89C52的内部结构分析-中文翻译

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资源描述
89C52的内部结构分析功能特性描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能: 8k字节Flash,256字节RAM,32 位I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。VCC : 电源GND: 地P0 口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。P1 口:P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX),具体如下表所示。在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。P2 口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX DPTR)时,P2 口送出高八位地址。在这种应用中,P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址(如MOVX RI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口:P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如下表所示。在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。RST: 复位输入。晶振工作时,RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后,RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下,复位高电平有效。ALE/PROG:地址锁存控制信号(ALE)是访问外部程序存储器时,锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时,此引脚(PROG)也用作编程输入脉冲。在一般情况下,ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲,可用来作为外部定时器或时钟使用。然而,特别强调,在每次访问外部数据存储器时,ALE脉冲将会跳过。如果需要,通过将地址为8EH的SFR的第0位置 “1”,ALE操作将无效。这一位置 “1”,ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则,ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位(地址为8EH的SFR的第0位)的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号(PSEN)是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时,PSEN在每个机器周期被激活两次,而在访问外部数据存储器时,PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令,EA必须接GND。为了执行内部程序指令,EA应该接VCC。在flash编程期间,EA也接收12伏VPP电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)的地址空间映象如表1所示。并不是所有的地址都被定义了。片上没有定义的地址是不能用的。读这些地址,一般将得到一个随机数据;写入的数据将会无效。用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能,复位后,这些位都为“0”。定时器2 寄存器:寄存器T2CON 和T2MOD 包含定时器2 的控制位和状态位,寄存器对RCAP2H和RCAP2L是定时器2的捕捉/自动重载寄存器。中断寄存器:各中断允许位在IE寄存器中,六个中断源的两个优先级也可在IE中设置。存储器结构MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。程序存储器:如果EA引脚接地,程序读取只从外部存储器开始。对于89S52,如果EA 接VCC,程序读写先从内部存储器(地址为0000H1FFFH)开始,接着从外部寻址,寻址地址为:2000HFFFFH。数据存储器:AT89S52 有256 字节片内数据存储器。高128 字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址,而物理上是分开的。当一条指令访问高于7FH 的地址时,寻址方式决定CPU 访问高128 字节RAM 还特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器(SFR)。例如,下面的直接寻址指令访问0A0H(P2口)存储单元MOV 0A0H , #data使用间接寻址方式访问高128 字节RAM。例如,下面的间接寻址方式中,R0 内容为0A0H,访问的是地址0A0H的寄存器,而不是P2口(它的地址也是0A0H)。MOV R0 , #data堆栈操作也是简介寻址方式。因此,高128字节数据RAM也可用于堆栈空间。看门狗定时器WDT是一种需要软件控制的复位方式。WDT 由13位计数器和特殊功能寄存器中的看门狗定时器复位存储器(WDTRST)构成。WDT 在默认情况下无法工作;为了激活WDT,户用必须往WDTRST 寄存器(地址:0A6H)中依次写入01EH 和0E1H。当WDT激活后,晶振工作,WDT在每个机器周期都会增加。WDT计时周期依赖于外部时钟频率。