孙旭飞第5章-嵌入式处理器2.ppt

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1、第五章第五章 嵌入式处理器嵌入式处理器 本章学习要点：本章学习要点：本章学习要点：本章学习要点：嵌入式处理器的基本结构嵌入式处理器的基本结构嵌入式处理器的基本结构嵌入式处理器的基本结构 80C51 80C51单片机的编程结构单片机的编程结构单片机的编程结构单片机的编程结构 80C5180C51单片机的引脚信号及功能单片机的引脚信号及功能单片机的引脚信号及功能单片机的引脚信号及功能 80C51 80C51单片机的存储器配置单片机的存储器配置单片机的存储器配置单片机的存储器配置 80C5180C51单片机的操作与时序单片机的操作与时序单片机的操作与时序单片机的操作与时序 5.3 80C51单片机的

2、内部结构单片机的内部结构嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 1 1基本组成基本组成基本组成基本组成4.1 80C51单片机的内部结构单片机的内部结构2 2、芯片内部结构、芯片内部结构、芯片内部结构、芯片内部结构 嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 控制控制控制控制器器器器运算运算运算运算器器器器一、中央处理器一、中央处理器CPU 1、运算器、运算器 进行算术和逻辑运算进行算术和逻辑运算，8位位 主要包括算术逻辑单元主要包括算术逻辑单元ALU、累加器、累加器ACC、暂存器、程序状态字暂存器、程序状态字PSW、B寄存器。寄存器。80C51单片机基本结构单

3、片机基本结构单片机原理与应用主要任务主要任务：单片机原理与应用算术运算算术运算逻辑运算逻辑运算逻辑运算逻辑运算位操作位操作位操作位操作数据处理数据处理数据处理数据处理利用程序状态寄存器利用程序状态寄存器利用程序状态寄存器利用程序状态寄存器PSWPSW表述当前运行状态表述当前运行状态表述当前运行状态表述当前运行状态一、中央处理器一、中央处理器CPU独特的功能，特别独特的功能，特别适合与控制操作。适合与控制操作。2、控制器控制器 包括指令寄存器包括指令寄存器IR、指令译码器、指令译码器ID、数数据指针据指针DPTR、程序计数器（指针）程序计数器（指针）PC、堆栈指针堆栈指针SP、以及控制电路（时序

4、电路、以及控制电路（时序电路、中断控制部件、微操作控制部件）。中断控制部件、微操作控制部件）。单片机原理与应用一、中央处理器一、中央处理器CPU哈佛结构哈佛结构3、布尔处理器、布尔处理器单片机原理与应用一、中央处理器一、中央处理器CPU 它实际上是一个完整的位微处理器，它实际上是一个完整的位微处理器，这个位机有自己的这个位机有自己的CPU、位寄存器、位寄存器、I/O口口和指令集。可提供和指令集。可提供17条位操作指令，硬件有条位操作指令，硬件有自己的自己的“累加器累加器”（进位位（进位位C）和自己的位寻和自己的位寻址址RAM和和I/O空间，所以是一个独立的位处理空间，所以是一个独立的位处理机。

5、机。80C51单片机把单片机把8位机和位机和1位机复合在一位机复合在一起，发挥各自的长处，这是它的一大优点。起，发挥各自的长处，这是它的一大优点。MCSMCS5151系列单片机芯片系列单片机芯片系列单片机芯片系列单片机芯片采用采用采用采用4040个引脚的方形和双列直插式封装个引脚的方形和双列直插式封装个引脚的方形和双列直插式封装个引脚的方形和双列直插式封装(b)双列直插式封装(a)方形封装5.4 80C51单片机的引脚信号单片机的引脚信号嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 1引脚功能引脚功能 4040个引脚其功能共可分为四个部分：个引脚其功能共可分为四个部分：个引脚其功能

6、共可分为四个部分：个引脚其功能共可分为四个部分：1 1）电源）电源）电源）电源2 2个个个个 2 2）外接晶体振荡器）外接晶体振荡器）外接晶体振荡器）外接晶体振荡器2 2个个个个 3 3）I/OI/O引脚引脚引脚引脚3232个个个个 4 4）控制信号引脚）控制信号引脚）控制信号引脚）控制信号引脚4 4个个个个5.4 80C51单片机的引脚信号单片机的引脚信号嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 一、主电源引脚一、主电源引脚nVDD：接接5V电源电源nVSS：接地端接地端 一般一般VDD 和和VSS之间应之间应接高频和低频滤波电接高频和低频滤波电容。容。嵌入式微处理器嵌入式微

