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1、第二章8051单片机及增强型8051内核,2.1 8051单片机的引脚及内部结构,2.2 MSC1211的结构及增强型8051内核,2.1 8051单片机的引脚及内部结构,2.1.1 8051单片机的引脚,常见的晶振连接方法,晶体振荡器M的典型值是11.0592MHz，电容C1、C2的典型值是15Pf。,复位 电路,2.1.2 8051单片机的内部结构,2.1.3 CPU结构,以8位算术/逻辑运算部件ALU为核心，加上通过内部总线而挂在其周围的暂存器TMP1，TMP2，累加器ACC，寄存器B，程序状态标志寄存器PSW以及布尔处理机就组成了整个运算器的逻辑电路。,1运算器,单片机的中央处理器CP
2、U由运算器和控制器组成。,程序状态标志寄存器PSW:,CY：进位标志位 当执行加/减法指令时，如果操作结果的最高位D7出现进/借位，则CY置“1”，否则清零。此外，CPU在进行移位操作时也会影响这个标志位。 AC：辅助进位标志位 当执行加/减法指令时，如果低四位数向高四位数产生进/借位，则AC置“1”，否则清零。 F0：用户标志0 该位是由用户定义的一个状态标志。 RS1，RS0：工作寄存器组选择控制位 OV：溢出标志位 指示运算过程中是否发生了溢出。 P：奇偶标志位 如果累加器ACC中1的个数为偶数，P=0；否则P=1。,返回,2控制器,控制器是CPU的大脑中枢，包括定时控制逻辑、指令寄存器
3、、译码器、地址指针DPTR及程序计数器PC、堆栈指针SP、RAM地址寄存器、16位地址缓冲器等。,2.1.4 存储器空间及存储器,8051单片机存储器结构的主要特点是：程序存储器和数据存储器的寻址空间是分开的，有4个物理上相互独立的存储器空间：内、外程序存储器，内、外数据存储器。,1程序存储器,8051具有64kB程序存储器寻址空间。 对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时单片机的EA端必须接地，强制CPU从外部程序存储器读取程序。 对于内部有ROM的8051等单片机，正常运行时，则EA需接高电平，使CPU先从内部的程序存储中读取程序，当PC值超过内
4、部ROM的容量时，才会自动转向外部的程序存储器读取程序。 特殊单元 0000H 复位入口地址 0003H 外部中断0中断入口地址 000BH 定时/计数器0中断入口地址 0013H 外部中断1中断入口地址 001BH 定时/计数器1中断入口地址 0023H 串行中断入口地址 8051单片机提供程序存储器允许输出信号PSEN作为外部程序存储器读选通信号，读取程序存储器中保存的内容时，使用MOVC指令。,2数据存储器,8051单片机的数据存储器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间：外部数据存储区和内部数据存储区。 （1）外部数据存储区 8051单片机外部数据存储器最大可以扩展到64kB，用于存放数据
5、。访问外部数据存储器时，使用16位数据存储器地址指针DPTR和MOVX指令，单片机会产生相应的RD信号和WR信号用来选通和读写外部数据存储器。 （2）内部数据存储区 8051内部RAM有128或256个字节的用户数据存储器（8051是128个字节，8052是256个字节），用于存放执行的中间结果和过程数据。,工作寄存器区 00H1FH共32个单元用作工作寄存器，分为四组（每一组称为一个寄存器组），每一组中包括8个8位的工作寄存器，分别是R0R7。PSW寄存器中的RS1和RS0的组合决定当前使用的工作寄存器组。,位寻址区 20H2FH之间的单元既可以像普通RAM单元一样按字节存取，也可以对单元中
6、的任何一位单独存取，共128位，所对应的位地址范围是00H7FH。特殊功能寄存器中，直接地址可被8整除的寄存器（除了IP.7、IP.6和IE.6以外）也可以进行位寻址。,用户RAM和堆栈区 内部RAM中的30H0FFH单元是用户RAM和堆栈区。8051单片机只有一个8位的堆栈指针SP，并且堆栈区只能设置在内部数据存贮区。由于8051复位以后，SP为07H，指向了工作寄存器组0中的R7，因此用户初始化程序都应对SP设置初值，一般设在30H以后为宜。8051的堆栈是向上生成的。 特殊功能寄存器（SFR） 80H0FFH为特殊功能寄存器（SFR）区，除了程序计数器PC和四个工作寄存器组外，其余的寄存
7、器都在SFR区中。对SFR必须采用直接寻址方式访问。对于8052单片机，80H0FFH还是RAM区，可通过间接寻址访问。对于8051单片机，该段RAM空间的单元不存在，用户不能对这些单元通过间接寻址进行读/写操作。,特殊功能寄存器地址映象表（一）,特殊功能寄存器地址映象表（二）,特殊功能寄存器地址映象表（三）,注：带括号的字节地址表示每位有位地址可位操作。,2.2 MSC1211单片机结构及增强型8051内核,2.2.1 MSC1211单片机的引脚,引脚说明见教材,2.2.2 MSC1211单片机的内部结构,2.2.3 增强型8051内核,标准8051的一个机器周期是12个时钟周期，而MSC1
