結(jié)構(gòu)分布。1、通用寄存器區(qū)(00H-1FH)在00H-1FH共32個(gè)單元中被均勻地分為四塊,每塊包含八個(gè)8位寄存器,均以RO-R7來(lái)命名,我們常稱這些寄存器為通用寄存器。這四塊中的寄存器都稱為R0-R7,那么在程序中怎么區(qū)分和使用它們呢?聰明的INTEL工程師們又安排了一個(gè)寄存器一一程序狀態(tài)字寄存器(PSW來(lái)管理它們,CPUR要定義這個(gè)寄存的PSW勺D3和D4位(RS0和RS。,即可選中這四組通用寄存器。對(duì)應(yīng)的編碼關(guān)系如下表所示。惹程序中并不需要用4組,那么其余的可用做一般的數(shù)據(jù)緩沖器,CPUft復(fù)位后,選中第0

11、組工作寄存器。RAM位尋地區(qū)地址表單元地址AfSB位地址LSB口FHTFH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H:2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2DH6FH6EH6DH6cH6BH6AHI69H6SH2CH67H65H誣63H62H61H60H2BH5FHSeh5DH5CH5BH5AH5gHM.;2AH5TH56H55H54H53H52H51H5OHI29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H4SH;28H47H46H45H44H43H42H41H40H!27H3FH3EH3DH3cH3BH3AH3gH38H126H37H36H35H34H33H32H31H3

12、0H25H2FH2EH2DH2cH2BH2AH2SH;24H27H26H2?H24H23H22H21H20H33H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H1SH:22H17H16H15H14H13H12H11H10H!21HOFHOEHODHOCHOBHOAH09H08H口OH07HOSH05HO4H03H02H01HOOH2、位尋址區(qū)(20H-2FH)片內(nèi)RAM勺20H-2FH單元為位尋址區(qū),既可作為一般單元用字節(jié)尋址,也可對(duì)它們的位進(jìn)行尋址。位尋址區(qū)共有16個(gè)字節(jié),128個(gè)位,位地址為00H-7FK位地址分配如下表所示:+CPUtt直接尋址這些位,執(zhí)行例如置“1”、清“0”、求“反”、轉(zhuǎn)移,傳送和邏輯等操作。我們常稱MCS-5但有布爾處理功能,布爾處理的存儲(chǔ)空間指的就是這些為尋址區(qū)。3、用戶RAME(30H-7FH)在片內(nèi)RAM氐128單元中,通用寄存器占去32個(gè)單元,位尋址區(qū)占去16個(gè)單元,剩下的80個(gè)單元就是供用戶使用的一般RAME了

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