单片机的存储器结构.ppt

一 存储器的地址空间8051单片机的存储器从物理上分四个存储空间 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 从用户的角度考虑 8051单片机的存储器又可分三个逻辑空间 片内 片外统一编址的64KB 0000H FFFFH 程序存储器地址空间 使用16位地址线 256B的片内数据存储器地址空间 00H FFH 其中80H FFH内仅有二十几个字节单元供特殊功能寄存器专用 片外可扩展的64KB 0000H FFFFH 数据存储器地址空间 使用16位地址线 单片机的存储器结构 这三个存储器空间地址是重叠的 8051的指令系统为区别这几个空间 有针对性地设置了这三个地址空间的数据传送指令 CPU访问片内RAM用MOV指令 访问片内 片外程序存储器用MOVC指令 访问片外数据存储器用MOVX指令 图2 9给出了8051单片机的存储器地址空间分布图 二 MCS 51程序存储器地址空间 一 程序存储器的分类1 掩膜ROM这种存储器的存储电路对0和1两种状态 是在制造时由生产厂家根据用户需求 通过掩膜工艺制作或不制作晶体管栅极来实现的 一旦制作完毕 存储内容不可修改 2 PROMPROM是针对掩膜ROM的不可修改而提出的 掩膜ROM在用户软件开发时不能更改 故PROM是由用户编程 PROM出厂时为熔丝断裂型 编程输入时 对需要写1的单元通过大电流熔断其熔丝 丝断后不可再恢复 故只能写入一次 3 EPROMEPROM是一种可多次写入的ROM 当芯片在紫外线照射时 入射光子驱散EPROM 中的电子 将原来存储的电荷信息擦除 EPROM所存信息被擦除 当再次使用时 可重新写入新内容 常用的芯片有2732 2764 27128 27256 27512等 其容量分别为4KB 8KB 16KB 32KB 64KB等 4 E2PROME2PROM是近年来使用的新产品 它可以直接接在 5V电源上进行电擦除 也可以电写入 并能一次写几位或几个字节 常用的芯片由2816 2K 8位 2817 2K 8位 2864 8K 8位 等 二 程序存储器的使用8051 8751的64KB程序存储器空间 片内ROM EPROM为4KB 地址为0000H 0FFFH 片外最多可扩展至64KB的ROM EPROM 地址1000H FFFFH 片内外是统一编址的 当引脚接高电平时 8051的PC在0000H 0FFFH范围内执行片内ROM中的程序 当PC超过0FFFH时 就自动转向片外ROM取指令 当接低电平时 8051片内ROM不起作用 CPU只能从片外ROM EPROM中取指令 MCS 51系列单片机上电复位后 程序计数器指针PC为0000H 故CPU总是从0000H开始执行程序若用户编写的主程序或初始化程序不从此地址开始 则应在0000H单元内存放一条绝对跳转指令 将PC转向主程序或初始化程序的入口地址 三 MCS 51数据存储器地址空间 一 数据存储器的分类数据存储器一般采用随机存取存储器 RAM 这种存储器是在使用过程中利用程序随时可以写入信息 又可以随时读出信息的存储器 一般情况下 我们用此存储器存储数据或运算的中间结果 所以也称之为数据存储器 1 静态RAM即SRAM StaticRAM 其存储电路以双稳态触发器为基础 其优点是状态稳定 只要不掉电 信息不会丢失 不需要刷新电路 缺点是集成度低 2 动态RAM即DRAM DynamicRAM 其存储单元以电容为基础 电路简单 集成度高 但存在电容中电荷由于漏电会逐渐丢失的问题 需定时刷新 它适于大存储容量的计算机 常说的内存条就是由DRAM组成 3 非易失RAM或掉电自保护RAM即NVRAM NonVolativeRAM 这种RAM是由SRAM和EEPROM共同构成的存储器 正常运行时和SRAM一样 而在掉电或电源有故障的瞬间 