-MCS單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)

2.2.2MCS—51單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用了哈佛型，其存儲器在物理結(jié)構(gòu)上分程序存儲器（ROM）和數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。有四個(gè)物理上相互獨(dú)立的存儲空間：其配置如圖2-3所示。片內(nèi)ROM片外ROM片內(nèi)RAM片外RAM/I/O口60KB4KB64KB128BRAM128BSFR存儲器程序存儲器（ROM）8051及8751的片內(nèi)程序存儲器容量為4KB，地址從0000H開始，存放程序和表格常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲器（RAM）8051/8751/8031片內(nèi)數(shù)據(jù)寄存器為128B,地址為00H~7FH,用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存以及數(shù)據(jù)緩沖等。8051內(nèi)部還有SP、DPTR、PCON…IE,IP等特殊寄存器,地址為80H~FFH。存儲器配置一般微機(jī):通常只有一個(gè)地址空間,ROM和RAM可以隨意安排在這一地址范圍內(nèi)不同的空間,CPU訪問存儲器時(shí),一個(gè)地址對應(yīng)唯一的存儲器單元,此類結(jié)構(gòu)稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)。8051的存儲器:與典型微機(jī)不同，它把程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，各有自己的尋址系統(tǒng)、控制信號和功能,這種程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的結(jié)構(gòu)稱為哈佛結(jié)構(gòu)。物理上分4個(gè)存儲器空間內(nèi)部程序存儲器外部程序存儲器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器外部數(shù)據(jù)存儲器邏輯上分3個(gè)存儲器空間

片內(nèi)外統(tǒng)一的64KB程序存儲器256B（含SFR塊）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器64KB片外數(shù)據(jù)存儲器8051存儲器地址空間分配在8051單片機(jī)的內(nèi)部集成了4K的程序存儲器和256B的數(shù)據(jù)存儲器，同時(shí)還可以使用片外的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，其擴(kuò)展能力都是64K。64k程序存儲器地址空間,片內(nèi)外統(tǒng)一編址0000h～FFFFh256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器地址空間指令用MOVC指令用MOV指令用MOVX64kb片外數(shù)據(jù)存儲器地址空間，0000h～FFFFh64KBRAM（I/O）64KBROMFFFF100000000FFFFFFF00004KBROM0FFF0000SFRRAM00807FFF片內(nèi)存儲器片外擴(kuò)展存儲器圖18051存儲器空間分布圖EA=1EA=0注意：1、訪問片內(nèi)RAM20H存儲單元；

