MCS-51單片機(jī)I/O端口的存取

MCS-51單片機(jī)通常有4個(gè)8位I/O端口, 向各端口的寫數(shù)據(jù)均寫入到對(duì)應(yīng)端口的鎖存器中, 但對(duì)各端口的讀操作卻有兩個(gè)方式：讀鎖存器和讀引腳

1 讀-修改-寫操作
Pn(指P0,P1,P2,P3)在51匯編語(yǔ)言中是特殊的標(biāo)識(shí)符,既代表Pn端口引腳,又代表Pn鎖存器(Pn SFR)。在MCS-51指令系統(tǒng)中有些指令讀鎖存器的值, 有些指令則讀引腳上的值。讀鎖存器指令是從鎖存器中讀取一個(gè)值并進(jìn)行處理, 把處理后的值(原值或已修改后的值)重新寫入鎖存器中。這類指令稱為讀-修改-寫指令, 表1列舉了有該功能的指令 當(dāng)目的操作數(shù)是Pn端口或Pn端口的某一位時(shí). 該指令讀取鎖存器的值.

這些指令的一個(gè)共同特點(diǎn), 就是要先并行讀入Pn鎖存器(非Pn端口引腳)中的值,作一定的修改,然后再寫入諺端口的鎖存器。表1中晶后三條指令讀-修改-寫關(guān)系不夠明顯。實(shí)際上它們的執(zhí)行過(guò)程序是：先將Pn的8位鎖存器內(nèi)容一起讀人,再對(duì)指定位進(jìn)行修改, 然后又 8位一起寫入鎖存器。
對(duì)于讀-修改-寫指令。直接讀鎖存器而不是讀端口引腳, 是因?yàn)閺囊_上讀出的數(shù)據(jù)不一定能真正反映鎖存器的狀態(tài) 例如：若用Pn的某一位引腳直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)NPN三極管的基極,當(dāng)向此端口寫“1” 時(shí), 三極管導(dǎo)通并把端口引腳的電平鉗位約0.7 V (對(duì)于硅管) 這時(shí),CPU若從此引腳讀取數(shù)據(jù). 會(huì)把該數(shù)據(jù)(應(yīng)為1)錯(cuò)讀為0；若直接從鎖存器讀取, 則讀出正確的數(shù)據(jù)。
理解了Pn的特殊性及讀-修改-寫指令后, 就不難理解指令PUSH Pn的含義了。它的執(zhí)行過(guò)程是：讀Pn引腳(非讀Pn鎖存器)的值, 然后將此數(shù)值壓入堆棧 以下是一段測(cè)試程序：

ORG 1000H
1000 75A07F MOV P2,#7FH
1003 7900 MOV R1,#00H
1005 74FF MOV A,#0FFH
1007 COA0 PUSH P2
1009 D0A0 POP P2
100B F3 MOVX @R1,A
100C 22 RET

這段程序原意是將FFH立即數(shù)存人外部RAM地址為7F00的單元中, 但具體的運(yùn)行結(jié)果與這段程序是在片內(nèi)或片外被執(zhí)行有密切關(guān)系。若在片內(nèi),結(jié)果與程序原意一致；若在片外,MCU執(zhí)行這段片外程序后 結(jié)果卻把FFH錯(cuò)誤地送到了外部RAM 的1000H地址去。為什么會(huì)出錯(cuò)?因?yàn)樵趫?zhí)行片外程序時(shí), 出現(xiàn)在P2端口引腳上的數(shù)據(jù)是PCH (程序指針的高8位,此時(shí)為10H),在執(zhí)行PUSH P2指令時(shí).讀取P2引腳上的數(shù)據(jù)是10H.所
以將10H壓入堆棧,緊跟的POP P2指令是將當(dāng)前棧頂數(shù)據(jù)10H彈出并寫入P2鎖存器,然后執(zhí)行的MOVX @R1,A指令,將A中的數(shù)據(jù)寫入[P2R1](此
時(shí)P2RI=1000H)地址中 有興趣的讀者可以嘗試一下。

2 可靠讀取Pn鎖存器中數(shù)據(jù)的方法
上述程序并無(wú)實(shí)際運(yùn)行意義, 在這里只是引出如何可靠地讀取Pn鎖存器中的數(shù)據(jù)問(wèn)題。在MCS51指令系統(tǒng)中并沒(méi)有一條指令可以讓匯編程序員直接讀取Pn鎖存器的數(shù)據(jù)。在表1中只有JBC Pn.Y,Label可以較快速地獲取Pn鎖存器第Y位的值。由于篇幅關(guān)系,本文只介紹P2鎖存器的操作,其他鎖存器的操作可參照P2寫出 下面是獲取P2鎖存器值的子程序。

GetSfrP2：PUSH IE ；保護(hù)中斷允許寄存器
CLR EA ；禁止所有中斷
MOV A.#0FFH
JBC P2.0,$+5；P2鎖存器位0為"1" 則清"0"并跳
；轉(zhuǎn)到$+5地址(JBC P2.1,$+5)

CLR ACC.0；否則ACC.0清為"0"
JBC P2.1,$+5
CLR ACC.1
JBC P2.2,$+5
CLRACC2
JBC P2.3,$+5
CLR ACC 3
JBC P2.4,$+5
CLR ACC 4
JBC P2.5,$+5
CLRACC 5
JBC P2.6,$+5
CLR ACC.6
JBC P2.7,$+5
CLR ACC.7
MOV P2,A;恢復(fù)P2鎖存器原值
POPIE;恢復(fù)中斷允許寄存器
RET

另外也可在RAM 中建立各Pn鎖存器的映像.通過(guò)專用程序?qū)n鎖存器進(jìn)行操作 這樣就可以在不對(duì)引腳狀態(tài)有任何影響的情況下,快速可靠地讀取與Pn鎖存器一致的數(shù)值。以在內(nèi)部RAM 中建立P2映像為例：

EP2 Data 60H ；P2鎖存器映像
WriteSfrP2： MOV EP2,A ；將A寫人P2鎖存器映像
MOV P2,A ；將A寫人P2鎖存器
RET
ReadSfrP2： MOV A,EP2 ；將P2鎖存器映像寫入A
RET

如果確信讀P2端口時(shí)的值都等于P2鎖存器中的值,則可以用51單片機(jī)地址指針及其應(yīng)用的操作方法,簡(jiǎn)單地PUSHP2和POP P2指令來(lái)保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)程序段中使用的P2鎖存器
以上三種讀取Pn鎖存器值的方法, 第二種方法,即在RAM 中建立Pn鎖存器映像的方法,存取速度較快,適臺(tái)MCS-51的任何工作方式,在讀過(guò)程中不會(huì)對(duì)Pn鎖存器及端口引腳狀態(tài)有任何干擾,是三種方法中最好的。