存储器和布尔处理器.ppt

第3章 MCS-51存储器,MCS-51存储器,程序存储器,寻址系统,控制信号,功能,寻址系统,功能,数据存储器,控制信号,ROM用来存放始终保留的固定程序和数据,RAM用来存放程序运行时所需要的常数和变量,特 殊 功 能 寄 存 器 位寻址区,00H,1FH,20H,2FH,30H,7FH,80H,FFH,部分可位寻址,外部 ROM,内部 ROM (EA=1),外部 ROM (EA=0),0000H,0000H,0FFFH,1000H,FFFFH,外 部 RAM (包含 I/O口 地址),0000H,FFFFH,内部数据存储器,外部数据存储器空间,程序存储器空间,工作寄存器区,RAM 区,3.1 程序存储器 程序存储器ROM包括片内ROM和片外ROM两个部分, 片内有4K字ROM，片外用16位地址，两者统一编址 16位的程序计数器PC为程序存储器地址指针，寻址空间 为64KB，编址为：0000FFFFH /EA接高电平时，单片机启始从片内程序存储器取指令， 当指令地址超过片内程序存储器空间后，自动地转向片外 程序存储器取指令； /EA接低电平时，单片机直接从片外程序存储器取指令。,图2.5 程序存储器编址图 (a) 51子系列；(b) 52子系列,2程序的6个特殊入口地址,表3.1 MCS-51单片机复位、中断入口地址 操作 入口地址 复位 0000H 外部中断0 0003H 定时器/计数器0溢出 000BH 外部中断1 0013H 定时器/计数器1溢出 001BH 串行口中断 002BH 通常在这些入口地址处，存放一条绝对转移指令，使程序转移到用户安排的中断服务程序起始地址，或主程序起始地址。,3.2 内部数据存储器 128个字节，字节地址为00H7FH,1、工作寄存器区（通用寄存器） 工作寄存器分成4组，每组都有8个寄存器，用R0R7来表示。 程序中每次只用1组，其它各组不工作。使用哪一组寄存器工作由程序状态字PSW中的PSW.3(RS0)和 PSW.4(RS1)两位来选择，其对应关系如表2.4所示。 CPU既能以字节地址（00H1FH）访问它们，又能以寄存器符号（R0 R7）访问。 若程序中并不需要4组，那么其余的可用作一般的数据缓冲器。,2、位寻址区 20H2FH单元是位寻址区。这16个单元(共计168=128位)的每一位都赋予了一个位地址，位地址范围为00H7FH。通常可以把各种程序状态标志、位控制变量存于位寻址区内。 CPU既能以字节地址（20H 2FH）访问它们的每一字节，又能以位地址（00H 7FH）访问它们的每一位。 CPU以字节地址访问时，对某一个字节进行处理，使用字节指令。 CPU以位地址访问时，对某一位进行处理，使用位操作指令。,片内数据存储器中的位地址图3.5（128个位单元）,3、数据缓冲区 30H7FH是数据缓冲区，也即用户RAM区，共80个单元。 由于工作寄存器区、位寻址区、数据缓冲区统一编址，使用同样的指令访问，这三个区的单元既有自己独特的功能，又可统一调度使用。因此，前两个区未使用的单元也可作为用户RAM单元使用，使容量较小的片内RAM得以充分利用。,堆栈是一组编有地址码的特殊的存储单元。第一个进栈的数据所在的存储单元称为栈底，最后一个进栈的数据所在的存储单元称为栈顶，栈顶的地址码由栈指针SP指示。存储单元的数目称堆栈深度。堆栈单元中存放的信息称为堆栈元素。 SP总是指向栈顶且装有数据 堆栈元素的压入和弹出遵循“先进后出”的原则 压栈： 先SP+1，后数据压栈 出栈： 先弹出，后SP-1 主机复位，SP=07H，压入数据从08H单元为起始。一般设置SP=2FH,4、堆栈和堆栈指针,3.3 特殊功能寄存器（SFR） 特殊功能寄存器(SFR，即Special Function Registers)，又称为专用寄存器，专用于控制、管理片内算术逻辑部件、并行I/O口、串行I/O口、定时器/计数器、中断系统等功能模块的工作。 18个专用寄存器，占用21个字节，分散在80HFFH CPU访问它们既可以用字节地址，又可用寄存器符号 PC指针不包含在21个专用寄存器中，PC指针只有寄存器符号，没有字节地址。 其中有12个专用寄存器可以位寻址,特 殊 功 能 寄 存 器 位寻址区,00H,1FH,20H,2FH,30H,7FH,80H,FFH,部分可位寻址,内部数据存储器,工作寄存器区,RAM 区,SFR中的位地址分布,串行数据缓冲器SBUF： 由两个独立的寄存器组成：发送缓冲器，接收缓冲器 存放准备发送或已经接收到的数据，一个字节地址，物理 空间上是两个独立寄存器 定时器/计数器： 两个16位定时器/计数器（T1和T0） 各由两个独立的8位寄存器组成：TH1、TL1、TH0、TL0,3.4 外部数据存储器 可扩展64K字节（扩展外部RAM或扩展外部I/O） 1、地址的重叠 程序存储器与外部数据存储器64K字节地址重叠 2、程序存储器与数据存储器在使用上是不同的，访问片内RAM用“MOV”指令，访问片外RAM用“MOVX”指令。 