單片機(jī)程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間詳解(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上單片機(jī)程序程序存儲空間（ROM）和數(shù)據(jù)存儲空間(RAM)詳解問題：STC89C52RC單片機(jī):8K字節(jié)程序存儲空間,512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間,內(nèi)帶2K字節(jié)EEPROM存儲空間;它們分別存的是什么？ 8K的程序存儲空間是存儲代碼，也就是你寫的程序生成的HEX文件的，相當(dāng)于電腦系統(tǒng)的C盤。 512字節(jié)相當(dāng)于內(nèi)存，存儲空間存儲變量，像u8 x,y,z,u32 a之類的臨時變量掉電后數(shù)據(jù)丟失。 2K eeprom相當(dāng)于電腦系統(tǒng)的硬盤，數(shù)據(jù)寫入后掉電不丟失。主要是單片機(jī)在運(yùn)行的過程中寫入數(shù)據(jù)或者讀取數(shù)據(jù)。像設(shè)置的鬧鈴值，設(shè)置好了就不用每次都去設(shè)置了，保存在單片機(jī)里面，即使掉電了，

2、設(shè)置的數(shù)據(jù)也不會丟失，只需單片機(jī)上電再讀取就好了。單片機(jī)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在此先詳細(xì)分析51單片的存儲器結(jié)構(gòu)和尋址方法，再分析片外存儲器的擴(kuò)展，最后給出設(shè)計原理并分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 圖一：存儲空間分布51單片機(jī)存儲器結(jié)構(gòu)分析 8051單片機(jī)的存儲器在物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間，共有4個存儲空間： 片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器空間。 這種程序存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的結(jié)構(gòu)形式被稱為哈佛結(jié)構(gòu)。MCS-51使用哈弗結(jié)構(gòu)，它的程序空間和數(shù)據(jù)空間是分開編址的，即各自有各自的地址空間，互不重疊。所以即使地址一樣，但因?yàn)榉珠_編址，所以依然要說哪一個空間內(nèi)的某地址。而

3、ARM（甚至是x86）這種馮諾依曼結(jié)構(gòu)的MCU/CPU，它的地址空間是統(tǒng)一并且連續(xù)的，代碼存儲器/RAM/CPU寄存器，甚至PC機(jī)的顯存，都是統(tǒng)一編址的，只是不同功能的存儲器占據(jù)不同的地址塊，各自為政。 MCS-51單片機(jī)存儲器的配置特點(diǎn) 內(nèi)部集成了4K的程序存儲器ROM； 內(nèi)部具有256B的數(shù)據(jù)存儲器RAM（用戶空間+SFR空間）； 可以外接64K的程序存儲器ROM和 數(shù)據(jù)存儲器RAM。從物理結(jié)構(gòu)的角度講，51單片機(jī)的存儲系統(tǒng)可以分為四個存儲空間：既片內(nèi)ROM，RAM和片外ROM、RAM。從邏輯結(jié)構(gòu)上看（既編程的角度），可以分為三個不同的空間：（1） 片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址的64KB的程序存儲器

4、地址空間：0000HFFFFH(用16位地址);，其中0000H0FFFH為片內(nèi)4KB的ROM地址空間，1000HFFFFH為外部ROM地址空間；（2） 256B的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器地址空間（用8位地址），00HFFH，分為兩大部分，其中00H7FH（共128B單元）為內(nèi)部靜態(tài)RAM的地址空間，80HFFH為特殊功能寄存器的地址空間，21個特殊功能寄存器離散地分布在這個區(qū)域； （3） 64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器地址空間(用16位地址)：0000HFFFFH，包括擴(kuò)展I/O地址空間。 上述4個存儲空間地址是重疊的，如圖1所示。8051的指令系統(tǒng)設(shè)計了不同的數(shù)據(jù)傳送指令以區(qū)別這4個不同的邏輯空間：CPU

