存儲器和布爾處理器課件

第3章MCS-51存儲器MCS-51存儲器程序存儲器尋址系統(tǒng)控制信號功能尋址系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)存儲器控制信號ROM用來存放始終保留的固定程序和數(shù)據(jù)RAM用來存放程序運行時所需要的常數(shù)和變量第3章MCS-51存儲器MCS-51存儲器程序存儲器尋址系特殊功能寄存器

位尋址區(qū)00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH部分可位尋址外部ROM內(nèi)部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH1000HFFFFH外部RAM(包含I/O口地址)0000HFFFFH內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器外部數(shù)據(jù)存儲器空間程序存儲器空間工作寄存器區(qū)RAM區(qū)00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH部分可位尋址3.1程序存儲器

●程序存儲器ROM包括片內(nèi)ROM和片外ROM兩個部分,片內(nèi)有4K字ROM，片外用16位地址，兩者統(tǒng)一編址●16位的程序計數(shù)器PC為程序存儲器地址指針，尋址空間為64KB，編址為：0000——FFFFH/EA接高電平時，單片機啟始從片內(nèi)程序存儲器取指令，當指令地址超過片內(nèi)程序存儲器空間后，自動地轉(zhuǎn)向片外程序存儲器取指令；/EA接低電平時，單片機直接從片外程序存儲器取指令。3.1程序存儲器圖2.5程序存儲器編址圖(a)51子系列；(b)52子系列圖2.5程序存儲器編址圖2．程序的6個特殊入口地址表3.1MCS-51單片機復位、中斷入口地址

操作 入口地址復位 0000H外部中斷0 0003H定時器/計數(shù)器0溢出 000BH外部中斷1 0013H定時器/計數(shù)器1溢出 001BH串行口中斷 002BH通常在這些入口地址處，存放一條絕對轉(zhuǎn)移指令，使程序轉(zhuǎn)移到用戶安排的中斷服務(wù)程序起始地址，或主程序起始地址。2．程序的6個特殊入口地址表3.1MCS-51單片機復位、3.2內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器

128個字節(jié)，字節(jié)地址為00H～7FH3.2內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器1、工作寄存器區(qū)（通用寄存器）工作寄存器分成4組，每組都有8個寄存器，用R0~R7來表示。程序中每次只用1組，其它各組不工作。使用哪一組寄存器工作由程序狀態(tài)字PSW中的PSW.3(RS0)和PSW.4(RS1)兩位來選擇，其對應(yīng)關(guān)系如表2.4所示。

CPU既能以字節(jié)地址（00H~1FH）訪問它們，又能以寄存器符號（R0~R7）訪問。若程序中并不需要4組，那么其余的可用作一般的數(shù)據(jù)緩沖器。1、工作寄存器區(qū)（通用寄存器）PSW.4(RS1)PSW.3(RS0)當前使用的工作寄存器組R0~R7000組(00H~07H)011組(08H~0FH)102組(10H~17H)113組(18H~1FH)PSW.4(RS1)PSW.3(RS0)當前使用的工作0002、位尋址區(qū)

20H~2FH單元是位尋址區(qū)。這16個單元(共計16×8=128位)的每一位都賦予了一個位地址，位地址范圍為00H~7FH。通?？梢园迅鞣N程序狀態(tài)標志、位控制變量存于位尋址區(qū)內(nèi)。

CPU既能以字節(jié)地址（20H~2FH）訪問它們的每一字節(jié)，又能以位地址（00H~7FH）訪問它們的每一位。

CPU以字節(jié)地址訪問時，對某一個字節(jié)進行處理，使用字節(jié)指令。

CPU以位地址訪問時，對某一位進行處理，使用位操作指令。2、位尋址區(qū)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器中的位地址圖3.5（128個位單元）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器中的位地址圖3.5（128個位單元）3、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

30H~7FH是數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，也即用戶RAM區(qū)，共80個單元。由于工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)統(tǒng)一編址，使用同樣的指令訪問，這三個區(qū)的單元既有自己獨特的功能，又可統(tǒng)一調(diào)度使用。因此，前兩個區(qū)未使用的單元也可作為用戶RAM單元使用，使容量較小的片內(nèi)RAM得以充分利用。