MOVA,20H2、訪問片外RAM存儲單元；

MOVR0,#20hMOVXA,@R03、盡管片內(nèi)與片外的RAM單元的00H-FFH地址相重疊，但由于指令的不同不會發(fā)生地址混亂。

程序存儲器地址空間程序存儲器是存放編好的程序、常數(shù)和表格的，只能讀不能寫。該空間有幾個(gè)特殊單元，應(yīng)用過程中應(yīng)加以注意。在MCS-51單片機(jī)中，當(dāng)引腳EA=1時(shí)，系統(tǒng)使用片內(nèi)的ROM；EA=0時(shí)，系統(tǒng)使用片外的ROM。無論是使用片內(nèi)還是使用片外的ROM（既EA=1或EA=0），其起始地址都是從0000H單元開始，0000H是系統(tǒng)的啟動地址。0003H~002BH是中斷服務(wù)程序入口地址。存儲單元保留地址0000H~0002H復(fù)位后初始化引導(dǎo)程序0003H~000AH外部中斷0000BH~0012H定時(shí)器0溢出中斷0013H~001AH外部中斷1001BH~0022H定時(shí)器1溢出中斷0023H~002AH串行端口中斷002BH定時(shí)器2溢出中斷(8052才有)8051、52系列保留的存儲單元中斷源中斷服務(wù)程序入口地址外部中斷00003H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出000BH外部中斷10013H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出001BH串行口0023H8051中斷矢量地址表數(shù)據(jù)潮存儲凝器地膜址空牧間片外監(jiān)數(shù)據(jù)狂存儲威器片內(nèi)郵數(shù)據(jù)止存儲圖器分為息兩個(gè)值部分：1、低12護(hù)8B蘭R株AM轟(0勾0H滾~7燙FH誕)00汪H~燥1F絮H，刮4個(gè)藥通用器工作甜寄存登器區(qū)20掙H~農(nóng)2F逝H，位鋒地址勻空間堆棧窗的設(shè)裙定2、高12失8B特殊丙功能巴存儲霧器(S逆FR孕)（8紛0H薯~F掛FH）特殊扭功能寄存喊器SF范R片內(nèi)通用斧數(shù)據(jù)存儲尺器80徑H7F壓H00虹HFF緞H片外娘數(shù)據(jù)存儲裳器64優(yōu)KB00扭00咳HFF階FF寬H用戶RAM區(qū)(堆棧、數(shù)據(jù)緩沖)位尋址區(qū)（位地址00～7F）第0組工作寄存器R7R0第3組工作寄存器第2組工作寄存器第1組工作寄存器R7R0R7R0R7R007H00H1FH18H17H10H0FH08H2FH20H7FH30H片內(nèi)RAMSFR98HSCON82HDPL81HSP80HP08DHTH18CHTH08BHTL18AHTL089HTMOD88HTCON87HPCON83HDPH90HP1IPB8HPSWD0HBF0HFFHACCE0HP3B0HIEA8HP2A0HSBUF99H低1跳28萬By勒te晚s笛RA兩M高1株28襲by藝te客s秒RA脖MRS1RS0R0R1R2R3R4R5R6R700000H01H02H03H04H05H06H07H10108H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH21010H11H12H13H14H15H16H17H31118H19H1AH1BH1CH1DH1EH1FHR0霸～R男7寄霞存器徐分配片內(nèi)浪R充AM壓（2淡0H面-2季FH畏）中機(jī)的位窗尋址感區(qū)結(jié)斃構(gòu)圖7F7E7D7C7B7A797877767574737271706F6E6D6C6B6A696867666564636261605F5E5D5C5B5A595857565554535251504F4E4D4C4B4A494847464544434241403F3E3D3C3B3A393837262524232221202F2E2D2C2B2A292827262524232221201F1E1D1C1B1A191817161514131211100F0E0D0C0B0A090807060504030201002F乓H20涉H字節(jié)削地址位地法址位尋逢址區(qū)透內(nèi)的良地址融是位地崖址。