7、处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 二、外接晶体振荡器引脚二、外接晶体振荡器引脚nXTAL1：芯片内部振荡电芯片内部振荡电路（单级反相放大器）的路（单级反相放大器）的输入端输入端nXTAL2：芯片内部振荡电芯片内部振荡电路（单级反相放大器）的路（单级反相放大器）的输出端输出端 振荡频率为晶振频率（振荡频率为晶振频率（1.220MHz），另外需两个），另外需两个30pF左右的电容以微调频左右的电容以微调频率率嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 1 1、接石英晶体和微调电容、接石英晶体和微调电容、接石英晶体和微调电容、接石英晶体和微调电容 2 2、接外部时钟、接外部时钟、接外

8、部时钟、接外部时钟n80C51单片机单片机的振荡器有内部和外部两种方式的振荡器有内部和外部两种方式5.4 80C51单片机的引脚信号单片机的引脚信号嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 三、三、4个个8位并行位并行I/O口引脚口引脚 80C5180C51单片机有单片机有单片机有单片机有4 4个个个个8 8位并行位并行位并行位并行I/OI/O口，共占了口，共占了口，共占了口，共占了3232根根根根I/OI/O引脚，单片机扩展时，这些引脚，单片机扩展时，这些引脚，单片机扩展时，这些引脚，单片机扩展时，这些I/OI/O引脚又作引脚又作引脚又作引脚又作为扩展总线用。为扩展总线用。为

9、扩展总线用。为扩展总线用。P0P0口作为地址口作为地址口作为地址口作为地址/数据总线，分时输出低数据总线，分时输出低数据总线，分时输出低数据总线，分时输出低8 8位地址位地址位地址位地址和传送和传送和传送和传送8 8位数据；位数据；位数据；位数据；P2P2口作为高口作为高口作为高口作为高8 8位地址总线；位地址总线；位地址总线；位地址总线；P3P3口也具有第二功能。这是由接口的特殊结构口也具有第二功能。这是由接口的特殊结构口也具有第二功能。这是由接口的特殊结构口也具有第二功能。这是由接口的特殊结构所决定的。所决定的。所决定的。所决定的。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器

10、四、控制信号线引脚四、控制信号线引脚1、RST/VPD：复位复位/掉电时内部掉电时内部RAM的备用电的备用电源输入端源输入端复位端复位端RST：启动时，需要复位，使启动时，需要复位，使CPU各部件处于确各部件处于确定的初始状态。定的初始状态。正常工作状态（振荡器稳定），该引脚上正常工作状态（振荡器稳定），该引脚上出现持续出现持续24个振荡周期（即两个机器周期）以个振荡周期（即两个机器周期）以上的高电平，单片机就可完成系统复位操作上的高电平，单片机就可完成系统复位操作。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 80C51复位后内部寄存器状态复位后内部寄存器状态特殊功能寄存器特殊功

11、能寄存器初始状态初始状态特殊功能寄存器特殊功能寄存器初始状态初始状态ACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPL00HTL100HDPH00HSCON00HP0P30FFHSBUF不定不定IPXXX00000BPCON0XXXXXXXBIE0XX00000BTMOD00HPC0000H嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 2、ALE/PROG：地址锁存允许地址锁存允许/编程脉冲输入编程脉冲输入 ALE：地址锁存允许信号：地址锁存允许信号 片外存储器作数据存取时，片外存储器作数据存取时，ALE为低为低8位地址位地址锁存允许

12、输出信号，在其下降沿将从锁存允许输出信号，在其下降沿将从P0口输出的低口输出的低8位地址锁存到地址锁存器。位地址锁存到地址锁存器。以以1/6振荡频率周期性输出振荡频率周期性输出PROG：在对：在对8751片内片内EPROM编程时，编程脉冲编程时，编程脉冲由此输入。由此输入。四、控制信号线引脚四、控制信号线引脚嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 3、EA/VDD：访外允许访外允许/编程电压输入编程电压输入 8031中中EA必须接地。必须接地。8051/8751中中 EA1，单片机使用片内单片机使用片内ROM/EPROM（由（由PC值决定）；值决定）；EA0，单片机片内程序存

