單片機(jī)的存儲器、寄存器

單片機(jī)的存儲器有程序存儲器ROM與數(shù)據(jù)存儲器RAM兩種。 這兩種存儲器在使用上是嚴(yán)格區(qū)分的，不得混用。 程序存儲器存放程序指令，以及常數(shù)，表格等；而數(shù)據(jù)存儲器則存放緩沖數(shù)據(jù)。

MCS-51單片機(jī)存儲器的結(jié)構(gòu)共有3部分：一是程序存儲器二是內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 三是外部數(shù)據(jù)存儲器MCS-51單片機(jī)的存儲器可分為5類：程序存儲器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器、特殊功能寄存器、位地址空間、外部數(shù)據(jù)存儲器

程序存儲器

　　程序是控制計(jì)算機(jī)動作的一系列命令，單片機(jī)只認(rèn)識由“0”和“1”代碼構(gòu)成的機(jī)器指令。如前述用助記符編寫的命令MOV A，＃20H，換成機(jī)器認(rèn)識的代碼74H、20H：（寫成二進(jìn)制就是01110100B和00100000B）。在單片機(jī)處理問題之前必須事先將編好的程序、表格、常數(shù)匯編成機(jī)器代碼后存入單片機(jī)的存儲器中，該存儲器稱為程序存儲器。程序存儲器可以放在片內(nèi)或片外，亦可片內(nèi)片外同時(shí)設(shè)置。由于PC程序計(jì)數(shù)器為16位，使得程序存儲器可用16位二進(jìn)制地址，因此，內(nèi)外存儲器的地址最大可從0000H到FFFFH。8051內(nèi)部有4k字節(jié)的ROM，就占用了由0000H～0FFFH的最低4k個(gè)字節(jié)，這時(shí)片外擴(kuò)充的程序存儲器地址編號應(yīng)由1000H開始，如果將8051當(dāng)做8031使用，不想利用片內(nèi)4kROM，全用片外存儲器，則地址編號仍可由0000H開始。不過，這時(shí)應(yīng)使8051的第{31}腳（即EA腳）保持低電平。當(dāng)EA為高電平時(shí)，用戶在0000H至0FFFH范圍內(nèi)使用內(nèi)部ROM，大于0FFFH后，單片機(jī)CPU自動訪問外部程序存儲器。

數(shù)據(jù)存儲器

　　單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器由讀寫存儲器RAM組成。其最大容量可擴(kuò)展到64k，用于存儲實(shí)時(shí)輸入的數(shù)據(jù)。8051內(nèi)部有256個(gè)單元的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，其中00H～7FH為內(nèi)部隨機(jī)存儲器RAM，80H～FFH為專用寄存器區(qū)。實(shí)際使用時(shí)應(yīng)首先充分利用內(nèi)部存儲器，從使用角度講，搞清內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的結(jié)構(gòu)和地址分配是十分重要的。因?yàn)閷碓趯W(xué)習(xí)指令系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)時(shí)會經(jīng)常用到它們。8051內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器地址由00H至FFH共有256個(gè)字節(jié)的地址空間，該空間被分為兩部分，其中內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM的地址為00H～7FH（即0～127）。而用做特殊功能寄存器的地址為80H～FFH。在此256個(gè)字節(jié)中，還開辟有一個(gè)所謂“位地址”區(qū)，該區(qū)域內(nèi)不但可按字節(jié)尋址，還可按“位（bit）”尋址。對于那些需要進(jìn)行位操作的數(shù)據(jù)，可以存放到這個(gè)區(qū)域。從00H到1FH安排了四組工作寄存器，每組占用8個(gè)RAM字節(jié)，記為R0～R7。究竟選用那一組寄存器，由前述標(biāo)志寄存器中的RS1和RS0來選用。在這兩位上放入不同的二進(jìn)制數(shù)，即可選用不同的寄存器組。

特殊功能寄存器

　　特殊功能寄存器（SFR）的地址范圍為80H～FFH。在MCS－51中，除程序計(jì)數(shù)器PC和四個(gè)工作寄存器區(qū)外，其余21個(gè)特殊功能寄存器都在這SFR塊中。其中5個(gè)是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了26個(gè)字節(jié)。各特殊功能寄存器的符號和地址見附表2。其中帶＊號的可位尋址。特殊功能寄存器反映了8051的狀態(tài)，實(shí)際上是8051的狀態(tài)字及控制字寄存器。用于CPU PSW便是典型一例。這些特殊功能寄存器大體上分為兩類，一類與芯片的引腳有關(guān)，另一類作片內(nèi)功能的控制用。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是P0～P3，它們實(shí)際上是4個(gè)八位鎖存器（每個(gè)I/O口一個(gè)），每個(gè)鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個(gè)并行口。MCS－51共有P0～P3四個(gè)這樣的并行口，可提供32根I/O線，每根線都是雙向的，并且大都有第二功能。其余用于芯片控制的寄存器中，累加器A、標(biāo)志寄存器PSW、數(shù)據(jù)指針DPTR等的功能前已提及，而另一些寄存器的功能在后面有關(guān)部分再作進(jìn)一步介紹。

地址空間

　　要保證多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)處于內(nèi)存中并且不互相影響，則需要解決兩個(gè)問題：保護(hù)和重定位。我們來看一個(gè)原始的對前者的解決辦法，它曾被用在IBM 360上：給內(nèi)存塊標(biāo)記上一個(gè)保護(hù)鍵，并且比較執(zhí)行進(jìn)程的鍵和其訪問的每個(gè)內(nèi)存字的保護(hù)鍵。然而，這種方法本身并沒有解決后一個(gè)問題，雖然這個(gè)問題可以通過在程序被裝載時(shí)重定位程序來解決，但這是一個(gè)緩慢且復(fù)雜的解決方法。