3、外部数据存储区中，外部RAM与外部I/O端口统一编址 所有外部扩展的I/O端口地址均占用外部RAM单元地址 访问外部扩展的I/O端口方式（指令）与访问外部数据 存储器相同,总结：编址与访问 用于存放运算中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。 片内、外数据存储器是两个独立的地址空间，应分别单独编址。 片内256字节RAM，片外扩充到64K字节RAM。 访问片内RAM用“MOV”指令，访问片外RAM用“MOVX”指令。 片内数据存储器除128字节RAM块外，还有特殊功能寄存器(SFR) 21个CPU专用寄存器分散在80HFFH中。,3.5 外部存储器工作过程,外部 ROM,内部 ROM (EA=1),外部 ROM (EA=0),0000H,0000H,0FFFH,1000H,FFFFH,外 部 RAM (包含 I/O口 地址),FFFFH,外部数据存储器空间,程序存储器空间,0000H,1、以P2口作为高8位地址线。 2、以P0口作为低8位地址/ 8位数据复用线。 3、控制信号线。 *使用ALE信号作为低8位地址锁存控制信号。 *以/EA信号作为内、外程序存储器的选择控制信号。 *以/PSEN信号作为扩展程序存储器的读选通信号。 *由/RD和/WR信号作为扩展数据存储器和扩展I/O口 的读选通、写选通信号。 MCS-51有4个并行I/O口，共32条口线，但由于系统扩展需 要，作为I/O口使用的，就剩下P1口和P3口的部分口线。,3.6 MCS-51的寻址方式 寻址方式就是在指令中指明操作数所在地址的方式 共7种寻址方式 一、寄存器寻址方式 操作数在寄存器中 MOV A，Rn ；（Rn）A，n=07 （表示把寄存器Rn的内容传送给累加器A） 寻址范围： （1）4组通用工作寄存器共32个工作寄存器。 （2）部分特殊功能寄存器，例如A、B以及数据指针寄存器 DPTR等。,二、直接寻址方式 操作数直接以单元地址的形式给出： MOV A，40H （表示把内部RAM 40H中的内容传送给累加器A） 寻址范围： (1) 内部RAM的128个单元 (2) 特殊功能寄存器。除了以单元地址的形式外,还可用 寄存器符号的形式给出。 例如：MOV A，80H 与 MOV A，P0 是等价的。,三、寄存器间接寻址方式 寄存器中存放的是操作数的地址，寄存器前加“” MOV A，Ri ；i=0或1 （如果Ri中的内容为40H，把内部RAM 40H单元内容送A） 寻址范围： （1）访问内部RAM和特殊功能寄存器区，其通用形式为Ri （只能用R0或R1作为间址寄存器） （2）对外部内部RAM的64K字节的间接寻址 例如：MOVX A，DPTR （访问外部RAM的256个字节范围时，也可以用R0或R1 作为间址寄存器）,四、立即寻址方式 操作数在指令中直接给出，操作数前面加“#” MOV A，#40H 五、基址寄存器加变址寄存器间址寻址方式 以DPTR或PC作基址寄存器，以累加器A作为变址寄存器。 MOVC A，A+DPTR 如果A中原有内容为05H，DPTR内容为0400H，该指令执行 的结果是把程序存储器0405H单元中的内容传送给A 说明： （1）专门针对程序存储器的寻址方式，寻址范围达64KB （2）本寻址方式的指令只有3条： MOVC A，A+DPTR MOVC A，A+PC JMP A+DPTR,六、相对寻址方式 在相对寻址的转移指令中，给出了地址偏移量，以 “rel”表示；把PC的当前值加上偏移量就构成了 程序转移的目的地址 目的地址 = 转移指令所在的地址 + 该转移指令的字节 + rel 偏移量“rel”是一带符号的8位二进制数补码 范围是：128 +127 向地址增加方向最大可转移（127+该转移指令字节） 个单元地址 向地址减少方向最大可转移（128-该转移指令字节） 个单元地址,01000000,01110101,1000H 1001H 1002H 1077H,+1,PC,ALU,Rel=75H,PC=1002H,1077H,程序存储器,例：C=1，PC=1000H，REL=75H，执行指令JC REL,七、位寻址方式 MCS-51有位处理功能，可以对数据的位进行操作。 MOV C，40H （把位40H的值送到进位位C） 寻址范围包括： （1）内部RAM中的位寻址区 有两种表示方法：直接位地址40H；字节单元地址 加上位28H.0，指的是28H字节单元中的最低位。 （2）特殊功能寄存器中的可寻址位 a、直接使用位地址。例如：PSW.5的位地址为D5H b、用位名称。例如：PSW.5是F0标志位 c、字节单元地址加位数。例如: D0H.5 d、特殊功能寄存器符号加位数。例如: PSW.5,3.7 布尔（位）处理机 布尔处理机(即位处理)是MCS-51单片机ALU所具有的一种功能。单片机指令系统中的位处理指令集(17条位操作指令)；存储器中的位地址空间；借用程序状态寄存器PSW中的进位标志CY作为位操作“累加器”；位寻址的并行I/O口，构成了MCS-51单片机内的布尔处理机。它可对直接寻址的位(bit)变量进行位处理，如置位、清零、取反、测试转移以及逻辑“与“、“或“等位操作，使用户在编程时可以利用指令完成原来单凭复杂的