13、储器失效，而单片机片内程序存储器失效，而 使用使用片外程序存储器。片外程序存储器。VDD 对对8751片内片内EPROM编程时，此脚接编程电编程时，此脚接编程电压。（压。（+21V+25V）四、控制信号线引脚四、控制信号线引脚嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 4 4、PSENPSEN：外部程序存储器读选通信号外部程序存储器读选通信号外部程序存储器读选通信号外部程序存储器读选通信号 它与它与它与它与ALEALE配合，使配合，使配合，使配合，使P0P0口完成地址线和数据线的口完成地址线和数据线的口完成地址线和数据线的口完成地址线和数据线的功能。功能。功能。功能。当访问片内当

14、访问片内当访问片内当访问片内ROMROM、RAMRAM时无效。时无效。时无效。时无效。四、控制信号线引脚四、控制信号线引脚嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5 80C51单片机的存储器配置单片机的存储器配置 80C51 80C51系列单片机采用的是哈佛体系结系列单片机采用的是哈佛体系结系列单片机采用的是哈佛体系结系列单片机采用的是哈佛体系结构，即将程序存储器和数据存储器分开，程构，即将程序存储器和数据存储器分开，程构，即将程序存储器和数据存储器分开，程构，即将程序存储器和数据存储器分开，程序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式、序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式

15、、序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式、序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式、寻址空间和控制系统。寻址空间和控制系统。寻址空间和控制系统。寻址空间和控制系统。存储器在物理结构上分为程序存储器空存储器在物理结构上分为程序存储器空存储器在物理结构上分为程序存储器空存储器在物理结构上分为程序存储器空间和数据存储器空间，共有间和数据存储器空间，共有间和数据存储器空间，共有间和数据存储器空间，共有4 4个存储空间：个存储空间：个存储空间：个存储空间：片内程序存储器片内程序存储器片内程序存储器片内程序存储器和和和和片外程序存储器空间片外程序存储器空间片外程序存储器空间片外程序存储器空间以及以及以及以及

16、片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器和和和和片外数据存储器片外数据存储器片外数据存储器片外数据存储器空间。空间。空间。空间。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5 80C51单片机的存储器配置单片机的存储器配置 从用户使用的角度看，从用户使用的角度看，从用户使用的角度看，从用户使用的角度看，80C5180C51存储器地存储器地存储器地存储器地址空间分为以下址空间分为以下址空间分为以下址空间分为以下3 3类：类：类：类：片内、片外统一编址片内、片外统一编址片内、片外统一编址片内、片外统一编址0000H FFFFH0000H FFFFH的的的的64 6

17、4 KBKB程序存储器地址空间（用程序存储器地址空间（用程序存储器地址空间（用程序存储器地址空间（用1616位地址）。位地址）。位地址）。位地址）。64KB64KB的片外数据存储器地址空间，地址也的片外数据存储器地址空间，地址也的片外数据存储器地址空间，地址也的片外数据存储器地址空间，地址也从从从从0000H FFFFH0000H FFFFH（用（用（用（用1616位地址）编址。位地址）编址。位地址）编址。位地址）编址。256256字节的片内数据存储器地址空间（用字节的片内数据存储器地址空间（用字节的片内数据存储器地址空间（用字节的片内数据存储器地址空间（用8 8位地址）。位地址）。位地址）。

18、位地址）。图中图中3 3个存储空间地址是重叠的，个存储空间地址是重叠的，如何区别这如何区别这3 3个不同的逻辑空间呢？个不同的逻辑空间呢？嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5 80C51单片机的存储器配置单片机的存储器配置 80C5180C51的指令系统设计了不同的数据传的指令系统设计了不同的数据传的指令系统设计了不同的数据传的指令系统设计了不同的数据传送指令符号：送指令符号：送指令符号：送指令符号：CPUCPU用用用用MOVCMOVC指令访问片内、指令访问片内、指令访问片内、指令访问片内、片外片外片外片外ROMROM，用，用，用，用MOVXMOVX指令访问片外指令

