51单片机 知识总结

　　目前单片机种类繁多，而51 单片机作为最基础的一款8位单片机，其资源最少，同时也是最容易学习的一款单片机。学习51单片机的工作原理及其存储结构是十分有必要的。

　　单片机执行程序的过程，其实就是在执行我们编写的程序的过程（逐条执行指令），该执行过程可以看成是：取指令--------分析指令-------执行指令。

　　取指令：根据 PC（程序计数器）的值从程序存储器中取出指令（编写的程序即为指令），送到指令寄存器。（送到哪里去？？？）

　　分析指令：将指令寄存器中的指令操作码取出后进行译码，分析其指令性质，分析完成便找出操作数的地址。

　　执行指令：即对分析完成后得到操作数的地址，对该地址的数据进行更新。

　　计算机执行程序的过程实际上是逐条指令重复以上三个过程，直到遇到停机或循环等待指令。

举例：

　开机后，PC 计数器 初始值为 0000H，接着单片机在时序电路下自动进入执行程序过程，循环对程序区进行取指令，执行指令操作。

　  对于汇编语句：     MOV    A    ,   #0E0H   

 该语句的功能表示将操作数  E0H   送到  累加器  A  上。（74H  表示  的指令是将一个数送到 A 累加器去）此时 程序计数器  0000H 位置上存放了 74H ,  0001H  上存放了 E0H 。 

执行该语句的次序为：

1、取指阶段：PC 上 地址  0000H  上的内容送到地址寄存器去，即将74H  通过数据总线送到了指令寄存器去。  此时 PC ==  0000H,

2、译码阶段：由于本次进入指令寄存器的是 74H  故 译码后单片机知道该指令是将一个操作数送到A累加器中，  此时 PC ==  0001H,

3、执行阶段：分析完指令后，将操作数  E0H   从  PC 的0001H  处取出，送到CPU，由于前面有了指令 74H ，所以 数据总线不会讲  E0H送到指令寄存器，而是将操作数送入累加器中。        此时 PC ==  0002H,

4、以此一直循环，直到系统停机。（附图说明）

  

 　　

 

　　51 单片机的存储结构

四个存储空间：

　　1、片内程序存储器（片内ROM）

　　2、片外程序存储器(片外ROM)

　　3、片内数据存储器（片内RAM）

　　4、片外数据存储器（片外RAM）

在逻辑上(即从用户的角度上)MCS-51单片机有三个存储空间

1、片内外统一编址的64K的程序存储器(ROM)地址空间      （MOVC）
2、256B的片内数据存储器(片内RAM)的地址空间               （MOV）
3、以及64K片外数据存储器(片外RAM)的地址空间             （MOVX）

片内RAM 结构图：

　　从 00H到7FH之间的地址为8位地址，最大可寻址 的范围是 256 个单元地址。52系列的单片机衍生到 FFH 。

　　00H~~~~1FH :  共32个字节，分成四个寄存器区，每区有寄存器 R0~R7,对此区域，可以使用 R0~R7 来操作。

 　　20H~~~~2FH:  共16字节，是位寻址区，共有128个 “位”

　　30H~~~~3FH:   只进行字节寻址

　　80H~~~~FFH ：  共有128个地址，其中离散的分布着21个特殊功能寄存器，必须直接寻址才能读写。

片外RAM：

　　片外RAM的地址范围是0000H到FFFFH，容量是64KB，对片外RAM读写，必须使用MOVX指令。对片外RAM采用间接寻址方式，R0,R1和DPTR都可以作为间接寻址寄存器，R0,R1是8位寄存器，即R0,R1,的心智范围最大为256个单元，而DPTR是16位地址指针，寻址范围到64KB。

ROM

　　ROM 的地址是 0000H 到 FFFFH  ，容量为64KB，地址长度是16位，作用是存放程序及程序运行时所需的常数，其中  0000~0FFFH，即4K，在片内，其他在片外。

EA = 1,寻址内部ROM，EA = 0，寻址外部ROM，对ROM读出，必须使用 MOVC指令。

 

针对访问存储结构内不同区域时在C语言上使用的关键词

　　由于 8051系统有片内、片外存储器，片内程序存储器还分直接寻址和间接寻址类型，比如code，data,xdata,idata，pdata,等关键词分别对应着单片机内不同的存储器，使用不同的存储器，程序的执行效率也将不同，所以在编写程序的时候，最好指定变量的存储类型，有利于提高程序的执行效率。关键词的区别及含义如下：

　　data ： 固定指前面 0x00~0x7f ,的128个RAM,可以用 ACC  直接读写的，速度最快，生成的代码也最小。

　　idata：固定指前面 0x00 ~ 0xff 的256 个RAM,其中前128和data 的128完全相同，只是因为访问的方式不同，idata是用类似于指针的方式访问的，汇编的语句为 ：MOX ACC,@Rx

　　xdata：外部扩展RAM，一般指外部0x0000~0xffff空间，用DPTR访问。

　　pdata ： 外部扩展的低256个字节，地址出现在A0~A7上时读写，用 MOVX ACC,@Rn 读写，

　　code ：定义的数据放在ROM 里面，写入后不可以再修改。

　　bdata：若程序需要8个或者更多的bit 变量，如果你想一次性给8个变量赋值的话就不方便了，举个例子：

　　char  bdata  MODE;

　　sbit MODE_7 = MODE^7;

　　.

　　.

　　.

　　sbit MODE_0 = MODE^0;

　　8个 bit 变量 MODE_N 就定义好了。

程序可以简单地分为code 和data 区域，code 去在运行的时候不可以再更改，data 区存放全局变量和临时变量，是要不断更改的。CPU从code区读取指令，对data区的数据进行运算处理，因此code存储在什么介质上并不重要，可以存放在 ROM 里面 也可以存放在RAM里面  甚至 FLASH 里面， 一般做法是将程序放到 FLASH 中，再加载到RAM里面运行。