共有灰00并-7鎖FH歇（共暮12縣8個(gè)揉位）刷；要區(qū)確分字錯(cuò)節(jié)地禁址和解位地拉址這桐兩個(gè)屬不同底的地宇址概角念：①從物朽理的岸角度摧：每炮一個(gè)姐字節(jié)醒地址管內(nèi)包煎含了煮8個(gè)且位，陣既：D7琴，D幣6，次D5抵，D闖4，日D3婚，D堵2，片D1朵，D銅0（我儉們提列到的售RA航M地捧址一弦般都跪是指舊字節(jié)橡地址旦）。②從竟邏輯壩的角位度：字節(jié)夸地址鄙和位們地址劈燕是靠鋤不同巴類型圓的指倉令來區(qū)分非的。良如，MO凈V丟A，勇2簽0H知；將擾RA葬M的綠20玩單元死內(nèi)容鞠送累調(diào)加器屆A；MO差V止C艇，2壁0H田；將犁RA瓜M位東尋址攝區(qū)中湖20蓮H位昆送C貸Y中匆。在這畏二個(gè)堆例子盲中，饑第一績條指火令為字節(jié)舊傳送言指令，既顧20彩H為石字節(jié)繳地址手；第隸二個(gè)盞例子乘中的偽指令鞏為位操乳作指育令，2欄0H喝為位駕地址朝。有榆關(guān)詳煩細(xì)內(nèi)榜容將華在后帥續(xù)章蕉節(jié)中曬描述姥。特殊途功能鹿寄存概器：共2商2個(gè)舟（3忍個(gè)只矮屬5出2子掩系列蔽），技PC拿在物糕理上贈是獨(dú)海立的曠，其玩余2讓1個(gè)燒分布?xì)W在S努F(xiàn)R羨區(qū)，娃共占驅(qū)26朗個(gè)字園節(jié)（武5個(gè)留雙字錢節(jié)寄馬存器改）。這2食1個(gè)梨中，慮有1綿1個(gè)脾寄存苦器具種有位陡尋址戀功能塔，即覽寄存底器中爸的每麻位都奇具有款位地罷址，窩它們付的特豬點(diǎn)是勢字節(jié)桐地址千正好醬能被趴8整鳴除。注意騰：1、范12窗8B造的S喊FR焦區(qū)中世僅有萄26蝕B是胃有定育義的眠，若朱訪問冰沒有肉定義碑的單宣元，嶺將得爺?shù)揭粰?quán)個(gè)不栗確定附的隨年機(jī)數(shù)捕。2、產(chǎn)訪問迎SF倦R時(shí)旬只能阿采用臨直接姨尋址靈方式供。特殊辰功能束寄存餃器簡美介程序圈計(jì)數(shù)黃器PC16位，襪尋址吃范圍64飯KB丸,用于千安放回下一丸條要?jiǎng)t執(zhí)行頸的指基令地嚇址，盟在物距理上禾是獨(dú)取立的孤。累加球器A(扔AC刪C)8位，幻玉是CP綠U中工信作最鼻頻繁繼的，匠大部仍分操漠作數(shù)厭取自投累加始器，衰運(yùn)算鋪結(jié)果織也存杏放在A中。B寄存喊器8位，男用于有乘除暗指令喝中，敘對其押他指陳令可蜘作RA棵M中的勢一個(gè)鉛單元尖用。程序愚狀態(tài)扛字（汽或標(biāo)蚊志寄誦存器侮）PS籌W8位，蠅存放帶運(yùn)算愛結(jié)果健的一斃些狀虎態(tài)信熱息，歐各位蚊含義偵如下附：CY（P另SW洋.7陰）：撓進(jìn)位內(nèi)標(biāo)志潑位。夾在進(jìn)緒行加烏法（殊或減港法）析運(yùn)算比時(shí)，副若運(yùn)紛算結(jié)株果最孕高位逃有進(jìn)紅位或存借位妥，則川CY自動蔬置“舊1”斗，否瘦則CY置“輔0”攻，在巨進(jìn)行蹦布爾確操作欺運(yùn)算握時(shí)，稅CY（簡閱稱C直）作幼為布即爾處姑理器翁。AC舒：輔萌助進(jìn)頁位標(biāo)花志位犯。當(dāng)樓進(jìn)行彼加法融或減嗓法時(shí)昆，若挺低4持位向峽高4百位有拾進(jìn)位梅（或喘借位捎）時(shí)賠，A肉C被造置“瓶1”點(diǎn)，否吩則A臨C被畏置“詢0”昨。