19、访问片外指令访问片外指令访问片外RAMRAM，用用用用MOVMOV指令访问片内指令访问片内指令访问片内指令访问片内RAMRAM。上图中所示的引脚信号上图中所示的引脚信号上图中所示的引脚信号上图中所示的引脚信号PSENPSEN，若，若，若，若PSENPSEN有效，即能读出片外有效，即能读出片外有效，即能读出片外有效，即能读出片外ROMROM中的指令。引脚信中的指令。引脚信中的指令。引脚信中的指令。引脚信号号号号RDRD和和和和WRWR有效时可读有效时可读有效时可读有效时可读/写片外写片外写片外写片外RAMRAM或片外或片外或片外或片外I/OI/O接口。接口。接口。接口。嵌入式微处理器嵌入式微处理

20、器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5 80C51单片机的存储器配置单片机的存储器配置 5.5.1 程序存储器地址空间程序存储器地址空间 程序存储器用于存放编好的程序和表格程序存储器用于存放编好的程序和表格程序存储器用于存放编好的程序和表格程序存储器用于存放编好的程序和表格常数。程序存储器通过常数。程序存储器通过常数。程序存储器通过常数。程序存储器通过1616位程序计数器寻址，位程序计数器寻址，位程序计数器寻址，位程序计数器寻址，寻址能力为寻址能力为寻址能力为寻址能力为64 KB64 KB。这使得指令能在。这使得指令能在。这使得指令能在。这使得指令能在64 KB64 KB地址空间内任意跳转，但

21、不能使程序从程序地址空间内任意跳转，但不能使程序从程序地址空间内任意跳转，但不能使程序从程序地址空间内任意跳转，但不能使程序从程序存储器空间转移到数据存储器空间。存储器空间转移到数据存储器空间。存储器空间转移到数据存储器空间。存储器空间转移到数据存储器空间。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5 80C51单片机的存储器配置单片机的存储器配置 80C5180C51片内片内片内片内ROMROM的容量为的容量为的容量为的容量为4 KB4 KB，地址，地址，地址，地址为为为为0000H 0FFFH0000H 0FFFH；片外最多可扩至；片外最多可扩至；片外最多可扩至；片外最

22、多可扩至64 KB 64 KB ROMROM，地址为，地址为，地址为，地址为1000H FFFFH1000H FFFFH，片内外统，片内外统，片内外统，片内外统一编址。一编址。一编址。一编址。当片内当片内当片内当片内4 KB ROM4 KB ROM容量不够时，可选择容量不够时，可选择容量不够时，可选择容量不够时，可选择8 8 KBKB、16 KB16 KB、32 KB32 KB的的的的80C5280C52、80C5480C54、80C5680C56单片机。应尽量避免外扩程序存储器单片机。应尽量避免外扩程序存储器单片机。应尽量避免外扩程序存储器单片机。应尽量避免外扩程序存储器芯片而增加硬件的负担

23、。在极特殊情况下，芯片而增加硬件的负担。在极特殊情况下，芯片而增加硬件的负担。在极特殊情况下，芯片而增加硬件的负担。在极特殊情况下，才应外扩程序存储器芯片执行外部程序。才应外扩程序存储器芯片执行外部程序。才应外扩程序存储器芯片执行外部程序。才应外扩程序存储器芯片执行外部程序。不用片外扩展的不用片外扩展的ROMROM时，时，EAEA引脚引脚与电源与电源VccVcc连接连接。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5 80C51单片机的存储器配置单片机的存储器配置 5.5.1 5.5.1 程序存储器地址空间程序存储器地址空间程序存储器地址空间程序存储器地址空间 扩展外部程序存

24、储器时单片机的硬件连扩展外部程序存储器时单片机的硬件连扩展外部程序存储器时单片机的硬件连扩展外部程序存储器时单片机的硬件连接如下图所示。接如下图所示。接如下图所示。接如下图所示。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5 80C51单片机的存储器配置单片机的存储器配置 5.5.1 程序存储器地址空间程序存储器地址空间 80C5180C51从片内程序存储器和片外程序存储器取从片内程序存储器和片外程序存储器取从片内程序存储器和片外程序存储器取从片内程序存储器和片外程序存储器取指时执行速度相同。上电复位后程序计数器的内指时执行速度相同。上电复位后程序计数器的内指时执行速度相同。

25、上电复位后程序计数器的内指时执行速度相同。上电复位后程序计数器的内容为容为容为容为0000H0000H，所以，所以，所以，所以CPUCPU总是从总是从总是从总是从0000H0000H开始执行程开始执行程开始执行程开始执行程序。存储单元序。存储单元序。存储单元序。存储单元0000H 0002H0000H 0002H用作复位后引导程用作复位后引导程用作复位后引导程用作复位后引导程序的存放单元。如果在这序的存放单元。如果在这序的存放单元。如果在这序的存放单元。如果在这3 3个单元中存有转移指令，个单元中存有转移指令，个单元中存有转移指令，个单元中存有转移指令，那么程序就被引导到转移指令指定的那么程序

