1、 23 8051存储器配置存储器配置 l普林斯顿结构和哈佛结构 l普林斯顿结构 微机只有一个地址空间，ROM和RAM可以随意安排在这一地址范围内不同的空间，即ROM和RAM的地址同在一个队列里分配不同的地址空间。CPU访问存储器时，一个地址对应唯一的存储器单元，可以是ROM也可以是RAM，并用同类访问指令。 l哈佛结构哈佛结构 程序存储器和数据存储器分开的结构形式 8051的存储器在物理结构上采用哈佛结构； 分程序存储器空间和数据存储器空间； 有四个存储空间： 片内程序存储器 片外程序存储器 片内数据存储器 片外数据存储器空间 l从用户使用的角度，8051存储器地址空间分为三类： 程序存储器地
2、址： 片内、片外统一编址0000HFFFFH 64K字节的(用16位地址) ； 数据存储器： 64K字节片外部地址空间， 地址也从0000HFFFFH(用16位地址)； 256字节片内 数据存储器地址空间 (用8位地址)。 51存储器空间配置图 l 上述三个存储空间地址是重迭的，如何区别这三个不同的逻辑空间呢?l 8051的指令系统设计了不同的数据传送指令符号：l 访问片内、片外ROM指令用MOVC，l 访问片外RAM指令用MOVX，l 访问片内RAM指令用MOV。 l程序存储器用于存放编好的程序和表格常数。 l程序存储器通过16位程序计数器(PC)寻址，寻址能力为64K字节。这使得能在64K
3、地址空间内任意寻址，l没有指令使程序能控制从程序存储器空间转移到数据存储器空间。 l805l8751的64K程序存储器空间;l片内ROM/PROM为4K字节，地址为O000H0FFFH;l片外最多可扩至64K字节ROMEPROM，地址1FFFHFFFFH，片内外是统一编址的; l当引脚EA接高电平时，8051的程序计数器PC在0000H0FFFH范围内(即前4K字节地址)执行片内ROM中的程序；当指令地址超过0FFFH后，就自动地转向片外ROM取指令; l当引脚当引脚EAEA接低电平接低电平( (接地接地) )时，时，80518051片内片内ROMROM不起作用，不起作用，CPUCPU只能从片
4、外只能从片外ROMROMEPROMEPROM中取指令，地址从中取指令，地址从0000H0000H开始编址。这种接法特别适用于采用开始编址。这种接法特别适用于采用80318031单片单片机的场合，由于机的场合，由于80318031片内不带片内不带ROMROM，所以使用时必须，所以使用时必须使使EAEA0 0，以便能够从外部扩展，以便能够从外部扩展EPROM(EPROM(如如27642764，2732)2732)中取指令中取指令; ;l8051从片内程序存储器和片外程序存储器取指时执行速度相同。 存储单元保留目的0000H一0002H复位后初始化引导程序0003H一000AH外部中断0000BH一
5、0012H定时器0溢出中断0013H一001AH外部中断1001BH一002AH定时器1溢出中断0023H一002AH串行端口中断002BH定时器2中断(8052才有) 存储单元0000H一0002H用作8051上电复位后引导程序存放单元。 因为805180318751上电复位后程序计数器PC的内容为0000H，所以CPU总是从0000H开始执行程序。 在这三个单元中存有转移指令，那么程序就被引导到转移指令指定的ROMEPROM空间去执行。因此，在8051的程序存贮器的开头都安排的是一条转移指令AJMP #add13; LJMP#add16; l0003H002AH单元均匀地分为五段，用作五个
6、中断服务程序的入口。 l例如，外部中断引脚INT0(P32)有效时，即引起中断申请，lCPU响应中断后自动将地址0003H装入PC，程序就自动转向0003H单元开始执行。l如果事先在0O03H000AH存有引导(转移)指令，程序就被引导(转移指令)到指定的中断服务程序空间去执行。l0003H称中断矢量地址。 中断源 中断服务程序入口地址外部中断0 0003H定时计数器0溢出000BH外部中断10013H定时计数器1溢出001BH 串行口0023Hl数据存储器RAM用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。 l 数据存储器空间也分成片内和片外两大部分，即片内RAM和片外RAM。 l805
7、1片外数据存储器空间为64K，从OO00HFFFFH；l片内存储器空间为256字节，地址从0000H00FFH。 l片外数据存储器与片内数据存储器空间低地址0000H00FFH是重迭的，l如何区别片内、片外RAM空间呢?l8051有MOV和MOVX两种指令、用以区分片内、片外RAM空间。l片内RAM使用MOV指令，l片外64K RAM空间专门为MOVX指令所用。 l片内数据存储器最大可寻址256个单元，l它们又分为两个部分:低128字节(00H一7FH)是真正的RAM区，高128字节(80HFFH)为 特殊功能寄存器(SFR)区。 l分为三个区：工作寄存器 区（00H1FH)位寻址区 (20H
