MCS-51单片机内部数据存储器RAM结构详解
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51单片机数据存储器结构详解1、bit是在内部数据存储空间中20h..2fh区域中一个位的地址,这在data的20h以后以字节形式出现,可互相参照。
另外加上8051可寻址的sfr,但刚刚试过,只是00h--7fh起作用,也就是说当数据有变化时颜色变红,以后的从80h到--ffh就不是位寻址区了,是位寻址的特殊寄存器,如涉及到了可位寻址的那11个当然会有反应。
复位后,程序计数器PC的内容为0000H,内部RAM的每个单元的值不确定。
每个功能寄存器的重置值如下:堆栈指针SP的重置值为07h,累加器ACC和寄存器B的重置值为00h,数据指针dptr的重置值为0000H,P0、P1、P2和P3的重置值为0ffh。
其他SFR (如PSW、TCON、tmod、tl0、Th0、TL1和Th1)的重置值也为00h。
2、wave中是低128字节和高128字节(0-7fh),低128字节是片内ram区,高128字节(80-ffh)是sfr(特殊功能寄存器)bit则是位于低128字节的20h..2fh区域,即data的20h..2fh区域3.代码位于0000H中,代码地址介于0ffh和FFH之间。
例如:org5000h标签:在db2h、3bh、43h、66h、5h、6dh、88H之后,代码从5000h变为dB4、data是在0到127之间的一个数据存储器地址,或者加128..255范围内的一个特殊功能寄存器(sfr)地址。
两者访问的方式不同。
实际上由于psw的复位设置psw.3=rs0和psw.4=rs1皆为0,所以通用工作寄存器区就是第0区,所以data的00--07h部分是与reg栏中的r0--r7对应的。
以后的则仅代表低128字节的内部ram。
5.IData是0到255范围内的IData内存地址。
IData与数据重叠128字节。
在某些地方,只有数据代表256字节的片上RAM,扩展数据是0到65535范围内的扩展数据存储器地址。
mcs-51单片机是由哪些部分组成的
学习的内部结构之前,我们先了解下我们现在正在使用的计算机的几大组
成部份:
计算机的五个组成部份:
运算器:用于实现算术和逻辑运算。
计算机的运算和处理都在这里进行;
控制器:是计算机的控制指挥部件,使计算机各部份能自动协调的工作;
存储器:用于存放程序和数据;(又分为内存储器和外存储器,内存储器就如
我们电脑的硬盘,外存储器就如我们的U 盘)
输入设备:用于将程序和数据输入到计算机(例如我们电脑的键盘、扫描仪);
输出设备:输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果以用户需要的形式
显示或保存(例如我们的打印机)。
注:1、通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器(Central Processing Unit),简称CPU。
2、通常把外存储器、输入设备和输出设备合在一起称之为计算机的外部设
备。
51 单片机的内部又有些什么部件组成呢?
下图就是我们要研究学习的对象,51 单片机结构图了。
大家看看图,中间的
一条双横线就是51 单片机的内部总线了。
其它的部件都是通过内部的总线与CPU 相联接的,在第一节课时我们已跟大家讲述过,8051 单片机是总线结构的。
下面我们就51 单片机内部的单个部件与大家进行讲解。
图片1
中央处理器(CPU):
刚跟大家讲过,需要提醒的是的CPU 能处理8 位二进制数或代码。
CPU 是。
MCS-51 单片机的存储器组织结构
特点:哈佛结构,程序存储器与数据存储器分开,两者各有一个相互独
立的64K(0x0000 ~ 0xFFFF)的寻址空间(准确地说,内部数据存储器与外部数据存储器不是一回事)。
程序存储器:
①用于存放程序(可执行的二进制代码映像文件,包括程序中的数据信息),还包括初始化代码等固件。
②为只读存储器。
注意,这里的只读,是指单片机(CPU)在正常工作时对其的访问方式是只读的;而现在大多数单片机的程序存储器(不管是内部还
是外部)都采用了FLASH ROM,来取代以前所用的ROM、E2PROM 等,可方便地进行在线编程(ISP)。
③标准8051 的内部程序存储器大小为4KB(0x0000 ~ 0x0FFF);而具体的
51 核的兼容单片机的内部ROM 大小需要参考其Datasheet,例如
P89C51RA2xx 的内部程序存储器是8K 的Flash。
④内部、外部存储器统一编址,在软件设计上(指令系统中)没有差别;是否使用外部程序存储器是通过引脚EA 在硬件电路上控制的:不使用外部程
