單片機(jī)C51存儲(chǔ)器類(lèi)型及存儲(chǔ)模式

　　單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如今運(yùn)用最為廣泛的就是C51單片機(jī)，其中典型的有80C51和89c51單片機(jī)。今天主要以C51單片機(jī)存儲(chǔ)器類(lèi)型及存儲(chǔ)模式為中心而展開(kāi)的話題。

　　1、80C51存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)

　　程序存儲(chǔ)器尋址范圍為64KB（用ＰＣ或ＤＰＴＲ），片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址范圍為256B，80H-FFH只能間接尋址，片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址范圍為64KB（DPTR、P2、@Ri）

　　圖1 80C51程序存儲(chǔ)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　圖2 80C51數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　2、程序存儲(chǔ)器及其操作

　　程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放應(yīng)用程序和表格常數(shù)，設(shè)計(jì)中應(yīng)用根據(jù)要求選擇容量，其最大容量為64KB。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，PC指針從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行，應(yīng)用程序的第一條指令的入口必須是0000H。程序存儲(chǔ)器中有一些固定的中斷入口地址，這些入口地址不得安放其他程序，而應(yīng)安放中斷服務(wù)程序，這些入口地址如表2.3所列。

　　表1 程序存儲(chǔ)器的固定中斷入口地址

　　程序存儲(chǔ)器的操作有：

　?。?）程序指令的自主操作：按PC指針順序操作。

　　（2）表哥常數(shù)的查表操作：用MOVC指令。

　　3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及其操作

　　3.1片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)

　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)如圖所示。

　　3.2片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的應(yīng)用特性

　　（1）復(fù)用特性：除工作寄存器、位尋址單元有固定空間外，其余沒(méi)有使用的都可作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

　　（2）復(fù)位特性：復(fù)位時(shí)SP=07H、PSW=00H，故棧底在07H，工作寄存器為0組。

　?。?）活動(dòng)推棧：程序運(yùn)行中，SP可隨意設(shè)置。

　　3.3片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作

　　（1）直接尋址操作，如：

　　MOV 30H， #50H； 30H-#50H

　　（2）間接尋址操作，如：

　　MOV R0， #30H； 30H賦給R0

　　MOV A， @R0； A-（（R0））

　?。?）位地址空間操作，如：

　　SETB 00H； 20H的D0位置1

　　（4）工作寄存器的選擇操作，如：

　　MOV PSW， #18H； RS1、RS0置成11

　?。?）堆棧操作，如：

　　MOV SP， #70H； 棧底設(shè)在70H

　　3.4片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作

　　使用MOVX命令，只能與A交換數(shù)據(jù)。

　?。?）讀入數(shù)據(jù)

　　MOVX A， @TPDR

　　或

　　MOVX A， @Ri

　?。?）寫(xiě)入數(shù)據(jù)

　　MOVX @TPTR， A

　　或

　　MOVX @Ri， A

　　例如：將片外567FH單元的數(shù)寫(xiě)入累加器A中，用TPDR指針操作為：

　　MOV DPTR， #567FH

　　MOVX A， @DPTR

　　用R0間接尋址操作為：

　　MOV R0， #7FH

　　MOV P2， #56H

　　MOVX A， @R0

　　4．C51存儲(chǔ)類(lèi)型《？XML:NAMESPACE PREFIX = O /》

　　對(duì)于在片外擴(kuò)充的接口，可以根據(jù)硬件形成的地址，用#define語(yǔ)句進(jìn)行定義，例如：

　　#define unsigned char xdata adAddr_at_0x2000；/*定義了片外接口地址為2000H*/

　　C51編譯器支持80C51及其派生系列的體系結(jié)構(gòu)，并提供對(duì)80C51所有存儲(chǔ)區(qū)的訪問(wèn)。每個(gè)變量可以用表1中所列的存儲(chǔ)器類(lèi)型明確地分配到指定的存儲(chǔ)空間。

　　表1 C51存儲(chǔ)類(lèi)型與80C51存儲(chǔ)空間的關(guān)系

　　對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)比對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)快許多，因此應(yīng)當(dāng)將頻繁使用的變量放在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，而把較少使用的變量放在外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。

　　下面用實(shí)例說(shuō)明各種存儲(chǔ)器變量的聲明。

　?。?）程序存儲(chǔ)器變量：程序存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)不能修改，通常將跳轉(zhuǎn)向量或表格存放在該區(qū)，存儲(chǔ)器類(lèi)型標(biāo)識(shí)符為code。