5、訪問片內(nèi)、片外ROM指令用MOVC，訪問片外RAM指令用MOVX，訪問片內(nèi)RAM指令用MOV。 程序存儲器用于存放編好的程序和表格常數(shù)。程序通過16位程序計數(shù)器尋址，尋址能力為64KB。這使得指令能在64KB的地址空間內(nèi)任意跳轉(zhuǎn)，但不能使程序從程序存儲器空間轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)存儲器空間。程序存儲器ROM的片內(nèi)和片外尋址1.程序存儲器ROM用于存放程序、常數(shù)或表格。2.在51單片機(jī)中，由引腳 /EA 上的電平選擇內(nèi)、外ROM： EA=1時,CPU執(zhí)行片內(nèi)的4KROM中的程序; EA=0時，CPU選擇片外ROM中的程序。3.無論是使用片內(nèi)還是使用片外ROM，程序的起始地址都是從ROM的0000H單元開始。

6、4.盡管系統(tǒng)可以同時具備片內(nèi)ROM和外部ROM，但是在一般正常使用情況下，通過/EA的設(shè)定來選擇其一（或者使用內(nèi)部ROM，或者使用外部ROM）。5.如果EA=1（執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器中程序時):如果程序計數(shù)器的指針PC值超過0FFFH（4K）時，單片機(jī)就要自動的轉(zhuǎn)向片外的ROM存儲器且從1000H單元開始執(zhí)行程序（無法使用片外ROM的低4K空間）。6.當(dāng)程序超過4K時，有兩種使用程序存儲器ROM的方法：設(shè)置EA=0，使用外部ROM。從地址=0000H開始；設(shè)置EA=1，使用內(nèi)部的4KROM和外部ROM（地址從1000H開始的單元）。 8051從片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器取指時的執(zhí)行速度相同。

7、程序存儲器六個特殊的單元:在ROM中有六個單元具有特定功能。0000H單元：復(fù)位時程序計數(shù)器PC所指向的單元，因此用來 存放程序中的第一條指令；0003H單元：外部中斷/INT0的矢量入口地址；000BH單元：定時器T0溢出中斷的矢量入口地址；0013H單元：外部中斷/INT1的矢量入口地址；001BH單元：定時器T1的溢出中斷矢量入口地址；0023H單元：串行口接收、傳送的中斷矢量入口地址。矢量入口單元：在編寫中斷程序時，寫入對應(yīng)的“跳板指令”單片機(jī)第一條指令的兩個特征：存放在ROM的0000H單元；必須是“跳轉(zhuǎn)指令”以跳過下面的5個中斷矢量，轉(zhuǎn)到后面的真正的主程序入口0100H單元。 OR

8、G 0000H LJMP 0100H ORG 0100HSTART: MOV A,#00H END 外部程序存儲器：當(dāng)單片機(jī)使用外ROM存儲器時（擴(kuò)展系統(tǒng)），必須設(shè)定/EA=0，此時單片機(jī)的端口功能就要發(fā)生相應(yīng)的改變： P0、P2作為外部ROM的地址和數(shù)據(jù)總線； 使用引腳/psen信號來選通外部ROM的數(shù)據(jù)三態(tài)輸出。 程序存儲器RAM的片內(nèi)和片外尋址 無論在物理上還是邏輯上，系統(tǒng)中RAM 都可分為兩個獨(dú)立空間：內(nèi)部和外部RAM。由不同的指令來訪問。1.訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元時，使用 MOV 指令；2.訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，使用 MOVX 指令。內(nèi)部RAM從功能上將256B空間分為二個不同的塊：1

