《片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)》PPT課件.ppt

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單片機(jī)的內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu),電子教學(xué)實驗宇宙人,開發(fā)宇宙征服科技,Chengdayong,存儲器結(jié)構(gòu)框圖（一）,,,,開發(fā)宇宙征服科技,Chengdayong,存儲器結(jié)構(gòu)框圖（二）,,,,開發(fā)宇宙征服科技,Chengdayong,存儲器結(jié)構(gòu)框圖（三）,,,,開發(fā)宇宙征服科技,Chengdayong,8051誕生，片內(nèi)有4K字節(jié)的ROM，無法擦除，只能寫一次,8031誕生，片內(nèi)無ROM,8751擁有EPROM（紫外線擦除）但是價格昂貴,單片機(jī)片內(nèi)ROM發(fā)展概況,,,,,,,,,,,,,,,,,,2,3,1,開發(fā)宇宙征服科技,Chengdayong,E2PROM的出現(xiàn)使程序的編寫與調(diào)試更加容易,OTP（onetimeprogram)技術(shù)的出現(xiàn)加快了單片機(jī)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用,在線可編程可以直接用PC機(jī)對單片機(jī)進(jìn)行程序的下載，使程序編寫變得更加容易,單片機(jī)片內(nèi)ROM發(fā)展概況,,,,,,,,,,,,,,,,,,5,6,4,開發(fā)宇宙征服科技,MCS—51單片機(jī)ROM結(jié)構(gòu)框圖,,,,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,MCS—51單片機(jī)ROM結(jié)構(gòu)圖,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,內(nèi)部ROM空間解析,在程序存儲器中，有6個單元具有特殊功能,0000H：8051復(fù)位后，PC＝0000H，即程序從0000H開始執(zhí)行指令。PC是程序指針，控制程序的運行。0003H：外部中斷0入口。000BH：定時器0溢出中斷入口。0013H：外部中斷1入口。001BH：定時器1溢出中斷入口。0023H：串行口中斷入口。52還有002BH對應(yīng)T2中斷。使用時，通常在這些入口地址處存放一條絕對跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到用戶安排的中斷程序起始地址，或者從0000H起始地址跳轉(zhuǎn)到用戶設(shè)計的初始程序上。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,MCS—51單片機(jī)內(nèi)部RAM結(jié)構(gòu)框圖,,,,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,MCS—51單片機(jī)低128字節(jié)RAM結(jié)構(gòu)圖,,,,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)片內(nèi)RAM詳解（一）,工作寄存器組（占用片內(nèi)RAM地址00H——1FH）,每組工作寄存器組都有8個工作寄存器(R0—R7)組成，每個工作寄存器對應(yīng)一個固定的地址。比如：工作寄存器組一中R0的地址為00H。在單片機(jī)正常工作時，只有一組工作寄存器處于前臺工作，其他的在后臺等待。工作寄存器組的選擇由單片機(jī)中一個特殊功能寄存器來控制。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)片內(nèi)RAM詳解（二）,,片內(nèi)地址20H—2FH是位尋址區(qū)（可位尋址的空間，是指可通過執(zhí)行指令直接對某一位進(jìn)行操作的空間），在該區(qū)域內(nèi)的字節(jié)地址中的每一位都對應(yīng)一個位地址，在使用時可以直接對位地址進(jìn)行訪問。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)片內(nèi)RAM詳解（三）,可位尋址的空間是一般微機(jī)所不具備的，這種位尋址能力是8051所獨有的。20H~2FH：既可以字節(jié)操作，又可以位操作，但是要用不同的指令來區(qū)分；MOV20H，A（字節(jié)尋址）SETB00H（位尋址直接給出位地址）SETB20h.0（位尋址給出的是字節(jié)地址）,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)片內(nèi)RAM詳解（四）,片內(nèi)地址30H—7FH是普通RAM區(qū)，該區(qū)域一般作為堆棧區(qū)，大多數(shù)情況下作為普通RAM區(qū)，我們在程序里定義的變量，都可以放在該區(qū)域內(nèi)。這個區(qū)域內(nèi)的字節(jié)地址都不可以進(jìn)行位尋址。如果將此區(qū)域作為堆棧區(qū)使用，要留出足夠的空間，否則就會因為數(shù)據(jù)存儲而破壞堆棧內(nèi)容。