在匹十進(jìn)演制調(diào)豬整指須令中嗽AC做還作循為十資進(jìn)制繳調(diào)整布的判茂別位綿。F0羞：用誕戶標(biāo)饑志位表。用躍戶可揀用軟潤件對遺F0擱位置飛“1謠”或巾清“毛0”溫以決摔定程掉序的非流向坦。OV寨：溢槳出標(biāo)垮志位遍，當(dāng)蔬運(yùn)算怨結(jié)果摸溢出辮時(shí)O姥V為留“1鬧”，無否則域?yàn)椤皵?”隨，此曲標(biāo)志狹位反怎映了梢?guī)Х奶枖?shù)頁運(yùn)算膏結(jié)果義是否傘溢出洪。OV乞的結(jié)倦果可肚以用玩一個(gè)置算法恭來表古示:OV灘=C企P⊕CS糠其中螞:C螺P為濁A7困的進(jìn)遭位；蛛CS櫻為A僚6的乏進(jìn)位飯。PS握W.婆1：撐未定扮義位涉。P（幻玉PS杜W.鄰0）梢：奇務(wù)偶標(biāo)謙志位族。當(dāng)駐累加冒器A睜中“謙1”能的個(gè)住數(shù)為滋奇數(shù)省時(shí)，俗P置格“1坊”，大否則敞P置尋“0登”。摔此位冬反映次累加憐器A塞中內(nèi)兼容“鋪1”命的奇聯(lián)偶性塔，它討常常炒用于車單片轟機(jī)間膽通信方。RS村1、面RS蜂0：忍工作傅寄存牙器區(qū)構(gòu)選擇洋位。血用來組選擇番當(dāng)前史工作酬的寄澆存器埋區(qū)。哲用戶糞通過轎改變俘RS但1繪、R多S0懇的內(nèi)轉(zhuǎn)容來敵選擇頂當(dāng)前幕工作得寄存咳器區(qū)箭。R持S1去、R厲S0賭的內(nèi)檢容與透工作菌寄存姥器區(qū)臂的對甩應(yīng)關(guān)潤系如耀表2遠(yuǎn)-1買所示心。數(shù)據(jù)局指針DP妖TR是一牙16西位專厚用寄址存器否，其擦高字收節(jié)寄灰存器船用D該P(yáng)H司表示咱，低給字節(jié)候寄存墨器用伸DP糠L表儲示。直既可強(qiáng)作為僚16挖位寄柱存器芽（D孟PT甲R）誓使用誘，又侮可作模為兩僑個(gè)獨(dú)啟立的萌8位系寄存境器（跨DP婆H、禾DP舌L）雕來使腿用。椒DP摸TR盡主要孫用來癥保持匠16冠位地百址，撲當(dāng)對財(cái)64讀KB雷外部肥數(shù)據(jù)慌存儲橋器R劇AM否（或確I/優(yōu)O口右）空燭間尋座址時(shí)銷，作從間址答寄存雄器用汽，指野向外只部數(shù)狡據(jù)存滾儲器袍地址旺。堆棧擠指針SP它是納一個(gè)8位寄抱存器鹽，用貧來存惰放棧吸頂?shù)亟橹贰C蒜S-型51城堆棧裝設(shè)在井內(nèi)部閱RA幅M中攀，是意一個(gè)咱按“衛(wèi)先進(jìn)饑后出陪”順下序，每受S盯P管畜理的削存儲擊區(qū)域曲。在獲程序橫中斷軋，子抗程序違調(diào)用統(tǒng)等情玻況下艷，用民于存乓放一惰些特遠(yuǎn)殊信烘息（讓亦可殘作數(shù)匠據(jù)傳凳送的丸中轉(zhuǎn)樸站）閘。當(dāng)們數(shù)據(jù)勝壓入登堆棧寄時(shí)，酒SP腐就自牽動加秘“1御”；聰當(dāng)數(shù)蓄據(jù)從角堆棧饞中彈療出時(shí)胖，S殿P就幟自動坑減“倡1”柏。因運(yùn)而S步P指鋸針始著終指剖向棧銹頂。MC均S-吸51偽堆棧宿最大獵深度石為1兇28紙個(gè)字賭節(jié)，昆系統(tǒng)源復(fù)位讀時(shí)硬午件使宜SP炒=0鍛7H處。指令俗系統(tǒng)陣中的嶺棧操冤作指緞令是屋：PU過SH劉，P慢OP滿。(a株)系雄統(tǒng)復(fù)騰位后開，未爺改變玻SP貼初值漲時(shí)的俯堆棧殺操作錯(cuò)(設(shè)顫(A謎)=敞0A君BH六)(b里)系閣統(tǒng)復(fù)勢位后角，改殺變S吃P初像值為糟60墾H時(shí)姜的堆賓棧操鑰作堆棧就操作思示例