序存储器时,EA=0(接地);如果扩展了外部程序存储器,则使EA=1,当寻址
到内部存储空间以外时,会自动转向外部程序存储器空间(与扩展外部程序存。
51单片机的内部结构MCS-51单片机内部结构8051是MCS-51系列单片机的典型产品,我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。
8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明:·中央处理器:中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件,是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码,CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成运算和控制输入输出功能等操作。
·数据存储器(RAM):8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问,而不能用于存放用户数据,所以,用户能使用的的RAM只有128个,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义的字型表。
·程序存储器(ROM):8051共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。
·定时/计数器(ROM):8051有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
·并行输入输出(I/O)口:8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。
·全双工串行口:8051内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。
·中断系统:8051具备较完善的中断功能,有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断,可满足不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。
·时钟电路:8051内置最高频率达12MHz的时钟电路,用于产生整个单片机运行的脉冲时序,但8051单片机需外置振荡电容。
单片机的结构有两种类型,一种是程序存储器和数据存储器分开的形式,即哈佛(Harvard)结构,另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构,即普林斯顿(Princeton)结构。
MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间:1、片内程序存储器2、片外程序存储器3、片内数据存储器4、片外数据存储器但在逻辑上,即从用户的角度上,8051单片机有三个存储空间:1、片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间(MOVC)2、256B的片内数据存储器的地址空间(MOV)3、以及64K片外数据存储器的地址空间(MOVX)在访问三个不同的逻辑空间时,应采用不同形式的指令(具体我们在后面的指令系统学习时将会讲解),以产生不同的存储器空间的选通信号。
程序内存ROM寻址范围:0000H ~ FFFFH 容量64KBEA = 1,寻址内部ROM;EA = 0,寻址外部ROM地址长度:16位作用:存放程序及程序运行时所需的常数。
七个具有特殊含义的单元是:0000H ——系统复位,PC指向此处;0003H ——外部中断0入口000BH —— T0溢出中断入口0013H ——外中断1入口001BH —— T1溢出中断入口0023H ——串口中断入口002BH —— T2溢出中断入口内部数据存储器RAM物理上分为两大区:00H ~ 7FH即128B内RAM 和 SFR区。
作用:作数据缓冲器用。
下图是8051单片机存储器的空间结构图程序存储器一个微处理器能够聪明地执行某种任务,除了它们强大的硬件外,还需要它们运行的软件,其实微处理器并不聪明,它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。
那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中,俗称只读程序存储器(ROM)。
程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。
其实程序和数据一样,都是由机器码组成的代码串。
只是程序代码则存放于程序存储器中。
