MCS-51單片機外部RAM的地址指針及其應(yīng)用

MCS-51單片機外部RAM的地址空間為64K ， 地址總線為16位，訪問外接RAM可執(zhí)行如下4條指令：

MOVX A,@DPTR

MOVX @DPTR,A

MOVX A,@RI

MOVX @RI,A

其中DPTR為16位地址寄存器，地址高8位存于DPH，地址低8位存于DPL；Ri(I=0,1)是8位寄存器，作為地址指針時僅存低8位地址。

MCS-51執(zhí)行上述指令時分為兩個階段：首先，是從外接程序存儲器中取出指令代碼，并進行分析。然后，執(zhí)行對外接RAM的數(shù)據(jù)讀/寫操作。在這兩個階段，P0口、P1口上的地址選通是有區(qū)別的。

執(zhí)行“MOVX A,@DPTR”和“MOVX @DPTR,A”指令時，在讀指令代碼階段，由程序計數(shù)器（PC）提供A0~A15，低8位地址穩(wěn)定后，在單片機地址鎖存信號ALE作用下，P0.X口開始讀入MOVX指令代碼。在對外接RAM讀寫階段，其過程與前述相同，只不過低8位地址不是來自程序計數(shù)器的低8位PCL，而是來自地址寄存器的高8位DPH;高8位地址不是來自程序計數(shù)器的高8位PCH,而是來自地址寄存器的高8位PCH。當(dāng)DPL穩(wěn)定后，由地址鎖存器鎖存，P0.X口上出現(xiàn)的是讀/寫外接RAM的數(shù)據(jù)信息。

執(zhí)行“MOVX A,@Ri”和“MOVX @RI,A”指令時，取指階段輿“movx a, @ dptr”和“movx @ dptr, a”過程完全相同。但在執(zhí)行對外部RAM的讀/寫階段，低8位地址來自Ri;高8位地址來自P2口鎖存器（P2 SFR）。

由上所述，用R0和R1對外接RAM的間接尋址，可看作是一種頁面尋址，由P2鎖存器（P2 SFR）的當(dāng)前值決定了當(dāng)前頁面地址。MCS-51單片機在復(fù)位時，P2 SFR為FFH，若程序運行中沒有改變P2 SFR中的值，R0和R1只能對FF00H~FFFFH范圍的外接RAM進行間接尋址，即FF頁面尋址。由于用指令改變P2 SFR的值并不影響程序正常運行，因此可以用R0和R1對64K外接RAM空間的任意一個單元進行間接尋址。這樣就使MCS-51單片機外接RAM的地址指針由1個變成3個，大大方便了程序設(shè)計。

下面以數(shù)據(jù)塊傳送子程序為例，說明R0和R1對外接RAM間接尋址的程序設(shè)計方法。假定數(shù)據(jù)塊的源首地址為1000H,目的首地址為3045H,數(shù)據(jù)塊長度為50H,程序清單如下所示：

程序1—用DPTR做地址指針

MOV R2,#00H

MOV R3,#10H

MOV R4,45H

MOV R5,#30H

MOV R7,#50H

LOOP: MOV DPL,R2

MOV DPH,R3

MOVX A,@DPTR

INC DPTR

MOV R2,DPL

MOV R3,DPH

MOV DPL,R4

MOV DPH,R5

MOVX @DPTR,A

INC DPTR

MOV R4,DPL

MOV R5,DPH

DJNZ R7,LOOP

RET

程序2—使用R0和R1做地址指針

MOV DPTR,#1000H

MOV P2,#30H

MOV R0,#45H

MOV R7,#50H

LOOP: MOVX A,@DPTR

MOVX @R0,A

INC DPTR

INC R0

DJNZ R7,LOOP

RET

程序1用了19條指令，程序2用了10條指令。適當(dāng)應(yīng)用R0和R1地址指針，可以大大提高程序運行效率。

在應(yīng)用R0和R1間址的外接RAM數(shù)據(jù)傳送操作中，一般使用“MOV P2,#ADDR”和“MOV A,@RI”形式，其中#ADDR為高8位地址。在這兩條指令之間不應(yīng)插入有關(guān)改變P2 SFR值的指令。對P2口的讀有兩種情況：一種是讀P2鎖存器，如執(zhí)行“MOV A,P2”指令，這并不會改變P2 SFR中的內(nèi)容；另一種是讀P2鎖存器，如執(zhí)行“INC P2”指令，該指令中的P2既是源操作數(shù)，又是目的操作數(shù)，通常稱為“讀—修改—寫”指令，即從P2 SFR中讀出內(nèi)容，修改后又寫入P2 SFR中。

在中斷服務(wù)程序中，如果要用到地址指針，必須在保護現(xiàn)場程序段保護使用的地址指針，即使用“PUSH P2”和“PUSH Ri”指令。在中斷返回之前又必須在恢復(fù)現(xiàn)場程序段恢復(fù)使用過的地址指針，即用“POP RI”和“POP P2”指令。

當(dāng)單片機進入等待方式或節(jié)電方式，且又用硬件復(fù)位返回到原來的正常操作狀態(tài)時，由于復(fù)位對P2 SFR寫入FFH，改變了頁地址。因此，在單片機進入等待方式或節(jié)電方式之前，也必須先將P2 SFR內(nèi)容進行保護。當(dāng)狀態(tài)恢復(fù)進入原正常操作程序入口處時，再恢復(fù)P2 SFR的內(nèi)容。