26、就被引导到转移指令指定的那么程序就被引导到转移指令指定的那么程序就被引导到转移指令指定的ROMROM空间去空间去空间去空间去执行。执行。执行。执行。0003H 002AH0003H 002AH单元均匀地分为单元均匀地分为单元均匀地分为单元均匀地分为5 5段，每段，每段，每段，每段段段段8 8字节，用作字节，用作字节，用作字节，用作5 5个中断向量区。个中断向量区。个中断向量区。个中断向量区。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5 80C51单片机的存储器配置单片机的存储器配置 5.5.1 程序存储器地址空间程序存储器地址空间注意：注意：注意：注意：访问片外程序存储器时

27、，访问片外程序存储器时，访问片外程序存储器时，访问片外程序存储器时，1616条条条条I/OI/O线（线（线（线（P0P0和和和和P2P2）作为总线使用。）作为总线使用。）作为总线使用。）作为总线使用。P0P0口作为地址口作为地址口作为地址口作为地址/数据总线使数据总线使数据总线使数据总线使用。它先输出用。它先输出用。它先输出用。它先输出1616位地址的低位地址的低位地址的低位地址的低8 8位位位位PCLPCL，然后进入悬，然后进入悬，然后进入悬，然后进入悬浮状态，等待程序存储器送出的指令字节。浮状态，等待程序存储器送出的指令字节。浮状态，等待程序存储器送出的指令字节。浮状态，等待程序存储器送出

28、的指令字节。当有效地址当有效地址当有效地址当有效地址PCLPCL出现在出现在出现在出现在P0P0总线上时，总线上时，总线上时，总线上时，ALEALE（允许地址锁存）信号把这个地址锁存到地址锁（允许地址锁存）信号把这个地址锁存到地址锁（允许地址锁存）信号把这个地址锁存到地址锁（允许地址锁存）信号把这个地址锁存到地址锁存器中。同时，存器中。同时，存器中。同时，存器中。同时，P2P2端口输出地址的高端口输出地址的高端口输出地址的高端口输出地址的高8 8位位位位PCHPCH；然后然后然后然后PSENPSEN选通外部程序存储器，使指令送到选通外部程序存储器，使指令送到选通外部程序存储器，使指令送到选通外

29、部程序存储器，使指令送到P0P0总线上，由总线上，由总线上，由总线上，由CPUCPU读入。读入。读入。读入。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5 80C51单片机的存储器配置单片机的存储器配置 5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间 数据存储器数据存储器数据存储器数据存储器RAMRAM用于存放运算的中间结用于存放运算的中间结用于存放运算的中间结用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。数据存储果、数据暂存和缓冲、标志位等。数据存储果、数据暂存和缓冲、标志位等。数据存储果、数据暂存和缓冲、标志位等。数据存储器空间也分成片内和片外两大部分，即器空间也分

30、成片内和片外两大部分，即器空间也分成片内和片外两大部分，即器空间也分成片内和片外两大部分，即片内片内片内片内RAMRAM和和和和片外片外片外片外RAMRAM。80C5180C51片外数据存储器片外数据存储器片外数据存储器片外数据存储器空间为空间为空间为空间为64 KB64 KB，地址从，地址从，地址从，地址从0000H FFFFH0000H FFFFH；片；片；片；片内存储器空间为内存储器空间为内存储器空间为内存储器空间为256256字节，地址从字节，地址从字节，地址从字节，地址从0000H 0000H 00FFH00FFH。片外数据存储器与片内数据存储器空间片外数据存储器与片内数据存储器空间

31、的低地址部分（的低地址部分（0000H00FFH0000H00FFH）是重叠是重叠的，如何区别片内、片外的，如何区别片内、片外RAMRAM空间呢？空间呢？80C5180C51有有MOVMOV和和MOVXMOVX两种指令，用以区两种指令，用以区分片内、片外分片内、片外RAMRAM空间。片内空间。片内RAMRAM使用使用MOVMOV指令，片外指令，片外64KB RAM64KB RAM空间专门为空间专门为MOVXMOVX指令（使引脚指令（使引脚RDRD或或WRWR信号有效）信号有效）所用。所用。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5 80C51单片机的存储器配置单片机的存储

