第二章 STC15F2K60S2单片机的基本结构.ppt

1、第1/109，2章STC15F2K60S2单筹码微计算机的基本结构牙齿章节中，您将了解STC15F2K60S2单筹码微计算机的基本结构，并了解如何将单筹码微电脑应用系统的一般配置、2/109、1、单筹码微计算机的内部结构单筹码微电脑(单芯片微计算机)集成到单个芯片上。一些单芯片集成了CPU、存储节目和数据的内存、I/O介面、计时/柜台等一般资源，以及产业测量和控制系统中常用的模拟模块。2.1 STC15F2K60S2单筹码微计算机的基本结构，3/109，单筹码产品8051内核是英特尔8051系列单筹码微计算机的基本标准，在许多参考书中，这种单筹码微计算机称为MCS-51系列微控制器。MCS-5

2、1系列单筹码微计算机的典型产品为8051，具有4K8ROM、128字节RAM、2个16位定时/柜台、4个8位I/O通信端口和1个串行端口。5家中断公司在20世纪80年代，英特尔将8051内核转让或销售给了一些著名的IC公司，如Philips、Intel等。这样，8051单片机得到了很多制造商的支持，并发展成了数百个产品的大家庭。51系列，包括最常用的宏STC系列微控制器、Atmel的AT89系列等。如果是8051内核的单筹码微型计算机，则最基本的结构是相同的，命令系统与标准8051单筹码微型计算机完全兼容。4/109，以目前市场上常见的8051核心单筹码STC15F2K60S2为例，说明了单筹

3、码微计算机的内部结构。STC12F2K60S2单筹码微计算机主要集成了增强型8051核、单时钟机器周期和60KB闪存节目存储，速度是传统8051核单筹码微计算机的812倍。1KB数据闪存；3个2048字节SRAM 16位自动重新加载定时/柜台(T0、T1、T2)可编程时钟输出功能最多42个I/O通信端口线2个全双工异步串行端口(UART)高速动机通信通信端口(SPI) 8通道10位ADC 3通道PWM/STC15F2K60S2单筹码内部资源CPU (CPU)节目内存(闪存)数据内存(RAM)数据闪存计时/柜台I/O介面通用异步串行通信介面(UART)中断系统SPI介面高速A/D转换模块比较单元

4、(PWM) (1)运算符以8位算术/逻辑运算符部件ALU为核心，通过内部总线悬挂在其周围的寄存器TMP1、TMP2、累加器ACC、寄存器B、节目状态标志寄存器PSW和布尔处理程序成为整个运算符的逻辑电路。8/109，算术逻辑单元ALU:用于完成二进制数的四个运算和布尔代数的逻辑运算。累加器ACC是A:特殊用途的8位寄存器，在CPU中最常用来存储操作数和计算结果。寄存器B:专门为乘法、除法而设置的寄存器；存储乘法和除法的操作数和运算结果的8位寄存器；对于其他命令，仅用作寄存器。节目状态单词(PSW):8位寄存器，也称为标志寄存器，用于存储发出命令以查询和标识节目后的状态信息。9/109，PSW中

5、的某些位状态在命令执行过程中自动形成，某些位可以由用户使用命令更改。PSW的各位定义如下：10/109，CY(PSW.7):执行舍入旗标位元加/减指令时，如果作业结果的最高位元D7牙齿输入/借记，则CY放置1。否则，清除“0”。执行乘法和除法后，CY清除0。CPU还会影响移动操作中的牙齿标志位。，11/109，AC(PSW.6):执行次要舍入旗标位元加/减指令时，如果产生/借记的4位数字较低，AC会放置1。否则，清除0。12/109，F0(PSW.5):用户徽标0。牙齿位是自定义状态标志。可以使用软件清除“1”或“0”，也可以在软件中测试F0控制程序的流。F1(PSW.1):使用者标志1。牙齿

6、位是自定义状态标志。与F0类似，可以使用软件清除“1”或“0”，也可以在软件中测试F1控制程序的流。13/109、RS1、RS0(PSW.4PSW.3):作业寄存器组选择控制位。有关详细信息，请参阅以下内容：OV(PSW.2):溢出标志位。指示操作过程中是否发生溢出，并在命令执行过程中自动形成。14/109，P(PSW.0):奇偶校验标志累加器ACC的1个数字为偶数，P=0。否则，P=1。每个命令周期由硬件设置为“1”或“0”。在具有奇偶校验的串行数据通信中，可以根据P设置奇偶校验位。15/109，布尔处理器是单筹码CPU中运算符的重要组成部分。功能：为用户提供丰富的位操作功能，具有相应的命令