MCS-51具有64kB程序存储器寻址空间,它是用于存放用户程序、数据和表格等信息。
对于内部无ROM的8031单片机,它的程序存储器必须外接,空间地址为64kB,此时单片机的端必须接地。
强制CPU从外部程序存储器读取程序。
第2章 MCS-51系列单片机的内部结构单片机就是将构成计算机最基本的功能部件集成在一块芯片上的集成芯片。
本章主要介绍MCS-51系列单片机芯片内的硬件结构、性能特性,特别是存储器结构及并行I/O接口结构和工作原理。
只有了解了单片机的存储结构和所能提供的内部资源,才能合理地使用单片机。
2.1 MCS-51系列单片机内部结构和引脚说明MCS-51系列单片机是Intel公司于20世纪80年代初推出的系列8位单片机,经过30多年的发展,目前已发展到十多种产品,属于这一系列的单片机有多种,包括51子系列(如8051/8751/8031)和52子系列(如8052/8752/8032)。
在制造上,MCS-51系列单片机按照两种工艺生产。
一种是HMOS工艺,即高密度短沟道MOS工艺。
另一种是CHMOS工艺,即互补金属氧化物的HMOS工艺。
CHMOS是HMOS和CMOS的结合,既保留了HMOS高速度和高密度的特点,还具有CMOS的低功耗特点。
HMOS芯片的电平与TTL电平兼容,而CHMOS芯片的电平既与TTL电平兼容,又与CMOS电平兼容。
产品型号中凡带有字母“C”的芯片即为CHMOS芯片(如80C51等),不带字母“C”的芯片即为HMOS芯片(如8051等)。
在功能上,MCS-51系列单片机有基本型和增强型两类,以芯片型号的末位数字来区分,“1”为基本型,“2”为增强型。
如8051/8751/8031、80C51/87C51/80C31为基本型,而8052/8752/8032、80C52/87C52/80C32为增强型。
MCS-51系列单片机在片内程序存储器的配置上有3种形式,即掩膜ROM、EPROM 和片内无程序存储器。
如在基本型中,8051内有4KB的掩膜ROM,8751内有4KB的EPROM,而8031片内无程序存储器,使用时需在单片机外部扩展程序存储器。
另外,属于MCS-51系列的单片机还有8044/8744/8344,这类单片机增加了串行接口单元(SIU),专门负责串行通信管理,使单片机的组网功能大大增强。
MCS-51单片机存储器结构从用户的角度上,8051单片机有三个存储空间:1、片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间(MOVC)2、256B的片内数据存储器的地址空间(MOV)3、以及64K片外数据存储器的地址空间(MOVX)在访问三个不同的逻辑空间时,应采用不同形式的指令,以产生不同的存储器空间的选通信号。
【程序内存ROM】寻址范围:0000H ~ FFFFH 容量64KBEA = 1,寻址内部ROM;EA = 0,寻址外部ROM地址长度:16位作用:存放程序及程序运行时所需的常数。
七个具有特殊含义的单元是:0000H ——系统复位,PC指向此处;0003H ——外部中断0入口000BH —— T0溢出中断入口0013H ——外中断1入口001BH —— T1溢出中断入口0023H ——串口中断入口002BH —— T2溢出中断入口【内部数据存储器RAM】物理上分为两大区:00H ~ 7FH(低128单元用户RAM 和高128单元SFR区)作用:作数据缓冲器用。
一个微处理器能够聪明地执行某种任务,除了它们强大的硬件外,还需要它们运行的软件,其实微处理器并不聪明,它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。
那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中,俗称只读程序存储器(ROM)。
程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。
其实程序和数据一样,都是由机器码组成的代码串。
只是程序代码则存放于程序存储器中。
MCS-51具有64kB程序存储器寻址空间,它是用于存放用户程序、数据和表格等信息。
(对于内部无ROM的8031单片机,它的程序存储器必须外接,空间地址为64kB,此时单片机的EA端必须接地。
强制CPU从外部程序存储器读取程序。
)对于内部有ROM的8051等单片机,正常运行时,则需接高电平,使CPU先从内部的程序存储中读取程序,当PC 值超过内部ROM的容量时,才会转向外部的程序存储器读取程序。
51单片机存储器结构介绍单片机是一种微型电脑芯片,他能够实现数字信号的处理和控制。
而存储器是单片机的核心组成部分之一,用于存储程序指令和数据。
本文将介绍51单片机的存储器结构。
