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[嵌入式]51单片机存储器原理

一、 80C51单片机的存储器结构

80C51单片机的存储器包括两类:程序存储器数据存储器

程序存储器用来存放用户程序和常用的表格、常数,采用只读存储器(ROM)作为程序存储器。

数据存储器用来存放程序运行中的数据、中间计算结果等,采用随机访问存储器(RAM)作为数据存储器。

从物理地址上看,MCS-51系列单片机有4个存储器空间,即片内程序存储器和片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器。

?二、片内数据存储器

80C51单片机的内部存储器分为内部程序存储器和内部数据存储器,这种程序与数据分开存放的存储器结构称为“哈佛”结构。(所谓哈弗就是数据与程序分开存储,这也是51单片机的缺点:速度不快;对应的是冯诺依曼结构,是数据与程序存储一块。)

因为80C51单片机的内部数据存储器有256个单元,所以单元地址用8位二进制数表示。但这256个单元并不完全是作为数据存储器来使用的,其中低128个单元(地址范围为00H~7FH)是对用户开放的;

高128个单元(80H~FFH)中分散地分布了21个特殊功能寄存器。

片内RAM低128个单元按其用途可分为3个不同的区域,即工作寄存器区位寻址区用户RAM区。

工作寄存器区

??????????????

在此区域中共有32个存储单元,其地址范围是00H~1FH,分成4个通用寄存器组,即通用寄存器组0~通用寄存器组3,每组有8个存储单元,构成通用寄存器R0~R7。各组通用寄存器的名称与单元地址的对应关系见表从表可以看出,每个通用寄存器组都包含相同的通用寄存器R0~R7,它们只是地址不同,所以这4个通用寄存器组是不能同时使用的,可以使用程序状态字寄存器(PSW)中的RS1和RS0位来选择当前使用的通用寄存器组,在单片机的初始状态下,当前使用的通用寄存器组为通用寄存器组0。

? ?

? ?

//方法一:改PSW

MAIN:
......
......
ACALL DELAY
AJMP MAIN

DELAY:
      SETB RS1;
      SETB RS0;//调用通用寄存器3   //也可以PSW|=0x18;
     ........
     ........//寄存器延时
     CLR RS1;
     CLR RS0;//恢复默认状态:调用寄存器0  //也可以PSW&=0xE7;
    RET
END
方法二:不调用寄存器组,申请一片空间

MAIN:
......
......
ACALL DELAY
AJMP MAIN

DELAY:
     PUSH ACC
D0:     MOV A,#00H
      MOV 30H,A
      INC ACC
    CJNE ACC,#0FFH,DO
  POP ACC
RET
//这也是c语言中的unsigned char i;存储在RAM中,
由于51单片机本身用户自定义的就不多,最好用方法一



位寻址区

位寻址区位于工作寄存器区之上,它的地址范围是20H~2FH,共16个单元。这16个单元都有单元地址(也称字节地址),可以按单元地址访问其内部存储的8位二进制数,称为单元寻址。另外,这16个单元中的每一位都有一个位地址,也可以按位地址访问所存储的一位二进制数,称为位寻址。所以,位寻址区的单元既可以按单元寻址,也可以按位寻址。这128位的位地址范围是00H~7FH。

例如:MOV? ?20H,#0FFH

? ? ? ? ? MOV 24H,? ?#11111110B

? ? ? ? MOV? ?A,? ?20H;字节寻址:把20h单元的8位2进制数(一字节)送到A=0FF

? ? ? ? MOV C,? ? 20H;?位地址寻址:把20h,代表的一个2进制数送到C=0;

?用户RAM区

从地址30H至7FH共80个单元,把这一存储区域称为用户RAM区。对这个区域的使用,不做任何规定和限制,一般把堆栈设置在此区域。

特殊功能寄存器(SFR,Special Function Register)

80C51单片机有21个特殊功能寄存器,它们分散地分布在80H~FFH地址范围内的21个单元中,剩余的存储单元用户不能使用。

程序存储器

在MCS-51系列单片机中,有些单片机内部含有程序存储器,例如80C51单片机内部含有4KB程序存储器;

无论内部有无程序存储器,外部都可以再扩展程序存储器,扩展的最大容量为64KB,下面以80C51单片机为例加以说明。80C51内部含有4KB ROM,其地址范围是0000H~FFFH。它的外部可以再扩展64KBROM,其地址范围是0000H~FFFFH。从两者的地址对比可以看出,内部程序存储器的地址和外部存储器的低4K地址重叠,地址范围都是0000H~0FFFH。解决的办法就是利用引脚的状态来区分。如果引脚接地,即=0时,就使用64KB的外部程序存储器;如果引脚接高电平,即=1时,就使用4KB的内部程序存储器和外部程序存储器的高60KB空间,如图2.3所示。总之,CPU可访问的程序存储器的最大容量为64KB。注意:由于80C31单片机内部不含有程序存储器,要在片外外接程序存储器,因此它的引脚必须接地。

单片机的程序存储器中有两个具有特殊功能的区域。

?总结

作者观点:总之,对于RAM和ROM,当我们写程序时,把程序烧到ROM,也就是按一定的逻辑形成一系列的逻辑开关,但是在CPU进行运算,转移时需要不断改变开关逻辑,于是RAM孕育而生,但是由于技术限制,RAM不能掉电保存逻辑,也就是电路中各个硅电子不能保存,且工艺限制做的内存大。于是形成了RAM与ROM通过CPU总线联动。

通过51单片机的RAM地址,ROM地址,可以看到,ROM存储程序,通过CPU传递数据,到RAM,而RAM是各个寄存器的集合,按ROM程序形成逻辑,响应CPU,同时传递给ROM信号(这里ROM的逻辑已不变,相当于与或非的各种开关)。

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加:2021-08-01 14:40:08  更:2021-08-01 14:41:28 
 
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