第2章 硬件基础-存储器结构综述.ppt

MCS-51单片机存储器采用哈佛结构，ROM与RAM独立设置。 1.物理上可分为4个存储器空间：片内ROM、片外ROM、片内RAM、片外RAM。 2.逻辑上可分为3个地址空间 ：片内、片外统一编址的64KB的ROM，片内256B的RAM，片外64KB的RAM。 3.在寻址方式上分成：直接寻址和间接寻址方式。 4.对这3个不同的存储器空间进行数据传送时，必须分别采用3种不同形式的指令。 ;MCS-51单片机存储器组织结构;2.4.1 程序存储器（ROM） 1.作用：存放程序及运行中不变的信息。 2.结构：物理上分片内、片外；逻辑上是一个连续的64k空间。 片内ROM和外部扩展ROM是统一编址的。 当芯片引脚EA为高电平时，8051的程序计数器PC在0000H~0FFFH（4KB）地址时从内部ROM取指令，超过4KB时，CPU自动转向外部ROM的1FFFH执行程序。 如果EA为低电平（接地），则所有取指令操作均在外部ROM中进行，这时外部扩展的ROM从0000H开始编址。 8031单片机无片内ROM，只能使用外部扩展ROM且从0000H开始编址，EA必须接低电平。 ;单片机复位/中断入口地址;*;数据存储器的空间结构; ;工作寄存器区的结构;工作寄存器组 0; (2) 位寻址区 范围：20H~2FH字节，16个字节共128位，位编址为：00H~7FH，用户可对它们进行位操作(置1，清0，取反等)。 “位”的两种表示方式： 以位地址的形式，如位寻址区的最后一个位是7FH； 以存储单元地址加位的形式表示，如位寻址区的最后一个位表示为2FH.7。;位寻址区的结构; (3) 数据缓冲区 作用：存放一般变量，临时数据，堆栈。 空间：51子系列30H~7FH字节，共80个字节。 一般把堆栈开辟在此区中。;数据缓冲区;内部RAM低128单元的划分; (4)特殊功能寄存器区(SFR) 作用：保存CPU寄存器或偏内外设端口。 组织：片内RAM高128B（80H~FFH），分布21/26个。;特殊功能寄存器区的结构;*;*;*; 堆栈指针SP是8位的特殊功能寄存器，可指向片内RAM 128字节（00H~7FH）的任何单元。 堆栈的两种操作（进栈和出栈）都是对栈顶单元进行的。SP用来指示栈顶，SP的内容就是堆栈栈顶的存储单元地址。 系统复位后，SP的内容为07H，但由于堆栈一般在内部RAM的30H~7FH单元中开辟，所以在程序设计时应注意把SP值初始化为30H以后，以免堆栈占用工作寄存器区和位寻址区。 SP的内容一经确定，堆栈的位置也就跟着确定下来，由于SP可初始化为不同值，因此堆栈位置是浮动的。; 堆栈类型 向上生长型堆栈：栈底在低地址单元。 操作规则： 进栈操作：先SP加1，后写入数据 出栈操作：先读出数据，后SP减1 向下生长型堆栈：栈底在高地址单元。 操作规则： 进栈操作：先SP减1，后写入数据 出栈操作：先读出数据，后SP加1;作用：时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号, 时钟频 率直接影响单片机的速度。 组成：时钟电路由振荡器和分频器组成，振荡器产生基本的振 荡信号。震荡电路有内部震荡和外部震荡。 ; 分频电路;1.内部振荡方式 由内部的高增益反向放大器结合片外晶体谐振器构成振荡器。 2.外部振荡方式 不用片内放大器，完全由片外电路产生时钟信号，引入单片机。;2.6 指令时序; 时序定时单位 振荡周期（节拍P）：晶体振荡器的振荡周期，最基本的节拍； 时钟周期（状态S）：两个振荡周期为一个时钟周期。一个状态包含两个节拍，前半周期对应的节拍叫P1，后半周期对应的节拍叫P2。 机器周期：一个机器周期的宽度为6个状态周期，在一个机器周期中，CPU可以完成某种规定的操作。 　MCS-51单片机每12个时钟周期为一个机器周期.若时钟的晶体的振荡频率为fosc，则时钟周期Tcy=12/fosc 如: fosc=12MHz，Tcy=1 μs ;一个机器周期又分为6个状态（时钟周期）：S1～S6。 每个状态又分为两拍（振荡周期）：P1和P2。 因此，一个机器周期中的12个时钟周期表示为： S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P2。 ;指令周期 执行一条指令所需要的时间，它以机器周期为单位，是最大的时序定时单位。MCS-51的指令周期根据指令的不同，可包含有1、2、4个机器周期。 执行一条指令时，可分为取指令阶段和指令执行阶段 。 取指令阶段，PC中地址送到程序存储器，并从中取出需要执行指令的操作码和操作数。 指令执行阶段，对指令操作码进行译