《片机内部结构》PPT课件.ppt
单片机的内部存储器结构,电子教学实验 宇宙人,开发宇宙 征服科技,Chengdayong,存储器结构框图（一）,开发宇宙 征服科技,Chengdayong,存储器结构框图（二）,开发宇宙 征服科技,Chengdayong,存储器结构框图（三）,开发宇宙 征服科技,Chengdayong,8051诞生，片内有4K字节的ROM，无法擦除，只能写一次,8031诞生，片内无ROM,8751拥有EPROM（紫外线擦除）但是价格昂贵,单片机片内ROM发展概况,2,3,1,开发宇宙 征服科技,Chengdayong,E2PROM的出现使程序的编写与调试更加容易,OTP（one time program)技术的出现加快了单片机在各个领域的应用,在线可编程可以直接用PC机对单片机进行程序的下载，使程序编写变得更加容易,单片机片内ROM发展概况,5,6,4,开发宇宙 征服科技,MCS51单片机ROM结构框图,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,MCS51单片机ROM结构图,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,内部ROM空间解析,在程序存储器中，有6个单元具有特殊功能,0000H：8051复位后，PC0000H，即程序从0000H开始 执行指令。PC是程序指针，控制程序的运行。0003H：外部中断0入口。000BH：定时器0溢出中断入口。0013H：外部中断1入口。001BH：定时器1溢出中断入口。0023H：串行口中断入口。52还有002BH对应T2中断。使用时，通常在这些入口地址处存放一条绝对跳转指令，使程序跳转到用户安排的中断程序起始地址，或者从0000H起始地址跳转到用户设计的初始程序上。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,MCS51单片机内部RAM结构框图,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,MCS51单片机低128字节RAM结构图,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机片内RAM详解（一）,工作寄存器组（占用片内RAM地址00H1FH）,每组工作寄存器组都有8个工作寄存器(R0R7)组成，每个工作寄存器对应一个固定的地址。比如：工作寄存器组一中R0的地址为00H。在单片机正常工作时，只有一组工作寄存器处于前台工作，其他的在后台等待。工作寄存器组的选择由单片机中一个特殊功能寄存器来控制。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机片内RAM详解（二）,片内地址20H2FH是位寻址区（可位寻址的空间，是指可通过执行指令直接对某一位进行操作的空间），在该区域内的字节地址中的每一位都对应一个位地址，在使用时可以直接对位地址进行访问。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机片内RAM详解（三）,可位寻址的空间是一般微机所不具备的，这种位寻址能力是8051所独有的。20H2FH：既可以字节操作，又可以位操作，但是要用不同的指令来区分；MOV20H，A（字节寻址）SETB00H（位寻址直接给出位地址）SETB20h.0（位寻址给出的是字节地址）,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机片内RAM详解（四）,片内地址30H7FH是普通RAM区，该区域一般作为堆栈区，大多数情况下作为普通RAM区，我们在程序里定义的变量，都可以放在该区域内。这个区域内的字节地址都不可以进行位寻址。如果将此区域作为堆栈区使用，要留出足够的空间，否则就会因为数据存储而破坏堆栈内容。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机片内RAM详解（五）,80HFFH地址空间的分布,说明：对于80HFFH的空间，89C51系列的单片机没有普通RAM区，而对与89C52系列的单片机来说才有普通RAM区，在C语言编写程序时，如果定义的变量前加上idata的限制，那该变量就在此区域中。在特殊功能寄存器区，凡是地址能被8整除的，都可以进行位寻址，其他的都不能进行位寻址，在高128字节的普通RAM区，都不可以进行位寻址。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机片内RAM详解（六）,关于寻址方式的问题我们会在后面的指令系统中介绍，在这里只需要知道这两部分空间（80HFFH中的普通RAM区和SFR区）对应的地址是相同的，是通过不同指令（寻址方式）来区别到底访问的是哪个空间的。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机片内RAM详解（七）,特殊功能寄存器（Special Function Register)专用于控制、选择、管理、存放单片机内部各部分的工作方式、条件、状态、结果的寄存器。不同的SFR管理不同的硬件模块，负责不同的功能各司其职。换言之：要让单片机实现预定的功能，必须有相应的硬件和软件，而软件中最重要的一项工作就是对SFR写命令（要求）。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,特殊功能寄存器地址分布及功能表（一）,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,特殊功能寄存器地址分布及功能表（二）,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,常用特殊功能寄存器中英文对照,P0、P1、P2、P3：四个并行输入/输出口的寄存器。SCON(Serial Control Register)串口控制寄存器SBUF(Serial Date Buffer)串行数据缓冲器 PCON(Power Control Register)电源控制寄存器 TMOD(Timer/Counter Mode Register)定时器工作模式寄存器TCON(Timer/Counter Control Register)定时器控制寄存器TH0、TL0、TH1、TL1：分别是T0、T1的记数初值寄存器。