7、系统，硬件具有自己的“累加器”(舍入位C，即CY)以及自己的位寻址RAM和I/O空间，是独立的位处理器。大多数位操作都围绕累加器舍入位C执行。对于所有直接可寻址位，布尔处理器可以执行位置、反转、传输、位读写等操作。可以在可寻址位(或反向相应的位内容)和舍入标志C之间执行逻辑和、或操作，结果将发送回舍入标志C。16/109，(2)控制器是CPU的大脑中枢，包括时序控制逻辑、命令寄存器、解码器、地址指针DPTR和节目柜台PC、堆栈指针SP、RAM地址寄存器、16位地址缓冲等。17/109，节目柜台PC是16位节目地址寄存器，专门用于存储下一个需要执行的命令的内存地址，可以自动添加1。当CPU发出命

8、令时，它会根据节目柜台PC的地址获取当前需要在阵列上运行的脚本，将其发送到控制器分析运行，然后自动将1添加到节目计数器的地址，从而准备CPU运行的下一个脚本。运行下一次脚本卸载后，将自动在PC上添加1牙齿。这样，节目柜台PC一次加1，执行一个命令。18/109，堆栈主要用于存储临时数据、本地变量、中断或子程序的返回地址。STC15F2K60S2微控制器堆栈安装在内部RAM上，是根据“先进先出”规则存储数据的区域。堆栈指针SP是8位寄存器，可以自动加1或减1。将数据按入堆栈时，SP将自动增加1。如果数据从堆栈中弹出，SP将自动减少1。重置后，寄存器默认值为07H，堆栈区域是以08H开头的区域。堆

9、栈区域通常设置为内部RAM的80HFFH之间的命令。19/109，数据指针DPTR是16位专用寄存器，由低8位(DPL)和高8位(DPH)组成。DPTR可以直接执行16位操作，也可以逐字节操作DPL和DPH。STC15F2K60S2微控制器有两个16位数据指针DPRT0和DPTR1牙齿。两个牙齿数据指针共享同一地址，通过在辅助寄存器AUXR1中设置DPS(AUXR1.0)位，可以选择要使用的特定数据指针。20/109，2，存储的结构STC15F2K60S2结构特征：节目存储和数据存储的寻址空间是分开的。结构划分：筹码内整合了节目闪存、数据闪存(EEPROM)、内部数据存储和外部数据存储中的四个

10、茄子物理独立内存空间。21/109，STC15F2K60S2单筹码内存配置图表，22/109，(1)节目闪存功能：存储用户节目、数据和西餐等信息。空间大小：在STC15F2K60S2芯片上集成60KB的节目闪存(0000HF000H)。重置单个芯片后，节目柜台PC的内容为0000H，从000H开始运行程序。，23/109，节目闪存中的特殊设备，这些设备是中断服务程序的入口地址。0003H外部中断0中断服务程序的门户地址000BH定时/柜台0中断服务程序的门户地址0013H外部中断1中断服务程序的门户地址001BH定时/柜台1中断服务程序的门户地址0023H串行端口1中断服务程序的门户地址002

11、BH ADC中断服务程序的门户地址0033H低压检测中断服务程序的门户地址003BH PCA中断服务程序的门户地址0043H串行端口2中断服务程序的门户地址004BH SPI中断服务程序的门户地址04BH SPI中断服务程序的门户地址24/109， 中断服务程序的门户地址0053H外部中断2中断服务程序的门户地址005BH外部中断3中断服务程序的门户地址0063H定时/柜台2中断服务程序的门户地址0083H外部中断4中断服务程序的门户地址响应中断时，微控制器自动转到相应的中断门户地址并运行程序。 不能存储整个中断服务程序，因为大多数相邻的中断入口地址之间只有8个地址单元。通常，中断门户的“地址