8、2FH)真正的RAM区 (30H7FH)l00HlFH地址安排为四组工作寄存器区，l每组有8个工作寄存器(R0一R7)，共占32个单元。l通过对程序状态字PSW中RSl、RS0的设置，l每组寄存器均可选作CPU的当前工作寄存器组。l若程序中并不需要四组，那么其余可用作一般RAM单元。lCPU复位后，选中第0组工作寄存器。 字节地址 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 2FH 7FH 7EH 7DH 7CH 7BH 7AH 79H 78H 2EH 77H 76H 75H 74H 73H 72H 7 1H 70H 20H 07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00H
9、l低128字节RAM单元地址范围也是00H一7FH，l805l采用不同寻址方式来加以区分，l即访问128个位地址用位寻址方式，l访问低128字节单元用直接寻址和间接寻址，这样就可以区分开00H一7FH是位地址还是字节地址。 l这些可寻址位，通过执行指令可直接对某一位操作，如置1、清0或判l、判0等，可用作软件标志位或用于位(布尔)处理。l这种位寻址能力是8051的一个重要特点。 l地址范围：30H7FHl真正用作RAM：非常灵活应合理安排；如：堆栈区，显示区单片机软件水平的高低与RAM区的应用有很大关系l 8051片内高128字节RAM中，除程序计数器PC外，有21个专用寄存器(SFR)，也称
10、特殊功能寄存器，l它们离散地分布在80HFFH的RAM空间中。l访问特殊功能仅允许使用直接寻址方式。l在21个特殊功能寄存器SFR中，有11个特殊功能寄存器具有位寻址能力，它们的字节地址正好能被8整除， l下面介绍部分特殊功能寄存器下面介绍部分特殊功能寄存器(SFR)，其余将，其余将在后续的章节中讲述。在后续的章节中讲述。l 累加器ACC(E0H) 累加器ACC是8051最常用、最繁忙的8位特殊功能寄存器，许多指令的操作数取自于ACC，许多运算结果也存放于ACC中。在指令系统中采用A作为累加器ACC的助记符。l 寄存器B(FOH) 在乘、除指令中，用到了8位B寄存器。乘法指令的两个操作数分别取
11、自A和B，乘积存于B、A两个8位寄存器中。除法指令中，A中存放被除数，B中放除数，商存放于A中，B中存放余数。 在其它指令中，B可作为一般通用寄存器或一个RAM单元使用。 l 程序状态寄存器PSW(D0H) PSW是一个8位特殊功能寄存器，它的各位包含了程序执行后的状态信息，供程序查询或判别之用。各位的含义及其格式如下： CY AC FORS1 RS0OV -PlCY(PSW7) 进位标志位。在执行加法(或减法)运算指令时，如果运算结果最高位(位7)向前有进位(或借位)，CY位由硬件自动置“1”；如运算结果最高位(位7)无进位(或借位)，则CY清“0”。CY也是8051在进行位操作(布尔操作)
12、时的位累加器。 lAC(PSW6) 半进位标志位，也称辅助进位标志。当执行加法(或减法)操作时，其运算结果(和或差)产生由低半字节(位3)向高半字节有半进位(或借位)时，AC位将被硬件自动置“1”，否则AC被自动情“0”。 lF0(PSW5) 用户标志位。用户可以根据自己的需要对F0位赋予一定的含义，由用户置拉、复位，作为软件标志。l RSO和RSl(PSW4和PSW5) 工作寄存器组选择控 制位。 l OV(PSW2) 溢出标志位。当进行补码运算时，如有溢出，即当运算结果超出+127128的范围时，OV位由硬件自动置OV1；无溢出时，OV0。 lPSW1为保留位，805l末用，8052为Fl
13、用户标志位。l P(PSWo) 奇偶检验标志位。每条指令执行完后，该位始终跟踪指示累加器A中“l”的个数：如结果A中有奇数个“l”，则置P1，否则P0。常用于校验串行通讯中的数据传送是否出错。 l 8051同一般微处理器一样，设有堆栈。在片内RAM中专门开辟出来一个区域，数据的存取是以“后进先出”的结构方式处理的。这种数据结构方式对于处理中断、调用子程序都非常方便。l堆栈指针SP为8位特殊功能寄存器，SP的内容即堆栈指针可指向8051片内00H7FH RAM的任何单元。l实际堆栈区只能在30H7FH之间l系统复位后，SP初始化为07H，即指向07H的RAM单元。 l8051的堆栈结构属于向上生
14、长型的堆栈。l在使用堆栈之前，先给SP赋值，以规定堆栈的起始位置，称为栈底。l当数据压入堆栈后，SP自动加1，即RAM地址单元加1以指出当前栈顶位置。lDPTR是一个16位的特殊功能寄存器，其高位字节寄存器用DPH表示(地址83H)，低位字节寄存器用DPL表示(地址82H)。lDPTR既可以作为一个16位寄存器来处理，也可以作为两个独立的8位寄存器DPH和DPL使用。 lDPTR主要用以存放16位地址，以便对64K片外RAM作间接寻址。 l P0P3为四个8位特殊功能寄存器，分别是四个并行IO端口的锁存器。它们都有字节地址，每一个口锁存器还有位地址，所以每一条IO线独立地用作输入或输出时，数据可以锁存；作输入时，数据可以缓冲。l 当IO端口某一位用于输入信号时，对应的锁存器位须先置“1”。