IP(Interrupt Priority Register)中断优先级控制寄存器IE(Interrupt Enable Register)中断允许控制寄存器,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,特殊功能寄存器（SFR）解析（一）,特殊功能寄存器(PC)又叫做程序计数器PC（Program Counter）它是16位的按机器周期自动增1计数器总指向下一条指令所在首地址（当前PC值）一切分支/跳转/调用/中断/复位等操作的本质就是:改变 PC 值,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,特殊功能寄存器（SFR）解析（二）,数据指针寄存器DPTR数据指针DPTR是一个 16 位的专用寄存器,其高位字节寄存器用DPH表示,低位字节寄存器用DPL表示。既可作为一个 16 位寄存器DPTR来处理,也可作为两个独立的 8 位寄存器DPH和DPL来处理。DPTR 主要用来存放 16 位地址,当对 64 KB外部数据存储器空间寻址时,作为间址寄存器用。在访问程序存储器时,用作基址寄存器。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,特殊功能寄存器（SFR）解析（三）,程序状态字寄存器 PSWCY(PSW.7)进位/借位标志位。若ACC在运算过程中发生了进位或借位，则CY=1；否则=0。它也是布尔处理器的位累加器，可用于布尔操作。AC(PSW.6)半进位/借位标志位。若ACC在运算过程中，D3位向D4位发生了进位或借位，则AC=1,否则=0。机器在执行“DA A”指令时自动要判断这一位。F0(PSW.5)。可由用户定义的标志位。OV(PSW.2)。溢出标志位。OV=1时特指累加器在进行运算时出错（超出范围）；OV=0时未出错。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,特殊功能寄存器（SFR）解析（四）,程序状态字寄存器 PSWPSW.1。未定义P(PSW.0)奇偶标志位。P=1表示累加器中“1”的个数为奇数；P=0表示累加器中“1”的个数为偶数。CPU随时监视着ACC中的“1”的个数,并反映在PSW中。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,特殊功能寄存器（SFR）解析（五）,程序状态字寄存器 PSWRS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)工作寄存器组选择位。RS1，RS0=0 0 则选择了工作寄存器组 0 区 R0R7分别代表00H 07H单元。RS1，RS0=0 1 则选择了工作寄存器组 1 区 R0R7分别代表08H 0FH单元。RS1，RS0=1 0 则选择了工作寄存器组 2 区R0R7分别代表10H 17H单元。RS1，RS0=1 1 则选择了工作寄存器组 3 区R0R7分别代表18H 1FH单元。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机堆栈详解（一）,堆栈：在片内RAM中，常常要指定一个专门的区域来存放某些特别的数据,它遵循先进后出和后进先出(LIFO/FILO）的原则,这个RAM区叫堆栈。,功用：1）子程序调用和中断服务时CPU自动将当前PC 值压栈保存，返回时自动将PC值弹栈。2）保护现场/恢复现场3）数据传输,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机堆栈详解（二）,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,SP栈顶,下一个进栈的数据将存在此处,数据进栈,已经进栈的数据存放在此,初始 SP,复位后 SP=07H，数据进栈时：首先SP+1指向08H单元，第一个放进堆栈的数据将放进08H单元，然后SP再自动增 1，仍指着栈顶,堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理 堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放在RAM区的靠后的位置。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机堆栈详解（三）,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,SP栈顶,当前要出栈的数据,数据出栈,SP-1指向下一个将要出栈的数据,初始 SP,复位后 SP=07H，数据进栈时：首先SP+1指向08H单元，第一个放进堆栈的数据将放进08H单元，然后SP再自动增 1，仍指着栈顶,堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理 堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放在RAM区的靠后的位置。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机堆栈详解（四）,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,数据出栈,SP-1 指向新的栈顶,也就是下一个将要出栈的数据,初始 SP,复位后 SP=07H，数据进栈时：首先SP+1指向08H单元，第一个放进堆栈的数据将放进08H单元，然后SP再自动增 1，仍指着栈顶,堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理 堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放在RAM区的靠后的位置。,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,单片机堆栈详解（五）,PUSHAPUSHBPUSHPSW.POPA POPB POP PSW这样的指令顺序对不对呢？,？,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,51单片机存储器配置,片内RAM 128字节（00H7FH）；片内RAM前32个单元是工作寄存器区(00H1FH)片内RAM有128个可按位寻址的位，占16个单元。位地址编号为：00H7FH 分布在：20H2FH单元片内21个特殊功能寄存器(SFR)中：地址号能被8整除的SFR中的各位也可按位寻址可寻址片外RAM 64K字节（0000HFFFFH）可寻址片外ROM 64K字节（0000HFFFFH）片内 Flash ROM 4K字节（000HFFFH）,小结,Chengdayong,开发宇宙 征服科技,51单片机内部RAM存储器配置,片内RAM,小结,Chengdayong,