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)片內(nèi)RAM詳解（五）,80H—FFH地址空間的分布,說明：對于80H—FFH的空間，89C51系列的單片機(jī)沒有普通RAM區(qū)，而對與89C52系列的單片機(jī)來說才有普通RAM區(qū)，在C語言編寫程序時，如果定義的變量前加上idata的限制，那該變量就在此區(qū)域中。在特殊功能寄存器區(qū)，凡是地址能被8整除的，都可以進(jìn)行位尋址，其他的都不能進(jìn)行位尋址，在高128字節(jié)的普通RAM區(qū)，都不可以進(jìn)行位尋址。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)片內(nèi)RAM詳解（六）,關(guān)于尋址方式的問題我們會在后面的指令系統(tǒng)中介紹，在這里只需要知道這兩部分空間（80H—FFH中的普通RAM區(qū)和SFR區(qū)）對應(yīng)的地址是相同的，是通過不同指令（尋址方式）來區(qū)別到底訪問的是哪個空間的。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)片內(nèi)RAM詳解（七）,特殊功能寄存器（SpecialFunctionRegister)專用于控制、選擇、管理、存放單片機(jī)內(nèi)部各部分的工作方式、條件、狀態(tài)、結(jié)果的寄存器。不同的SFR管理不同的硬件模塊，負(fù)責(zé)不同的功能——各司其職。換言之：要讓單片機(jī)實現(xiàn)預(yù)定的功能，必須有相應(yīng)的硬件和軟件，而軟件中最重要的一項工作就是對SFR寫命令（要求）。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,特殊功能寄存器地址分布及功能表（一）,,,,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,特殊功能寄存器地址分布及功能表（二）,,,,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,常用特殊功能寄存器中英文對照,P0、P1、P2、P3：四個并行輸入/輸出口的寄存器。SCON(SerialControlRegister)串口控制寄存器SBUF(SerialDateBuffer)串行數(shù)據(jù)緩沖器PCON(PowerControlRegister)電源控制寄存器TMOD(Timer/CounterModeRegister)定時器工作模式寄存器TCON(Timer/CounterControlRegister)定時器控制寄存器TH0、TL0、TH1、TL1：分別是T0、T1的記數(shù)初值寄存器。IP(InterruptPriorityRegister)中斷優(yōu)先級控制寄存器IE(InterruptEnableRegister)中斷允許控制寄存器,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,特殊功能寄存器（SFR）解析（一）,特殊功能寄存器(PC)又叫做程序計數(shù)器PC（ProgramCounter）它是16位的按機(jī)器周期自動增1計數(shù)器總指向下一條指令所在首地址（當(dāng)前PC值）一切分支/跳轉(zhuǎn)/調(diào)用/中斷/復(fù)位等操作的本質(zhì)就是:改變PC值,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,特殊功能寄存器（SFR）解析（二）,數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR數(shù)據(jù)指針DPTR是一個16位的專用寄存器,其高位字節(jié)寄存器用DPH表示,低位字節(jié)寄存器用DPL表示。既可作為一個16位寄存器DPTR來處理,也可作為兩個獨立的8位寄存器DPH和DPL來處理。DPTR主要用來存放16位地址,當(dāng)對64KB外部數(shù)據(jù)存儲器空間尋址時,作為間址寄存器用。在訪問程序存儲器時,用作基址寄存器。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,特殊功能寄存器（SFR）解析（三）,程序狀態(tài)字寄存器PSWCY(PSW.7)進(jìn)位/借位標(biāo)志位。若ACC在運算過程中發(fā)生了進(jìn)位或借位，則CY=1；否則=0。它也是布爾處理器的位累加器，可用于布爾操作。AC(PSW.6)半進(jìn)位/借位標(biāo)志位。若ACC在運算過程中，D3位向D4位發(fā)生了進(jìn)位或借位，則AC=1,否則=0。機(jī)器在執(zhí)行“DAA”指令時自動要判斷這一位。F0(PSW.5)?？捎捎脩舳x的標(biāo)志位。OV(PSW.2)。溢出標(biāo)志位。OV=1時特指累加器在進(jìn)行運算時出錯（超出范圍）；OV=0時未出錯。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,特殊功能寄存器（SFR）解析（四）,程序狀態(tài)字寄存器PSWPSW.1。未定義P(PSW.0)奇偶標(biāo)志位。P=1表示累加器中“1”的個數(shù)為奇數(shù)；P=0表示累加器中“1”的個數(shù)為偶數(shù)。CPU隨時監(jiān)視著ACC中的“1”的個數(shù),并反映在PSW中。