12、”区域具有无条件传输命令，该命令指向中断服务程序实际存储的空间。中断响应后，CPU运行牙齿传输命令来运行中断服务进程。25/109，使用MOVC命令读取存储在节目内存中的表常量等。节目闪存的写入次数超过10万次，筹码利用率大大提高，开发成本降低。26/109，(2)数据内存STC15F2K60S2数据存储也称为随机访问数据内存。空间划分分为两个茄子地址空间：物理和逻辑上的内部数据存储和扩展数据存储。27/109，1)内部数据存储(也称为内部RAM)256字节内部RAM、中间结果和进程数据存储内部RAM的地址范围为00HFFH，共256个单元，低128字节RAM(00H7FH):也称为默认RAM

13、区域。默认RAM区域分为作业寄存器区域、位寻址区域、用户RAM和堆栈区域。允许直接寻址和间接寻址。使用“MOV”和“MOV Ri”格式的指令进行访问。高度128字节RAM(80HFFH):只能间接寻址。以“MOV Ri”格式的指令访问。特殊功能寄存器(SFR)区域：地址范围为80HFFH，只能直接寻址，可以通过“MOV”格式的命令访问。28/109，内部数据存储地址空间，作业寄存器区域位地址区域最终用户RAM和堆栈区域特殊功能寄存器区域，内部数据存储地址空间分配，29/109，作业寄存器区域地址分配：4个组(每个组称为寄存器组)，其中包含8位作业寄存器，共32个单元，每个单元为R0R7功能：可

14、以使用操作寄存器加快计算速度，或使用R0或R1存储8位地址值，以访问256字节外部RAM块中的单元。您也可以使用R0R7做为计数器，在指令作用中加1或减1。30/109，作业寄存器组选择：PSW寄存器的RS1和RS0的两个茄子组合确定了当前使用的作业寄存器组。通过位操作命令，您可以直接修改RS1和RS0的内容，以选择不同的作业寄存器组。作业寄存器组选择，31/109，位寻址区域20H2FH之间的单位为字节或位访问均为128位，地址范围为00H7FH。除内部RAM的位地址、32/109、20H2FH之间的设备位寻址外，特殊功能寄存器可以将地址直接除以8的寄存器(除IP.7、IP.6和IE.6以外

15、)也可以进行位寻址。图3-11特殊功能寄存器的位地址，33/109，用户RAM和堆栈区域内部RAM的30H7FH单位是用户RAM和堆栈区域。8位堆栈指针SP，只能在内部数据存储中设置堆栈区域。有子节目调用和中断请求时，返回地址等信息会自动存储在堆栈中。STC15F2K60S2单片机重置后，SP为07H，堆栈实际以08H开始。考虑到08H1FH单元分别属于作业寄存器组13，如果在编程时使用这些作业寄存器，建议用户初始化程序将SP值更改为80H或更高。STC15F2K60S2微控制器堆栈按地址增量方向生成。也就是说，在堆栈中单击数据会增加SP值。对于34/109、高128字节RAM和特殊功能寄存器

16、STC15F2K60S2单筹码微计算机，80HFFH是高128字节RAM区域的地址范围和特殊功能寄存器区域(SFR)的地址范围，地址空间重叠但物理上独立。使用时，128字节高的RAM区域使用间接寻址访问，特殊功能寄存器使用直接寻址访问。堆栈操作也是间接寻址方法，因此高128位数据RAM也可以用作堆栈区域。35/109、节目柜台PC和4个作业寄存器组除外，其馀寄存器位于SFR区域。特殊功能寄存器主要分为两类茄子，与芯片上的针脚有关。实际上是6个锁(如P0P5)，每个锁添加了相应的输出驱动器和输入缓冲区以形成并行端口。另一个是筹码内部功能的控制或内部寄存器。STC15F2K60S2单筹码微计算机的

17、特殊功能寄存器和重置值，如中断屏蔽和优先级控制、计时器、串行端口、SPI介面等，见表3-2。36/109，2)扩展数据存储外部数据存储也称为扩展RAM区域(或XRAM)。磁碟片段整合了1792位元组的外部RAM牙齿，位址范围为0000H06FFH，可用于储存资料。在这里，“内部”和“外部”是逻辑概念，不是指筹码内部和外部。在程序集语言中，使用“MOVX DPTR”或“MOVX Ri”命令访问XRAM。在c语言中，可以使用xdata声明存储库类型。例如：unsigned char xdata I=0；37/109、P0通信端口、P2通信端口、P4.2通信端口、P4.4通信端口和在不影响ALE的情况下访问片内集成外部RAM。STC15F2K60S2单筹码微型计算机还可以访问在片外部