　　例如：unsigned char code text［］ = “ENTER PARAMETER”；

　　（2）直接尋址內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器變量：可在一個(gè)機(jī)器周期直接尋址，因此將常用的變量放在data區(qū)。存儲(chǔ)器類(lèi)型標(biāo)識(shí)符為data。

　　例如：unsigned char data flag； /*聲明一個(gè)內(nèi)部直接尋址的無(wú)符號(hào)字節(jié)變量*/

　　（3）間接尋址內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器變量：用8位寄存器作為指針尋址內(nèi)部存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器類(lèi)型標(biāo)識(shí)符為idata。

　　例如：unsigned char idata buffer［8］； /*聲明一個(gè)內(nèi)部間接尋址的無(wú)符號(hào)字節(jié)數(shù)組*/

　　（4）位尋址內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器變量：是內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的位尋址區(qū)，位變量對(duì)需要位操作的數(shù)據(jù)十分有用，其存儲(chǔ)器類(lèi)型標(biāo)識(shí)符為bdata。

　　注意：位尋址變量應(yīng)聲明為全局變量，否則編譯將出錯(cuò)。

　　例如：unsigned char bdata bStatue； /*定義可位尋址的位變量，在片內(nèi)RAM中*/

　　sbit statue_0 = bStatue^0； /*定義位變量bStatue的第三位的符號(hào)地址*/

　　bit數(shù)據(jù)類(lèi)型可以用來(lái)訪問(wèn)用bdata存儲(chǔ)器類(lèi)型標(biāo)識(shí)聲明的變量的位。

　　外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的聲明與前面例子相似，這里不再說(shuō)明。

　　如果變量聲明中遺漏存儲(chǔ)器類(lèi)型標(biāo)識(shí)符，則自動(dòng)選擇默認(rèn)的存儲(chǔ)器類(lèi)型。默認(rèn)的存儲(chǔ)器類(lèi)型應(yīng)用到所有全局變量、靜態(tài)變量、函數(shù)自變量和不能分配寄存器的自動(dòng)變量。默認(rèn)的存儲(chǔ)器類(lèi)型取決于編譯時(shí)的存儲(chǔ)器模式。這都是不同于一般C語(yǔ)言的地方。

　　5．C51的存儲(chǔ)器模式

　　存儲(chǔ)器模式確定了用于函數(shù)自變量、自動(dòng)變量和無(wú)明確存儲(chǔ)類(lèi)型變量的默認(rèn)存儲(chǔ)器類(lèi)型?？捎镁幾g器控制指令Small，Compact和Large指定編譯時(shí)的存儲(chǔ)器模式。用存儲(chǔ)器類(lèi)型標(biāo)識(shí)符明確聲明一個(gè)變量，優(yōu)先于默認(rèn)存儲(chǔ)器類(lèi)型。

　?。?）Small模式

　　所有變量默認(rèn)位于80C51內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這和使用data存儲(chǔ)器類(lèi)型標(biāo)識(shí)符明確聲明是相同的。該模式變量訪問(wèn)非常有效，但所有數(shù)據(jù)對(duì)象和堆棧必須適合內(nèi)部RAM。因?yàn)槭褂玫亩褩？臻g決定于不同函數(shù)嵌套的深度，故對(duì)堆棧的尺寸要求嚴(yán)格。

　?。?）Compact模式

　　所有變量默認(rèn)位于外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的一頁(yè)（256B）內(nèi)，這和使用pdata存儲(chǔ)器類(lèi)型標(biāo)識(shí)符明確聲明是相同的。地址高字節(jié)通常設(shè)置P2，編譯器無(wú)法設(shè)置這個(gè)端口，故必須在啟動(dòng)代碼中手工設(shè)置。該模式能容納最多256B的變量，這個(gè)限制是用R0、R1間接尋址造成的。該模式的效率不如Small模式的效率，變量訪問(wèn)速度不如Small模式的快，但比Large模式快。

　　（3）Large模式

　　所有變量默認(rèn)位于外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這和使用xdata存儲(chǔ)器類(lèi)型標(biāo)識(shí)符明確聲明是相同的。尋址使用數(shù)據(jù)指針（DPRT），變量訪問(wèn)效率低，特別是對(duì)多字節(jié)變量，該模式的數(shù)據(jù)訪問(wèn)比Small模式和Compact模式生成的代碼多。

　　一般經(jīng)常使用Small模式，它可生成最快、最緊湊和最有效的代碼。通常可以明確指定變量的存儲(chǔ)位置。僅當(dāng)使用Small模式時(shí)不適合應(yīng)用或操作才上升到Compact模式和Large模式。