3、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

堆棧是一組編有地址碼的特殊的存儲單元。第一個進棧的數(shù)據(jù)所在的存儲單元稱為棧底，最后一個進棧的數(shù)據(jù)所在的存儲單元稱為棧頂，棧頂?shù)牡刂反a由棧指針SP指示。存儲單元的數(shù)目稱堆棧深度。堆棧單元中存放的信息稱為堆棧元素。

SP總是指向棧頂且裝有數(shù)據(jù)堆棧元素的壓入和彈出遵循“先進后出”的原則壓棧：先SP+1，后數(shù)據(jù)壓棧出棧：先彈出，后SP-1主機復位，SP=07H，壓入數(shù)據(jù)從08H單元為起始。一般設(shè)置SP=2FH4、堆棧和堆棧指針堆棧是一組編有地址碼的特殊的存儲單元。第一個進棧的數(shù)據(jù)第3章存儲器和布爾處理器課件3.3特殊功能寄存器（SFR）特殊功能寄存器(SFR，即SpecialFunctionRegisters)，又稱為專用寄存器，專用于控制、管理片內(nèi)算術(shù)邏輯部件、并行I/O口、串行I/O口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能模塊的工作。

18個專用寄存器，占用21個字節(jié)，分散在80H——FFHCPU訪問它們既可以用字節(jié)地址，又可用寄存器符號

PC指針不包含在21個專用寄存器中，PC指針只有寄存器符號，沒有字節(jié)地址。其中有12個專用寄存器可以位尋址3.3特殊功能寄存器（SFR）特殊功能寄存器

位尋址區(qū)00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH部分可位尋址內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器工作寄存器區(qū)RAM區(qū)00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH部分可位尋址第3章存儲器和布爾處理器課件SFR中的位地址分布SFR中的位地址分布串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF：

由兩個獨立的寄存器組成：發(fā)送緩沖器，接收緩沖器存放準備發(fā)送或已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)，一個字節(jié)地址，物理空間上是兩個獨立寄存器定時器/計數(shù)器：

兩個16位定時器/計數(shù)器（T1和T0）各由兩個獨立的8位寄存器組成：TH1、TL1、TH0、TL0

第3章存儲器和布爾處理器課件3.4外部數(shù)據(jù)存儲器可擴展64K字節(jié)（擴展外部RAM或擴展外部I/O）1、地址的重疊程序存儲器與外部數(shù)據(jù)存儲器64K字節(jié)地址重疊2、程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器在使用上是不同的，訪問片內(nèi)RAM用“MOV”指令，訪問片外RAM用“MOVX”指令。3、外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，外部RAM與外部I/O端口統(tǒng)一編址所有外部擴展的I/O端口地址均占用外部RAM單元地址訪問外部擴展的I/O端口方式（指令）與訪問外部數(shù)據(jù)存儲器相同3.4外部數(shù)據(jù)存儲器

總結(jié)：編址與訪問用于存放運算中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等。片內(nèi)、外數(shù)據(jù)存儲器是兩個獨立的地址空間，應(yīng)分別單獨編址。片內(nèi)256字節(jié)RAM，片外擴充到64K字節(jié)RAM。訪問片內(nèi)RAM用“MOV”指令，訪問片外RAM用“MOVX”指令。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器除128字節(jié)RAM塊外，還有特殊功能寄存器(SFR)21個CPU專用寄存器分散在80H——FFH中?？偨Y(jié)：編址與訪問3.5外部存儲器工作過程