32、器配置 5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间 1 1）外部）外部）外部）外部RAMRAM 外部数据存储器的寻址空间可达外部数据存储器的寻址空间可达外部数据存储器的寻址空间可达外部数据存储器的寻址空间可达64 KB64 KB。地。地。地。地址可以是址可以是址可以是址可以是8 8位或位或位或位或1616位的。在扩展外部数据存储器位的。在扩展外部数据存储器位的。在扩展外部数据存储器位的。在扩展外部数据存储器时，时，时，时，P0P0口用作口用作口用作口用作RAMRAM的地址的地址的地址的地址/数据总线，数据总线，数据总线，数据总线，P2 P2 口中口中口中口中的的的的3 3位也作为位也作为

33、位也作为位也作为RAMRAM的页地址。访问片外的页地址。访问片外的页地址。访问片外的页地址。访问片外RAMRAM期间，期间，期间，期间，CPUCPU根据需要发送根据需要发送根据需要发送根据需要发送RDRD和和和和WRWR信号。信号。信号。信号。若需要扩展片外若需要扩展片外若需要扩展片外若需要扩展片外RAMRAM，一般外接静态，一般外接静态，一般外接静态，一般外接静态RAMRAM芯片，如芯片，如芯片，如芯片，如6116/6264/622566116/6264/62256。次图。次图。次图。次图2 KB2 KB片外片外片外片外RAMRAM时的硬件连接图。时的硬件连接图。时的硬件连接图。时的硬件连接

34、图。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5 80C51单片机的存储器配置单片机的存储器配置 5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间 2）片内）片内RAM 片内数据存储器最大可寻址片内数据存储器最大可寻址片内数据存储器最大可寻址片内数据存储器最大可寻址256256个单元，个单元，个单元，个单元，它们又分为两部分：它们又分为两部分：它们又分为两部分：它们又分为两部分：低字节（低字节（低字节（低字节（00H7FH00H7FH）是是是是真正的真正的真正的真正的RAMRAM区；区；区；区；高高高高128128字节（字节（字节（字节（80HFFH80HFFH）为为为为特

35、殊功能寄存器（特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR）区，如次图所示。）区，如次图所示。）区，如次图所示。）区，如次图所示。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间2）片内）片内RAM低低低低128128字节字节字节字节RAMRAM 80C51 80C51的的的的3232个工作寄存器与个工作寄存器与个工作寄存器与个工作寄存器与RAMRAM安排在同一安排在同一安排在同一安排在同一个队列空间里，统一编址并使用同样的寻址方式个队列空间里，统一编址并使用同样的寻址方式个队列空间里，统一编址并使用同样的寻址方式个队列

36、空间里，统一编址并使用同样的寻址方式（直接寻址和间接寻址）。（直接寻址和间接寻址）。（直接寻址和间接寻址）。（直接寻址和间接寻址）。00H 1FH 00H 1FH地址安排为地址安排为地址安排为地址安排为4 4组工作寄存器区，每组工作寄存器区，每组工作寄存器区，每组工作寄存器区，每组有组有组有组有8 8个工作寄存器（个工作寄存器（个工作寄存器（个工作寄存器（R0R7R0R7），共占），共占），共占），共占3232个单元，个单元，个单元，个单元，见表见表见表见表4-14-1。通过对程序状态字。通过对程序状态字。通过对程序状态字。通过对程序状态字PSWPSW中中中中RS1RS1、RS0RS0的的的的

37、设置，每组寄存器均可选作设置，每组寄存器均可选作设置，每组寄存器均可选作设置，每组寄存器均可选作CPUCPU的当前工作寄存的当前工作寄存的当前工作寄存的当前工作寄存器组。器组。器组。器组。表表表表4-1 4-1 工作寄存器地址表工作寄存器地址表工作寄存器地址表工作寄存器地址表 组组 RS1 RS0R0R1R2R3R4R5R6R700 000H01H02H03H04H05H06H07H10 108H09H0AH 0BH 0CH 0DH 0EH0FH21 010H11H12H13H14H15H16H17H31 118H19H1AH 1BH 1CH 1DH 1EH1FH嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌

38、入式微处理器嵌入式微处理器 5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间 2）片内）片内RAM 工作寄存器区后的工作寄存器区后的工作寄存器区后的工作寄存器区后的1616字节单元（字节单元（字节单元（字节单元（20H 20H 2FH2FH），可用位寻址方式访问其各位。在），可用位寻址方式访问其各位。在），可用位寻址方式访问其各位。在），可用位寻址方式访问其各位。在80C5180C51系列单片机的指令系统中，还包括许多系列单片机的指令系统中，还包括许多系列单片机的指令系统中，还包括许多系列单片机的指令系统中，还包括许多位操作指令，这些位操作指令可直接对这位操作指令，这些位操作指令可直接对这位操

39、作指令，这些位操作指令可直接对这位操作指令，这些位操作指令可直接对这128128位寻址。这位寻址。这位寻址。这位寻址。这 128128位的位地址为位的位地址为位的位地址为位的位地址为00H 7FH00H 7FH，其，其，其，其位地址分布如图所示。位地址分布如图所示。位地址分布如图所示。位地址分布如图所示。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间 2）片内）片内RAM 地址范围地址范围地址范围地址范围30H 7FH30H 7FH的区域是通用存储器，的区域是通用存储器，的区域是通用存储器，的区域是通用存储器，用于存储字节数据。用于存

40、储字节数据。用于存储字节数据。用于存储字节数据。80C5180C51堆栈区被限定在片堆栈区被限定在片堆栈区被限定在片堆栈区被限定在片内内内内RAMRAM，是满递增堆栈，堆栈指针初值，是满递增堆栈，堆栈指针初值，是满递增堆栈，堆栈指针初值，是满递增堆栈，堆栈指针初值SP=07HSP=07H，若不改变，若不改变，若不改变，若不改变08H 7FH08H 7FH皆为堆栈区。皆为堆栈区。皆为堆栈区。皆为堆栈区。故程序初始化时，给故程序初始化时，给故程序初始化时，给故程序初始化时，给SPSP赋值，如赋值，如赋值，如赋值，如SP=5FHSP=5FH，这，这，这，这样样样样60H 7FH60H 7FH就是堆栈

41、区了，就是堆栈区了，就是堆栈区了，就是堆栈区了，60H60H以下的区域以下的区域以下的区域以下的区域就可以放心地用于存储数据。就可以放心地用于存储数据。就可以放心地用于存储数据。就可以放心地用于存储数据。嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 2）片内）片内RAM 低低低低128128字节字节字节字节RAMRAM单元地址范围也是单元地址范围也是单元地址范围也是单元地址范围也是00H 00H 7FH7FH，80C5180C51采用不同寻址方式来加以区分，采用不同寻址方式来加以区分，采用不同寻址方式来加以区分，采用不同寻址方式来加以区分，即访问即访问即访问即访问128128个位地

42、址用位寻址方式，访问低个位地址用位寻址方式，访问低个位地址用位寻址方式，访问低个位地址用位寻址方式，访问低128128字节单元用直接寻址和间接寻址。这样就字节单元用直接寻址和间接寻址。这样就字节单元用直接寻址和间接寻址。这样就字节单元用直接寻址和间接寻址。这样就可以区分开可以区分开可以区分开可以区分开00H 7FH00H 7FH是位地址还是字节地址。是位地址还是字节地址。是位地址还是字节地址。是位地址还是字节地址。5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 2）片内）片内RAM高高高高128128字节字节字节字节RAMRAM 80C

43、5180C51片内高片内高片内高片内高128128字节字节字节字节RAMRAM中，有中，有中，有中，有2121个个个个特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR），它们离散地分布），它们离散地分布），它们离散地分布），它们离散地分布在在在在80HFFH80HFFH的的的的RAMRAM空间中。访问特殊功能空间中。访问特殊功能空间中。访问特殊功能空间中。访问特殊功能寄存器只允许使用寄存器只允许使用寄存器只允许使用寄存器只允许使用直接寻址方式直接寻址方式直接寻址方式直接寻址方式。在这在这在这在这2121个特殊功能寄存器中，有个特殊功能寄存器中，有个特殊功能寄存器中，