一、内部存储器1. 代码存储器(ROM)代码存储器是用来存放程序指令的地方,它通常具有只读的特点,因此称之为只读存储器(Read-Only Memory)。
在51单片机中,常见的ROM有EPROM、EEPROM和Flash。
其中,EPROM需要使用紫外线擦除后才能进行写入操作,而EEPROM和Flash则支持电子擦除和写入操作。
2. 数据存储器(RAM)数据存储器用于存储程序中的数据,可以进行读取和写入操作。
51单片机中的RAM分为内部RAM和外部RAM两种类型。
内部RAM 是静态随机存储器(SRAM),容量通常较小,但读取速度快。
而外部RAM则可以通过外部接口来扩展存储容量。
二、外部存储器除了内部存储器之外,51单片机还支持外部存储器的连接,以扩展存储容量。
1. 并行存储器并行存储器是指通过并行接口与单片机进行数据交换的存储器,常见的有静态随机存储器(SRAM)、动态随机存储器(DRAM)和闪存等。
并行存储器的访问速度较快,但通信线路和引脚较多,连接复杂。
2. 串行存储器串行存储器是通过串行接口与单片机进行数据交换的存储器,常见的有串行EEPROM和串行闪存等。
串行存储器相对于并行存储器来说,引脚和通信线路较少,连接较为简单,但访问速度相对较慢。
三、存储器扩展技术1. 存储器芯片选择在实际应用中,我们需要根据需求选择合适的存储器芯片。
不同的存储器芯片具有不同的特性,比如容量大小、访问速度、耗能情况等,需要根据具体需求进行选择。
2. 存储器接口设计单片机与存储器之间的通信需要通过特定的接口进行连接。
在设计存储器接口时,需要考虑接口的引脚数目、速度要求、稳定性等因素,并且保证接口与存储器芯片的电气特性匹配。
3. 存储器管理技术存储器管理是针对大容量存储器的一种管理方法,用于提高存储效率和数据存取速度。
51单片机存储器的结构单片机作为一种重要的嵌入式控制器,在各个领域得到了广泛的应用。
而其中的存储器是单片机最重要的组成部分之一。
本文将会详细介绍51单片机存储器的结构,探讨其内部构成和工作原理。
一、存储器的基本概念存储器是计算机系统的核心组成部分之一,负责存储和读取数据。
在51单片机中,存储器主要分为两类:程序存储器和数据存储器。
1. 程序存储器程序存储器也被称为代码存储器,用于存储程序的指令。
在51单片机中,常见的程序存储器为闪存(Flash Memory)。
闪存具有易擦写、可重写的特点,可以存储控制程序和常量数据。
它的特点是在掉电情况下也可以保持数据。
2. 数据存储器数据存储器用于存储数据,包括运算数据和临时数据。
在51单片机中,常见的数据存储器包括随机存储器(RAM)和特殊功能寄存器(SFR)。
二、51单片机存储器的内部结构51单片机的存储器内部结构非常复杂,主要包括RAM、ROM、SFR等几个关键部分。
1. RAMRAM是随机存储器,用于暂时存储数据。
51单片机的RAM被分为三个区域:SFR区、数据区和扩展区。
其中,SFR区用于存储特殊功能寄存器,数据区用于存储变量和数组,扩展区用于存储特殊功能。
2. ROMROM是只读存储器,用于存储程序代码和常量数据。
51单片机中的ROM通常采用闪存结构,具有较大的容量和可编程的特点。
它可以被重写和擦写,适用于程序的调试和更新。
3. SFR特殊功能寄存器(SFR)是51单片机中一种特殊的存储器,用于存储特定功能的相关控制和状态信息。
这些寄存器的值可以被程序访问和修改,用于控制设备的各种功能。
三、51单片机存储器的工作原理51单片机的存储器工作原理是通过地址和数据的交互实现的。
1. 地址总线和数据总线51单片机通过地址总线来传输存储器的地址信息,通过数据总线来传输存储器的数据信息。
地址总线决定了存储器的寻址范围,数据总线决定了存储器的数据传输宽度。
2. 存储器的读写操作在51单片机中,当需要从存储器中读取数据时,首先需要将数据的地址通过地址总线发送给存储器,然后存储器将数据通过数据总线返回给单片机。
51单片机存储器结构介绍MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间:1、片内程序存储器2、片外程序存储器3、片内数据存储器4、片外数据存储器但在逻辑上,即从用户的角度上,8051单片机有三个存储空间:1、片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间(MOVC)2、256B的片内数据存储器的地址空间(MOV)3、以及64K片外数据存储器的地址空间(MOVX)在访问三个不同的逻辑空间时,应采用不同形式的指令(具体我们在后面的指令系统学习时将会讲解),以产生不同的存储器空间的选通信号。
程序内存ROM寻址范围:0000H ~ FFFFH容量64KBEA = 1,寻址内部ROM;EA = 0,寻址外部ROM地址长度:16位作用:存放程序及程序运行时所需的常数。