它把SRAM的信息保存在EEPROM中 从而使信息不会丢失 NVRAM多用于存储非常重要的信息和掉电保护 二 MCS 51单片机的数据存储器数据存储器常用于存放运算的中间结果 缓冲输入数据或暂存输出数据 存放标志位等 数据存储器分为片内和片外两种 二者的地址空间是彼此独立的 访问片内数据存储器用MOV指令 地址空间为00H FFH 访问片外数据存储器用MOVX指令 地址空间为0000H FFFFH 1 片内RAM低128字节区域8051片内真正可作数据存储器用的只有128个RAM单元 即00H 7FH地址空间 他们又可划分为三个区域 工作寄存器区 位寻址区和数据缓冲区 1 工作寄存器区占00H 1FH的32个RAM单元 分为四组工作寄存器 每组由8个工作寄存器R0 R7组成 工作寄存器组的选择由程序状态字寄存器PSW中的RS1和RS0设置 8051内部数据存储器地址空间 工作寄存器选择 2 位寻址区RAM位寻址区地址分配 RAM位寻址区地址分配 3 用户RAM区位于位地址之后的30H 7FH共80个RAM单元是用户RAM区 也称为数据堆栈缓冲区 该区域主要用于存放用户数据或作堆栈区使用 2 片内特殊功能寄存器SFRMCS 51单片机片内高128字节的RAM中 离散地分布着21个具有特殊功能的寄存器SFR 他们包括程序状态字寄存器 累加器 I O口锁存器 定时 计数器 串口数据缓冲器 数据指针等 访问特殊功能寄存器只允许使用直接寻址方式 MCS 51系列单片机的特殊功能寄存器 注 表中带 号者既可按位寻址 也可按字节寻址 三 部分特殊功能寄存器简介1 累加器ACC累加器ACC是8051最常用 最繁忙的8位特殊功能寄存器 许多单操作数指令的操作数取自ACC 双操作数指令的一个操作数取自ACC 许多算术和逻辑运算的结果存于ACC 输入 输出指令也多以ACC为核心 指令系统中用A作ACC的助记符 2 寄存器B寄存器B是一个为完成乘法和除法运算而设置的8位寄存器 在乘 除指令中 要用B寄存器存放第二操作数 与A配合使用 乘 除运算后 B寄存器用来存放乘积的高字节或除法的余数部分 此外 B也可作暂存结果的通用寄存器 3 程序状态字寄存器PSWPSW是一个8位特殊功能寄存器 用于存放程序的状态和指令的执行状态 供程序查询和判别用 各位位置如下 CY 进位标志位 在执行加 减法指令时 如果运算结果的最高位 D7位 有进位或借位 CY位被置 1 否则清 0 AC 半进位标志位 在执行加 减法指令时 其低半字节向高半字节有进位或借位时 D3位向D4位 AC位被置 1 否则清 0 F0 用户自定义标志位 RS1和RS0 工作寄存器组选择位 OV 溢出标志位 在补码运算 当运算结果超出 128 127的范围时 溢出 OV位被置 1 无溢出 OV位为 0 P 奇偶校验标志位 每条指令执行完毕 A中有奇数个1 则P 1 否则P 0 4 堆栈指针SP它是一个8位的特殊功能寄存器 用于指出堆栈栈顶的地址 数据被压入堆栈 SP自动加1 数据从堆栈中弹出 SP自动减1 系统复位时由硬件使SP 07H 堆栈深度为128个字节 5 数据指针DPTRDPTR是一个16位的特殊功能寄存器 它是用8位DPH和8位DPL两个独立的8位寄存器来表示的16位地址 当对64KB片外RAM寻址时 DPTR可 以作间地址寄存器使用 执行MOVXA DPTR指令或MOVX DPTR A指令 在访问程序存储器时 DPTR作基址 执行MOVCA A DPTR指令 以读取程序存储器内存放的表格常数 6 程序计数器PC程序计数器PC是一个16位专用计数器 在物理结构上是独立的 不属于特殊功能寄存器SFR PC用于存放CPU下一条要执行指令的地址 即程序存储器地址 PC本身是没有地址的 是不可以寻址的 因此用户不能对它进行读写操作 但可以通过转移 调用 返回等指令改变其内容 从而实现程序的转移 PC的寻址范围为64KB