44、有个特殊功能寄存器中，有1111个具个具个具个具有位寻址能力，它们的字节地址正好能被有位寻址能力，它们的字节地址正好能被有位寻址能力，它们的字节地址正好能被有位寻址能力，它们的字节地址正好能被8 8整除。整除。整除。整除。5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 2）片内）片内RAM高高高高128128字节字节字节字节RAMRAM 累加器累加器累加器累加器ACCACC（E0HE0H）累加器累加器累加器累加器ACCACC是是是是80C5180C51最常用、最忙碌的最常用、最忙碌的最常用、最忙碌的最常用、最忙碌的8 8位特殊功能寄存器

45、，许多指令的操作数取自位特殊功能寄存器，许多指令的操作数取自位特殊功能寄存器，许多指令的操作数取自位特殊功能寄存器，许多指令的操作数取自于于于于ACCACC，许多运算中间结果也存放于，许多运算中间结果也存放于，许多运算中间结果也存放于，许多运算中间结果也存放于ACCACC。在指令系统中是最多的用在指令系统中是最多的用在指令系统中是最多的用在指令系统中是最多的用A A作为累加器作为累加器作为累加器作为累加器ACCACC的助记符。的助记符。的助记符。的助记符。5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 2）片内）片内RAM高高高高128

46、128字节字节字节字节RAMRAM寄存器寄存器寄存器寄存器B B（F0HF0H）在乘、除指令中，用到了在乘、除指令中，用到了在乘、除指令中，用到了在乘、除指令中，用到了8 8位寄存器位寄存器位寄存器位寄存器B B。乘法指令的两个操作数分别取自乘法指令的两个操作数分别取自乘法指令的两个操作数分别取自乘法指令的两个操作数分别取自A A和和和和B B，运算，运算，运算，运算后，乘积存于后，乘积存于后，乘积存于后，乘积存于B B和和和和A A两个两个两个两个8 8位寄存器中。除法位寄存器中。除法位寄存器中。除法位寄存器中。除法指令中，指令中，指令中，指令中，A A中存放被除数，中存放被除数，中存放被除

47、数，中存放被除数，B B中存放除数，运中存放除数，运中存放除数，运中存放除数，运算后，商存放在算后，商存放在算后，商存放在算后，商存放在A A中，余数在中，余数在中，余数在中，余数在B B中。中。中。中。5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 2）片内）片内RAM高高高高128128字节字节字节字节RAMRAM 程序状态寄存器程序状态寄存器程序状态寄存器程序状态寄存器PSWPSW（D0HD0H）PSW PSW是一个是一个是一个是一个8 8位特殊功能寄存器，它的位特殊功能寄存器，它的位特殊功能寄存器，它的位特殊功能寄存器，它的各位

48、包含了程序执行后的状态信息，供程序各位包含了程序执行后的状态信息，供程序各位包含了程序执行后的状态信息，供程序各位包含了程序执行后的状态信息，供程序査询或判别之用。査询或判别之用。査询或判别之用。査询或判别之用。PSWPSW除有确定的字节地址除有确定的字节地址除有确定的字节地址除有确定的字节地址（D0HD0H）外，每一位均有位地址，各位的含）外，每一位均有位地址，各位的含）外，每一位均有位地址，各位的含）外，每一位均有位地址，各位的含义及其格式如表所示。义及其格式如表所示。义及其格式如表所示。义及其格式如表所示。5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式

49、微处理器嵌入式微处理器 2）片内）片内RAM高高高高128128字节字节字节字节RAMRAM 程序状态寄存器程序状态寄存器程序状态寄存器程序状态寄存器PSWPSW（D0HD0H）5.5.1 数据存储器地址空间数据存储器地址空间 Cy AC FORS1RS0 OV P PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器 程序状态寄存器程序状态寄存器PSW CyCy AC FORS1RS0 OV P PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0进位标

50、志进位标志进位标志进位标志CyCy：n n算术逻辑指令时，最高位算术逻辑指令时，最高位算术逻辑指令时，最高位算术逻辑指令时，最高位D7D7有进（借）位，有进（借）位，有进（借）位，有进（借）位，则则则则Cy=1Cy=1，否则，否则，否则，否则Cy=0Cy=0；n n在布尔处理器中，它起着在布尔处理器中，它起着在布尔处理器中，它起着在布尔处理器中，它起着“位累加器位累加器位累加器位累加器”的作的作的作的作用。用。用。用。1717条布尔处理指令多数是针对条布尔处理指令多数是针对条布尔处理指令多数是针对条布尔处理指令多数是针对CYCY来完来完来完来完成的。程序中写成成的。程序中写成成的。程序中写成成