【大學課件】單片機存儲器 堆棧、SFR

單片機存儲器堆棧、SFR本課件將帶您深入了解單片機存儲器的基本概念，包括堆棧和SFR。我們將探討它們的作用、工作原理和實際應用，幫助您掌握單片機編程的關鍵技能。單片機系統(tǒng)概述核心單片機是微型計算機，包含CPU、內存、I/O等，可以獨立控制設備。應用廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)，如智能家居、工業(yè)自動化和醫(yī)療設備。存儲器的分類按存儲介質半導體存儲器、磁性存儲器、光存儲器。按訪問方式隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、順序存儲器。按用途程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、緩存存儲器。存儲器的基本特性速度訪問數(shù)據(jù)所需的時間。容量存儲器能存儲的數(shù)據(jù)量。成本存儲器的價格。單片機內部存儲器的構成1程序存儲器（ROM/FLASH）2數(shù)據(jù)存儲器（RAM）3特殊功能寄存器（SFR）單片機外部存儲器的構成1外部存儲器2SRAM速度快，成本高。3DRAM速度較慢，成本低。4Flash非易失性，可寫入數(shù)據(jù)。5EEPROM可擦寫，速度慢。存儲器的地址選通地址譯碼器將邏輯地址轉換為物理地址。通過地址信號選擇相應的存儲器芯片。實現(xiàn)對不同存儲器單元的訪問控制。程序存儲器的特點1存儲程序存放程序指令，由CPU執(zhí)行。2非易失性斷電后數(shù)據(jù)不會丟失。3讀操作為主主要用于讀取指令，很少進行寫入操作。程序存儲器的組成1ROM只讀存儲器，數(shù)據(jù)不可修改。2EPROM可擦除可編程存儲器，可擦除后重新編程。3EEPROM電可擦除可編程存儲器，可擦除特定單元，速度慢。4Flash快閃存儲器，可擦除整個芯片，速度快。數(shù)據(jù)存儲器的特點1存儲數(shù)據(jù)存放程序運行期間使用的數(shù)據(jù)。2易失性斷電后數(shù)據(jù)會丟失。3讀寫操作頻繁CPU頻繁讀取和寫入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲器的組成SRAM靜態(tài)隨機存儲器，速度快，成本高。DRAM動態(tài)隨機存儲器，速度慢，成本低。數(shù)據(jù)RAM的工作原理存儲單元每個存儲單元由一個或多個晶體管組成。讀寫操作通過控制晶體管的通斷狀態(tài)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫。數(shù)據(jù)RAM的編址方式每個存儲單元都有一個唯一的地址。CPU通過地址總線選擇相應的存儲單元。實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)存儲單元的隨機訪問。數(shù)據(jù)RAM的存儲單元位存儲單元每個單元存儲一個二進制位。字節(jié)存儲單元每個單元存儲一個字節(jié)（8位）。堆棧的概念和作用1后進先出（LIFO）數(shù)據(jù)結構。2用于臨時存儲數(shù)據(jù)，例如函數(shù)參數(shù)、局部變量和中斷處理信息。3在程序執(zhí)行過程中，動態(tài)管理內存空間。堆棧的工作原理堆棧的硬件結構堆棧指針指向堆棧頂部的特殊寄存器。存儲區(qū)域一塊連續(xù)的內存區(qū)域，用于存放堆棧數(shù)據(jù)。堆棧的軟件使用壓棧將數(shù)據(jù)存儲到堆棧頂部，堆棧指針遞減。出棧將堆棧頂部的數(shù)據(jù)彈出，堆棧指針遞增。堆棧指針寄存器SP的作用1跟蹤堆棧始終指向堆棧的當前頂部。2管理內存通過遞增或遞減來控制堆棧的增長或縮小。壓棧和出棧的操作壓棧：將數(shù)據(jù)存儲到堆棧頂部，堆棧指針遞減。出棧：將堆棧頂部的數(shù)據(jù)彈出，堆棧指針遞增。子程序的調用與返回1調用子程序時，將參數(shù)和返回地址壓棧。2執(zhí)行子程序后，將返回值壓棧。3返回主程序時，出棧返回地址，繼續(xù)執(zhí)行主程序。中斷處理中的堆棧1保存現(xiàn)場中斷發(fā)生時，將CPU狀態(tài)信息（程序計數(shù)器、狀態(tài)寄存器）壓棧。2執(zhí)行中斷服務程序中斷服務程序處理中斷事件。3恢復現(xiàn)場中斷處理結束后，將保存的CPU狀態(tài)信息出棧，恢復程序執(zhí)行。SFR簡介及其作用特殊功能寄存器控制單片機內部硬件功能的寄存器。SFR的基本結構1SFR2控制寄存器用于控制外設的功能。3狀態(tài)寄存器反映外設的工作狀態(tài)。4數(shù)據(jù)寄存器用于存放外設數(shù)據(jù)。SFR的重要寄存器1P0-P3并行I/O端口。2TMOD定時器模式控制寄存器。3TH0/TL0定時器0計數(shù)器。4SCON串行口控制寄存器。常用SFR寄存器的使用1設置端口方向將端口設置為輸入或輸出模式。2控制定時器設置定時器的工作模式、計數(shù)方式。3配置串行口設置波特率、數(shù)據(jù)格式、工作模式。寄存器操作技巧使用匯編語言或C語言進行寄存器操作。采用位操作指令或位運算符對寄存器進行操作。根據(jù)實際需求靈活使用寄存器，提高代碼效率。寄存器的內部位操作直接位操作使用位操作指令或運算符對寄存器中的單個位進行操作。位域將寄存器中的多個位定義為位域，方便訪問和操作。綜合應用示例LED閃爍使用SFR控制端口輸出信號，實現(xiàn)LE