用戶使用的角度上看，8051存儲空間分為三類：

片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址0000H～0FFFFH的64K字節(jié)的程序存儲器地址空間；

256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器地址空間；

64K字節(jié)片外數(shù)據(jù)存儲器/I/O口地址空間，地址也從0000H～0FFFFH。上述三個(gè)空間地址是重疊的，即

程序存儲器中片內(nèi)外低4K字節(jié)地址重疊；

數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器64K地址全部重疊；

數(shù)據(jù)存儲器中片內(nèi)外低256個(gè)字節(jié)地址重疊。雖然地址重疊，但由于采用了不同的操作指令及控制信號EA、PSEN的選擇，因此不會產(chǎn)生混亂。說明特殊興單元稼：00趣00呼H-瘦00燃02螺H（些開機(jī)筒復(fù)位監(jiān)單元隱）煉3個(gè)00堡03抽H-蠻00勁0A昏H（京IN挺T0爪中斷本地址升區(qū)）蒼8個(gè)00危0B啦H-罪00寨12壇H（撈T/廟C0明中斷葡地址磨區(qū)）退8坡個(gè)00喉13認(rèn)H-竟00訪1A鐘H（報(bào)IN兼T1訊中斷晚地址斤區(qū)）喪8個(gè)00丙1B處H-春00扮22悄H（鋪T/棕C0刑中斷眾地址罵區(qū)）訪8澡個(gè)00清23鄰H-腐00鼓2A酬H（蘿串行粗口中餡斷地諷址區(qū)顛）繳8個(gè)2.準(zhǔn)2.皂2.率1捉程序汗存儲肌器程序存儲器用來存放程序和常數(shù)，分為片內(nèi)和片外兩部分，其中8051內(nèi)部有4kB的ROM，地址范圍是0000H-0FFFH，片外用16位地址線擴(kuò)充64kB的ROM，兩者統(tǒng)一編址。（從片內(nèi)還是從片外取指取決于EA引腳。）當(dāng)C枯PU錄的引先腳EA接高舞電平?jīng)r時(shí)，PC陵在0息00總0H某～0泰FF問FH窩范圍根內(nèi)，鎮(zhèn)CP抗U從轟片內(nèi)息RO嶺M取巷指令危；聽而當(dāng)乓PC婚＞0浪FF疊FH碎后，傲則自央動轉(zhuǎn)刺向片傳外R椅OM雄去取寒指令眼。當(dāng)引盒腳EA接低丸電平柔時(shí)，換80駝51盆片內(nèi)砌RO蛇M(jìn)不余起作偽用，來CP混U只轎能從球片外田RO黃M取揉指令恥，地昂址可鴉以從社00重00概H開侵始編物址對于違片內(nèi)勸無R著OM員的吹80妙31紙、8皆03率2單甲片機(jī)略，EA應(yīng)接奪地。兆以便鉆從外胖部擴(kuò)掠展E硬PR帽O(jiān)M辦中取鑄指令馬。80壞51毅從片絲式內(nèi)R社OM磚和片襪外R尿OM賢取指鬼時(shí)執(zhí)詞行速唐度相持同。數(shù)據(jù)干存儲頓器用文來存郵放運(yùn)世算的洞中間更結(jié)果焰、標(biāo)炎志位吳，及蹦數(shù)據(jù)青的暫烏存和聞緩沖藥等。反分為片內(nèi)流RA侮M和片外程RA浪M。8鴿05妖1系列讓單片包機(jī)內(nèi)股數(shù)據(jù)功存儲礙器最竟大可綿尋址哈25鹿6個(gè)惱單元冊，片宿外可娘尋址粉16丘位（去64紐奉kB潔）的煩地址谷空間疲。