除了复位(硬件复位或WDT溢出复位),没有办法停止WDT工作。当WDT溢出,它将驱动RSR引脚一个高个电平输出。WDT的使用为了激活WDT,用户必须向WDTRST寄存器(地址为0A6H的SFR)依次写入0E1H和0E1H。当WDT激活后,用户必须向WDTRST写入01EH和0E1H喂狗来避免WDT溢出。当计数达到8191(1FFFH)时,13 位计数器将会溢出,这将会复位器件。晶振正常工作、WDT激活后,每一个机器周期WDT 都会增加。为了复位WDT,用户必须向WDTRST 写入01EH 和0E1H(WDTRST 是只读寄存器)。WDT 计数器不能读或写。当WDT 计数器溢出时,将给RST 引脚产生一个复位脉冲输出,这个复位脉冲持续96个晶振周期(TOSC),其中TOSC=1/FOSC。为了很好地使用WDT,应该在一定时间内周期性写入那部分代码,以避免WDT复位。掉电和空闲方式下的WDT在掉电模式下,晶振停止工作,这意味这WDT也停止了工作。在这种方式下,用户不必喂狗。有两种方式可以离开掉电模式:硬件复位或通过一个激活的外部中断。通过硬件复位退出掉电模式后,用户就应该给WDT 喂狗,就如同通常AT89S52 复位一样。通过中断退出掉电模式的情形有很大的不同。中断应持续拉低很长一段时间,使得晶振稳定。当中断拉高后,执行中断服务程序。为了防止WDT在中断保持低电平的时候复位器件,WDT 直到中断拉低后才开始工作。这就意味着WDT 应该在中断服务程序中复位。为了确保在离开掉电模式最初的几个状态WDT不被溢出,最好在进入掉电模式前就复位WDT。在进入待机模式前,特殊寄存器AUXR的WDIDLE位用来决定WDT是否继续计数。默认状态下,在待机模式下,WDIDLE0,WDT继续计数。为了防止WDT在待机模式下复位AT89S52,用户应该建立一个定时器,定时离开待机模式,喂狗,再重新进入待机模式。UART在AT89S52 中,UART 的操作与AT89C51 和AT89C52 一样。为了获得更深入的关于UART 的信息,可参考ATMEL 网站(http:/www.atmel.com)。从这个主页,选择“Products”,然后选择“8051-Architech Flash Microcontroller”,再选择“ProductOverview”即可。定时器0 和定时器1在AT89S52 中,定时器0 和定时器1 的操作与AT89C51 和AT89C52 一样。为了获得更深入的关于UART 的信息,可参考ATMEL 网站(http:/www.atmel.com)。从这个主页,选择“Products”,然后选择“8051-Architech Flash Microcontroller”,再选择“Product Overview”即可。定时器2定时器2是一个16位定时/计数器,它既可以做定时器,又可以做事件计数器。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位选择(如表2所示)。定时器2有三种工作模式:捕捉方式、自动重载(向下或向上计数)和波特率发生器。如表3 所示,工作模式由T2CON中的相关位选择。定时器2 有2 个8位寄存器:TH2和TL2。在定时工作方式中,每个机器周期,TL2 寄存器都会加1。由于一个机器周期由12 个晶振周期构成,因此,计数频率就是晶振频率的1/12。种方式下,每个机器周期的S5P2期间采样外部输入。一个机器周期采样到高电平,而下一个周期采样到低电平,计数器将加1。在检测到跳变的这个周期的S3P1 期间,新的计数值出现在寄存器中。因为识别10的跳变需要2个机器周期(24个晶振周期),所以,最大的计数频率不高于晶振频率的1/24。为了确保给定的电平在改变前采样到一次,电平应该至少在一个完整的机器周期内保持不变。捕捉方式在捕捉模式下,通过T2CON中的EXEN2来选择两种方式。如果EXEN2=0,定时器2时一个16位定时/计数器,溢出时,对T2CON 的TF2标志置位,TF2引起中断。如果EXEN2=1,定时器2做相同的操作。除上述功能外,外部输入T2EX引脚(P1.1)1至0的下跳变也会使得TH2和TL2中的值分别捕捉到RCAP2H和RCAP2L中。除此之外,T2EX 的跳变会引起T2CON 中的EXF2 置位。像TF2 一样,T2EX 也会引起中断。捕捉模式如图5所示。自动重载当定时器2 工作于16 位自动重载模式,可对其编程实现向上计数或向下计数。这一功能可以通过特殊寄存器T2MOD(见表4)中的DCEN(向下计数允许位)来实现。通过复位,DCEN 被置为0,因此,定时器2 默认为向上计数。DCEN 设置后,定时器2就可以取决于T2EX向上、向下计数。如图6 所示,DCEN=0 时,定时器2 自动计数。通过T2CON 中的EXEN2 位可以选择两种方式。如果EXEN2=0,定时器2计数,计到0FFFFH后置位TF2溢出标志。计数溢出也使得定时器寄存器重新从RCAP2H 和RCAP2L 中加载16 位值。定时器工作于捕捉模式,RCAP2H和RCAP2L的值可以由软件预设。如果EXEN2=1,计数溢出或在外部T2EX(P1.1)引脚上的1到0的下跳变都会触发16位重载。这个跳变也置位EXF2中断标志位。置位DCEN,允许定时器2向上或向下计数。在这种模式下,T2EX引脚控制着计数的方向。T2EX上的一个逻辑1使得定时器2向上计数。定时器计到0FFFFH溢出,并置位TF2。定时器的溢出也使得RCAP2H和RCAP2L中的16位值分别加载到定时器存储器TH2和TL2中。T2EX 上的一个逻辑0 使得定时器2 向下计数。当TH2 和TL2 分别等于RCAP2H 和RCAP2L中的值的时候,计数器下溢。计数器下溢,置位TF2,并将0FFFFH加载到定时器存储器中。定时器2上溢或下溢,外部中断标志位EXF2 被锁死。在这种工作模式下,EXF2不能触发中断。
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