8、211是4个时钟周期。因此，在同样的外部时钟频率下执行同样的代码，其指令执行速度要比8051快1.53倍。这样当用户在较低的外部时钟频率下运行MSC1211时，与原来使用标准8051内核来比较，不仅降低了系统噪声和电源功耗，而且提高了处理能力。,1、 4个时钟的 指令周期,2、MOVX指令周期扩展,MSC1211设置了可扩展的MOVX指令周期。通过时钟控制寄存器（CKCON）的MD2MD0位，可以将CPU访问外部数据存储器所需的指令周期数调整为29个周期，见教材表2-4所示。这样就可以兼容不同速度的存储器和器件。,3、 用户标志F1,程序状态字的第1位（PSW.1）在8051基本内核中保留不用
9、，在8051增强型内核中是用户标志1（F1），该位也是由用户定义的一个状态标志。,回顾PSW的内容,4、 双数据指针DPTR0和DPTR1,MSC1211的增强型8051内核采用了两个数据指针：DPTR0和DPTR1，是两个16位的寄存器。当CPU访问外部数据存储器时，用于存放外部存储器的地址。它们分别有两个8位寄存器DPH0（高字节）、DPL0（低字节）和DPH1（高字节）、DPL1（低字节）组成。每个数据指针可以存放一个16位地址。与标准的8051不同，MSC1211的两个数据指针可以加快数据块的移动速度，提高外部数据RAM和外围器件的访问速度。数据指针选择寄存器（DPS）的SEL（DPS
10、.0）位可以选择DPTR0或DPTR1。SEL=1时，使用数据指针DPTR1；SEL=0时，使用数据指针DPTR0。复位后，默认设置下使用数据指针DPTR0。单独使用DPTR0或者DPTR1的方法与8051基本内核中的数据指针DPTR的使用方法相同。,5、 外围功能模块的改进,MSC1211比标准8051单片机增加SPI接口,I2C接口,32位的累加器,模拟量的输入/输出等.,2.2.4 存储器组织,1程序存储器 MSC1211芯片的型号不同，片内Flash存储器的容量也不同（最大可以提供32KB）。用户可通过设置硬件配置寄存器0（HCR0）的锁定功能，防止在应用模式下擦除或写入程序Flash
11、存储器。 在编程模式下，启动ROM位于程序存储器空间最高2KB的地址范围（0F800H0FFFFH）。启动ROM区实际上由一些子程序构成，这些子程序由厂家在出厂前写入，可以用于芯片串行或并行控制程序执行。因此，用户不能使用该区域。 在用户应用模式（UAM）下，寄存器HCR0的位EBR置“1”时，允许从内部ROM启动。在该模式下，芯片上电后从内部ROM引导。使用启动ROM中的子程序可以完成对Flash存储器的访问、串行数据传输、自动波特率检测等功能。 如果使用内部程序存储器，应把EA接成高电平，程序从内部Flash存储器的程序区开始运行。当PC值超过内部程序存储器地址范围时，自动转移到外部扩展的
12、程序存储器空间。如果用户将程序存储在外部程序存储器中，应将EA接低电平，使CPU从外部程序存储器中取指令。 片内扩展SRAM也可以作为程序存储器。用户可以通过存储器控制寄存器（MCON）的RAMMAP位（MCON.0）将片内扩展SRAM的地址映射到程序存储空间。当RAMMAP=1时，在编程模式下，SRAM映射到程序存储空间的7C00H7FFFH；在用户模式下，映射到8400H87FFH。,2数据存储器 MSC1211的数据存储器分为片内和片外两种，其地址空间都是独立的。片内数据存储器地址范围为00H0FFH，片外数据存储器地址空间为0000H0FFFFH。外部数据存储器包括片上扩展SRAM，片
13、外扩展SRAM和片内Flash数据存储器三部分。片内RAM的访问使用“MOV”指令，片外RAM的访问使用“MOVX”指令。使用“MOVX”指令写Flash存储器，在对Flash存储器写之前必须先进行擦除，擦除时，按128字节分页擦除。 默认情况下，片内扩展SRAM占用数据存储器0000H03FFH的地址空间。数据Flash存储器的地址在SRAM地址之后从0400H开始。用户可以通过存储器控制寄存器（MCON）的RAMMAP位（MCON.0）将片内扩展SRAM的地址映射到其它地址空间。当RAMMAP=1时，在编程模式下，SRAM映射到7C00H7FFFH；在用户模式下，映射到8400H87FFH
14、。 3片内RAM MSC1211片内00H0FFH 之间的RAM单元地址分配与使用方法和8052单片机相同。 4特殊功能寄存器 MSC1211共有106个特殊功能寄存器，其中不仅包括8051内核中的全部26个SFR，还增加了一些用于配置和访问特殊功能模块的特殊功能寄存器。,特殊功能寄存器（1）,特殊功能寄存器（2）,特殊功能寄存器（3）,特殊功能寄存器（4）,特殊功能寄存器（5）,2.3 思考题,1简述8051基本内核的结构及资源，说明主要逻辑功能部件及其作用。 2什么是8051单片机的振荡周期、时钟周期、机器周期？机器周期与振荡周期之间有什么关系？ 38051单片机的存储器分为哪几个空间？中断服务程序的入口地址分别是什么？ 4说明8051单片机内部数据存储区空间分配情况。32个通用寄存器各对应哪些RAM单元？ 5位地址29H，61H，7FH，90H，E0H，F1H，各对应哪些单元的哪些位？ 68051内核和增强型8051内核主要区别包括哪些？在8051内核和增强型8051内核中，MOVX指令有何区别？在实际中如何应用？ 7详述MSC1211单片机的存储器组织结构。从用户的使用角度看，MSC1211单片机的存储器是如何组织的？,