七个具有特殊含义的单元是:0000H ——系统复位,PC指向此处;0003H ——外部中断0入口000BH —— T0溢出中断入口0013H ——外中断1入口001BH —— T1溢出中断入口0023H ——串口中断入口002BH —— T2溢出中断入口内部数据存储器RAM物理上分为两大区:00H ~ 7FH即128B内RAM和SFR区。
作用:作数据缓冲器用。
下图是8051单片机存储器的空间结构图程序存储器一个微处理器能够聪明地执行某种任务,除了它们强大的硬件外,还需要它们运行的软件,其实微处理器并不聪明,它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。
那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中,俗称只读程序存储器(ROM)。
程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。
其实程序和数据一样,都是由机器码组成的代码串。
只是程序代码则存放于程序存储器中。
MCS-51具有64kB程序存储器寻址空间,它是用于存放用户程序、数据和表格等信息。
对于内部无ROM的8031单片机,它的程序存储器必须外接,空间地址为64kB,此时单片机的端必须接地。
强制CPU从外部程序存储器读取程序。
MCS-51单片机存储器结构MCS-51的存储器可分为四类:【1】外部程序存储器ROM 【2】外部数据存储器RAM【3】内部程序存储器ROM一个微处理器能够聪明地执行某种任务,除了它们强大的硬件外,还需要它们运行的软件,其实微处理器并不聪明,它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。
那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中,俗称只读程序存储器(ROM)。
程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。
其实程序和数据一样,都是由机器码组成的代码串。
只是程序代码则存放于程序存储器中。
MCS-51具有64kB程序存储器寻址空间,它是用于存放用户程序、数据和表格等信息。
【对于内部无ROM的8031单片机,它的程序存储器必须外接,空间地址为64kB,此时单片机的端必须接地。
强制CPU从外部程序存储器读取程序。
】【对于内部有ROM的8051等单片机,正常运行时,则需接高电平,使CPU先从内部的程序存储中读取程序,当PC值超过内部ROM的容量时,才会转向外部的程序存储器读取程序。
】8051片内有4kB的程序存储单元,其地址为0000H—0FFFH,单片机启动复位后,程序计数器的内容为0000H,所以系统将从0000H单元开始执行程序。
但在程序存储中有些特殊的单元,这在使用中应加以注意:其中一组特殊是0000H—0002H单元,系统复位后,PC为0000H,单片机从0000H单元开始执行程序,如果程序不是从0000H单元开始,则应在这三个单元中存放一条无条件转移指令,让CPU直接去执行用户指定的程序。
另一组特殊单元是0003H—002AH,这40个单元各有用途,它们被均匀地分为五段,它们的定义如下:0003H—000AH 外部中断0中断地址区。
000BH—0012H 定时/计数器0中断地址区。
0013H—001AH 外部中断1中断地址区。
001BH—0022H 定时/计数器1中断地址区。
0023H—002AH 串行中断地址区。
MCS-51 单片机内部数据存储器RAM 结构详解内部数据存储器低128 单元
8051 单片机的内部RAM 共有256 个单元,通常把这256 个单元按其功能划分为两部分:低128 单元(单元地址00H~7FH)和高128 单元(单元地址
80H~FFH)。
如图所示为低128 单元的配置图。
寄存器区
8051 共有4 组寄存器,每组8 个寄存单元(各为8),各组都以R0~R7 作寄存单元编号。
寄存器常用于存放操作数中间结果等。
由于它们的功能及使用
不作预先规定,因此称之为通用寄存器,有时也叫工作寄存器。
4 组通用寄
存器占据内部RAM 的00H~1FH 单元地址。
在任一时刻,CPU 只能使用其中的一组寄存器,并且把正在使用的那组寄存器称之为当前寄存器组。
到底是哪一组,由程序状态字寄存器PSW 中
RS1、RS0 位的状态组合来决定。
通用寄存器为CPU 提供了就近存储数据的便利,有利于提高单片机的运算速度。
此外,使用通用寄存器还能提高程序编制的灵活性,因此,在单片机
的应用编程中应充分利用这些寄存器,以简化程序设计,提高程序运行速。