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,特殊功能寄存器（SFR）解析（五）,程序狀態(tài)字寄存器PSWRS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)工作寄存器組選擇位。RS1，RS0=00則選擇了工作寄存器組0區(qū)R0～R7分別代表00H～07H單元。RS1，RS0=01則選擇了工作寄存器組1區(qū)R0～R7分別代表08H～0FH單元。RS1，RS0=10則選擇了工作寄存器組2區(qū)R0～R7分別代表10H～17H單元。RS1，RS0=11則選擇了工作寄存器組3區(qū)R0～R7分別代表18H～1FH單元。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)堆棧詳解（一）,堆棧：在片內(nèi)RAM中，常常要指定一個專門的區(qū)域來存放某些特別的數(shù)據(jù),它遵循先進(jìn)后出和后進(jìn)先出(LIFO/FILO）的原則,這個RAM區(qū)叫堆棧。,功用：1）子程序調(diào)用和中斷服務(wù)時CPU自動將當(dāng)前PC值壓棧保存，返回時自動將PC值彈棧。2）保護(hù)現(xiàn)場/恢復(fù)現(xiàn)場3）數(shù)據(jù)傳輸,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)堆棧詳解（二）,,,,,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有的RAM區(qū),普通RAM區(qū),位尋址區(qū),工作寄存器區(qū),SP棧頂,,,,,,下一個進(jìn)棧的數(shù)據(jù)將存在此處,,,數(shù)據(jù)進(jìn)棧,已經(jīng)進(jìn)棧的數(shù)據(jù)存放在此,,,,,,,初始SP,,,復(fù)位后SP=07H，數(shù)據(jù)進(jìn)棧時：首先SP+1指向08H單元，第一個放進(jìn)堆棧的數(shù)據(jù)將放進(jìn)08H單元，然后SP再自動增1，仍指著棧頂……,堆棧區(qū)由特殊功能寄存器堆棧指針SP管理堆棧區(qū)可以安排在RAM區(qū)任意位置，一般不安排在工作寄存器區(qū)和可按位尋址的RAM區(qū)，通常放在RAM區(qū)的靠后的位置。,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)堆棧詳解（三）,,,,,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有的RAM區(qū),普通RAM區(qū),位尋址區(qū),工作寄存器區(qū),SP棧頂,,,,,,當(dāng)前要出棧的數(shù)據(jù),,,數(shù)據(jù)出棧,SP-1指向下一個將要出棧的數(shù)據(jù),,,,,初始SP,,,復(fù)位后SP=07H，數(shù)據(jù)進(jìn)棧時：首先SP+1指向08H單元，第一個放進(jìn)堆棧的數(shù)據(jù)將放進(jìn)08H單元，然后SP再自動增1，仍指著棧頂……,堆棧區(qū)由特殊功能寄存器堆棧指針SP管理堆棧區(qū)可以安排在RAM區(qū)任意位置，一般不安排在工作寄存器區(qū)和可按位尋址的RAM區(qū)，通常放在RAM區(qū)的靠后的位置。,,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)堆棧詳解（四）,,,,,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有的RAM區(qū),普通RAM區(qū),位尋址區(qū),工作寄存器區(qū),,,,,,數(shù)據(jù)出棧,SP-1指向新的棧頂,也就是下一個將要出棧的數(shù)據(jù),,,,初始SP,,,復(fù)位后SP=07H，數(shù)據(jù)進(jìn)棧時：首先SP+1指向08H單元，第一個放進(jìn)堆棧的數(shù)據(jù)將放進(jìn)08H單元，然后SP再自動增1，仍指著棧頂……,堆棧區(qū)由特殊功能寄存器堆棧指針SP管理堆棧區(qū)可以安排在RAM區(qū)任意位置，一般不安排在工作寄存器區(qū)和可按位尋址的RAM區(qū)，通常放在RAM區(qū)的靠后的位置。,,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,單片機(jī)堆棧詳解（五）,PUSHAPUSHBPUSHPSW……….POPAPOPBPOPPSW這樣的指令順序?qū)Σ粚δ兀?？,Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,51單片機(jī)存儲器配置,片內(nèi)RAM128字節(jié)（00H—7FH）；片內(nèi)RAM前32個單元是工作寄存器區(qū)(00H—1FH)片內(nèi)RAM有128個可按位尋址的位，占16個單元。位地址編號為：00H—7FH分布在：20H—2FH單元片內(nèi)21個特殊功能寄存器(SFR)中：地址號能被8整除的SFR中的各位也可按位尋址可尋址片外RAM64K字節(jié)（0000H—FFFFH）可尋址片外ROM64K字節(jié)（0000H—FFFFH）片內(nèi)FlashROM4K字節(jié)（000H—FFFH）,小結(jié),Chengdayong,開發(fā)宇宙征服科技,51單片機(jī)內(nèi)部RAM存儲器配置,片內(nèi)RAM,小結(jié),Chengdayong,