9、.低128B的RAM塊；2.高128B的SFR（Special Function Register ）塊。在低128B的RAM存儲單元中又可劃分為：1.工作寄存器區(qū)；2.位尋址區(qū)；3.通用存儲數(shù)據(jù)的“便簽區(qū)”。高128B的專用寄存器區(qū)SFR中僅僅使用了21寄存器（51系列），其它107個單元不能使用。注意： 一般的教科書里RAM大小是指默認(rèn)用戶RAM，但是很少有特別說明的C51：片內(nèi)用戶RAM有128字節(jié)（位于片內(nèi)所有RAM的低128B，高128B是SFR）訪問RAM可以使用直接或者間接尋址方式，地址為00H-7FH，在80H-FFH的空間分配給了SFR，只能使用直接尋址方式。C52：片內(nèi)用戶

10、RAM為256字節(jié)（位于片內(nèi)所有RAM的低128B，高128B是SFR和用戶RAM）低128字節(jié)（00H-7FH）的訪問方式為直接和間接尋址方式；高128字節(jié)（地址80H-FFH）只能使用間接尋址方式。SFR的地址也為80H-FFH，但只能使用直接尋址方式。也就是說，C52的高128B是用戶RAM和SFR統(tǒng)一編制，共享地址，通過指令的尋址方式不同來進(jìn)行區(qū)分。 對于數(shù)據(jù)存儲器，分為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（IDATA/RAM）和外部數(shù)據(jù)存儲器（XDATA）兩個部分，但這兩個存儲器就不像code存儲器那樣共享地址空間的了。一般的8051芯片，內(nèi)部RAM只有128B，從0x00-0x7F，而從0x80-0xF

11、F則是SFR（CPU工作寄存器和各種外設(shè)寄存器都在此）的區(qū)域。對于8052來說，內(nèi)部RAM有256B，所以0x80-0xFF是高128B的RAM在使用?？蛇@部分不是SFR專用的嗎？是SFR專用，但注意，SFR的訪問只能使用“直接尋址方式”（使用特定的匯編指令來實(shí)現(xiàn)），區(qū)別就在這里。只有通過直接尋址訪問的地址才是SFR，否則就是普通的RAM。 至于外擴(kuò)的RAM（XDATA），地址也是從0x0000-0xFFFF的，而且這里的0x0000和內(nèi)部RAM的0x00是不同的，是完全獨(dú)立的兩個空間。他們的訪問方法也是不同的。MCS-51使用MOVX指令，來讀寫XDATA區(qū)。而且，訪問XDATA區(qū)，是需要D

12、PTR寄存器來輔助的。因?yàn)橹挥蠨PTR才能裝得下十六位的XDATA地址。 所以說，MCS-51讀寫IDATA區(qū)的速度是最快的，而且訪問方法也是最多的。訪問XDATA區(qū)的速度相對就要慢很多。用P0口作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線，用P2口的口線作高位地址線，最多可以擴(kuò)展開關(guān)電源模塊64KB的存儲器。控制信號線包括：使用ALE作為地址鎖存的選通信號，以實(shí)現(xiàn)低8位地址的鎖存;以PSEN信號作為擴(kuò)展程序存儲器的讀選通信號;以EA信號作為內(nèi)、外程序存儲器的選擇信號;以EA和作為擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器和I/O端口的讀、寫選通信號。執(zhí)行MOVX指令時，RD和WR信號分別自動有效。片外數(shù)據(jù)存儲器RAM的讀和寫由8051的RD(P3.7)和WR(P3.6)信號控制，而片外程序存儲器的輸出允許(OE)由讀選通PSEN信號控制。盡管片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器共處同一地址空間，但由于控制信號及使用的數(shù)據(jù)傳送指令不同，故不會發(fā)生總線沖突。 圖2數(shù)據(jù)擴(kuò)展圖  由于現(xiàn)在以8051為內(nèi)核的單片機(jī)幾乎都帶有內(nèi)部的FLASH程序存儲器。如本設(shè)計中要用到的開關(guān)電源模塊AT89C51或AT89S51均自帶4KB的FLASH程序存儲器，有的單片機(jī)帶有20KB甚至更大容量的程序存儲器。因此在單片機(jī)開發(fā)中，很少用專門的程序存儲器芯片來擴(kuò)展外部程序存儲器，通常也沒有必要。