片賊內(nèi)數(shù)煙據(jù)存鵲儲器線和片楚外數(shù)舊據(jù)存兩儲器例是單霸獨(dú)編治址的艙。數(shù)據(jù)巷存儲飲器2.襖2.相2.雷2.預(yù)片內(nèi)數(shù)蘇據(jù)存敬儲器戶（R字AM是)用戶RAM區(qū)（堆棧、數(shù)據(jù)緩沖）（30H-7FH）位尋址區(qū)（位地址00H-7FH）（20H-2FH）第3組通用寄存器（18H-1FH）第2組通用寄存器（10H-17H）第1組通用寄存器（08H-0FH）第0組通用寄存器（00H-07H）用于存放操作數(shù)及中間結(jié)果。由于它們的功能預(yù)先不作規(guī)定，因此稱為通用寄存器，也叫工作寄存器。任一時(shí)刻，CPU只能使用一組工作寄存器。（由PSW的RS0和RS1決定）可以直接對位進(jìn)行尋址。（共16個(gè)單元，128個(gè)位）用于存放用戶數(shù)據(jù)和及做堆棧用。00突H7F毯H1、低1糖28構(gòu)字節(jié)根RA較M1、偶工作難寄存龜器（捎00完H—撓1F宅H)RS槳1饞R焰S0泛寄護(hù)存器色組天片內(nèi)導(dǎo)RA啟M地蝦址0砍0齡第懂0組家00筑H～姻07賊H0要1貧第柜1組父08島H～榮0F遵H1映0擱第涂2組趕10屈H～上17持H1啟1撿第樓3組剩18脂H～旁1F材H內(nèi)部RAM的三個(gè)區(qū)域：R0紗~R漁74個(gè)這1傾6個(gè)堅(jiān)單元銅（共謠計(jì)1暗28筍位）拘的每棒一位泥都有其一個(gè)死8位嫂表示奶的位違地址識，位該尋址搞范圍浙為0榴0H嗎～7戲FH對，如炭表2伸-4催所示P2待3。位尋抬址區(qū)襯的每淡一個(gè)舅單元娛既可董作為支一般貝RA獸M單宮元使邪用，待進(jìn)行字節(jié)縣操作拆，也維可以玩對單月元中易的每廁一位叮進(jìn)行漸位操騰作。MC豪S-聞51卡布爾料處理活器的皇存儲坊空間佩就是許指這泄個(gè)位盜尋址團(tuán)空間敘。47侍H46餓H45墻H44謎H43喪H42電H41貞H40陡HD0D1D2D3D4D5D6D728們H啞字節(jié)仿地址位地價(jià)址2、遍可位港尋址庫區(qū)（桿20善H—溜2F慈H)47H46H45H44H43H42H41H40HD0D1D2D3D4D5D6D728噸H他字節(jié)稼地址MO臟V取28粱H,贏#5亮6HSE創(chuàng)TB坡43促HCL金R冰4床2H0010101110字節(jié)姻操作位操藥作30員H～困7F淚H是跳供用訂戶使防用的謙一般譽(yù)RA家M區(qū)份，也丙是數(shù)竿據(jù)緩浸沖區(qū)曉，共枝80襪個(gè)單殺元。持對用艇戶R鈔AM碎區(qū)的嚴(yán)使用堂沒有襯任何礎(chǔ)規(guī)定翼或限選制，膚一般煌用于政存放袖用戶攻數(shù)據(jù)監(jiān)及作標(biāo)堆棧秩區(qū)使紛用。3、果用戶枝RA狂M區(qū)對（3隨0H淋～7譯FH塊）內(nèi)部蜂數(shù)據(jù)復(fù)存儲美器地基址空毛間2、高1報(bào)28墨字節(jié)扒特殊劍功能蝴寄存農(nóng)器買SF驅(qū)RSp含ec奧ia隨l超F(xiàn)u呢nc綁ti陣on漲R爆eg牽is旦te寒r80恰51近片內(nèi)發(fā)高1排28套字節(jié)散RA本M中虹，除習(xí)程序沃計(jì)數(shù)長器P忽C外高，還局有21個(gè)特龜殊功勻能寄的存器呢，