外部ROM內(nèi)部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH1000HFFFFH外部RAM(包含I/O口地址)FFFFH外部數(shù)據(jù)存儲器空間程序存儲器空間0000H3.5外部存儲器工作過程內(nèi)部外部0000H0000H0FF1、以P2口作為高8位地址線。2、以P0口作為低8位地址/8位數(shù)據(jù)復用線。3、控制信號線。 *使用ALE信號作為低8位地址鎖存控制信號。 *以/EA信號作為內(nèi)、外程序存儲器的選擇控制信號。*以/PSEN信號作為擴展程序存儲器的讀選通信號。*由/RD和/WR信號作為擴展數(shù)據(jù)存儲器和擴展I/O口的讀選通、寫選通信號。MCS-51有4個并行I/O口，共32條口線，但由于系統(tǒng)擴展需要，作為I/O口使用的，就剩下P1口和P3口的部分口線。1、以P2口作為高8位地址線。3.6MCS-51的尋址方式

尋址方式就是在指令中指明操作數(shù)所在地址的方式共7種尋址方式一、寄存器尋址方式操作數(shù)在寄存器中

MOVA，Rn；（Rn）→A，n=0～7

（表示把寄存器Rn的內(nèi)容傳送給累加器A）尋址范圍：（1）4組通用工作寄存器共32個工作寄存器。（2）部分特殊功能寄存器，例如A、B以及數(shù)據(jù)指針寄存器

DPTR等。3.6MCS-51的尋址方式二、直接尋址方式

操作數(shù)直接以單元地址的形式給出：

MOVA，40H

（表示把內(nèi)部RAM40H中的內(nèi)容傳送給累加器A）

尋址范圍：

(1)內(nèi)部RAM的128個單元

(2)特殊功能寄存器。除了以單元地址的形式外,還可用寄存器符號的形式給出。例如：MOVA，80H與

MOVA，P0

是等價的。二、直接尋址方式三、寄存器間接尋址方式

寄存器中存放的是操作數(shù)的地址，寄存器前加“@”

MOVA，@Ri

；i=0或1

（如果Ri中的內(nèi)容為40H，把內(nèi)部RAM40H單元內(nèi)容送A）

尋址范圍：（1）訪問內(nèi)部RAM和特殊功能寄存器區(qū)，其通用形式為@Ri

（只能用R0或R1作為間址寄存器）（2）對外部內(nèi)部RAM的64K字節(jié)的間接尋址例如：MOVXA，@DPTR

（訪問外部RAM的256個字節(jié)范圍時，也可以用R0或R1

作為間址寄存器）

三、寄存器間接尋址方式第3章存儲器和布爾處理器課件四、立即尋址方式

操作數(shù)在指令中直接給出，操作數(shù)前面加“#”MOVA，#40H

五、基址寄存器加變址寄存器間址尋址方式

以DPTR或PC作基址寄存器，以累加器A作為變址寄存器。

MOVCA，@A+DPTR

如果A中原有內(nèi)容為05H，DPTR內(nèi)容為0400H，該指令執(zhí)行的結(jié)果是把程序存儲器0405H單元中的內(nèi)容傳送給A

說明：（1）專門針對程序存儲器的尋址方式，尋址范圍達64KB

（2）本尋址方式的指令只有3條：

MOVCA，@A+DPTR MOVCA，@A+PC JMP@A+DPTR

四、立即尋址方式第3章存儲器和布爾處理器課件六、相對尋址方式

在相對尋址的轉(zhuǎn)移指令中，給出了地址偏移量，以“rel”表示；把PC的當前值加上偏移量就構(gòu)成了程序轉(zhuǎn)移的目的地址

目的地址=轉(zhuǎn)移指令所在的地址+該轉(zhuǎn)移指令的字節(jié)+rel

偏移量“rel”是一帶符號的8位二進制數(shù)補碼范圍是：–128～+127

向地址增加方向最大可轉(zhuǎn)移（127+該轉(zhuǎn)移指令字節(jié)）個單元地址向地址減少方向最大可轉(zhuǎn)移（128-該轉(zhuǎn)移指令字節(jié)）個單元地址六、相對尋址方式01000000011101011000H1001H1002H1077H+1PCALURel=75HPC=1002H1077H程序存儲器例：C=1，PC=1000H，REL=75H，執(zhí)行指令JCREL0100000001110101+1PCALURel=75H七、位尋址方式

MCS-51有位處理功能，可以對數(shù)據(jù)的位進行操作。

MOVC，40H