單片機的內部有ROM、有RAM、有并行I/O口,那么,除了這些東西之外,單片機內部究竟還有些什么,這些個零碎的東西怎么連在一起的,讓我們來對單片機內部的寄存器作一個完整的功能分析吧!
下圖中我們能看出,在51單片機內部有一個CPU用來運算、控制,有四個并行I/O口,分別是P0、P1、P2、P3,有ROM,用來存放程序,有RAM,用來存放中間結果,此外還有定時/計數器,串行I/O口,中斷系統,以及一個內部的時鐘電路。在一個51單片機的內部包含了這么多的東西。
<單片機內部結構圖>
對上面的圖進行進一步的分析,我們已知,對并行I/O口的讀寫只要將數據送入到對應I/O口的鎖存器就能了,那么對于定時/計數器,串行I/O口等怎么用呢?在單片機中有一些獨立的存儲單元是用來控制這些器件的,被稱之為特殊功能寄存器(SFR)。事實上,我們已接觸過P1這個特殊功能寄存器了,還有哪些呢?看下表1
表1
下面,我們介紹一下幾個常用的SFR,看圖2。
ACC:累加器,常常用A表示。這是個什么東西,可不能從名字上理解,它是一個寄存器,而不是一個做加法的東西,為什么給它這么一個名字呢?或許是因為在運算器做運算時其中一個數一定是在ACC中的緣故吧。它的名字特殊,身份也特殊,稍后我們將學到指令,能發(fā)現,所有的運算類指令都離不開它。
2、B:一個寄存器。在做乘、除法時放乘數或除數,不做乘除法時,隨你怎么用。
3、PSW:程序狀態(tài)字。這是一個很重要的東西,里面放了CPU工作時的很多狀態(tài),借此,我們能了解CPU的當前狀態(tài),并作出對應的處理。它的各位功能請看表2
下面我們逐一介紹sfr各位的用途
(1)CY:進位標志。用于表示Acc.7有否向更高位進位。8051中的運算器是一種8位的運算器,我們知道,8位運算器只能表示到0-255,如果做加法的話,兩數相加可能會超過255,這樣最高位就會丟失,造成運算的錯誤,怎么辦?最高位就進到這里來。這樣就沒事了。
例:78H+97H(01111000+10010111)
(2)AC:輔助進位標志也叫半進位標志。 用于表示Acc.3有否向Acc.4進位
例:57H+3AH(01010111+00111010)
(3)F0:用戶標志位,由我們(編程人員)決定什么時候用,什么時候不用。
(4)RS1、RS0:工作寄存器組選擇位。這個我們已知了。
RS1、RS0 = 00 —— 0區(qū)(00H~07H)
RS1、RS0 = 01 —— 1區(qū)(08H~0FH)
RS1、RS0 = 10 —— 2區(qū)(10H~17H)
RS1、RS0 = 11 —— 3區(qū)(18H~1FH)
(5)0V:溢出標志位。 表示Acc在有符號數算術運算中的溢出,什么是溢出我們稍后再談吧。
(6)P:奇偶校驗位:它用來表示ALU運算結果中二進制數位“1”的個數的奇偶性。若為奇數,則P=1,不然為0。
例:某運算結果是78H(01111000),顯然1的個數為偶數,所以P=0。
4、DPTR(DPH、DPL):數據指針,能用它來訪問外部數據存儲器中的任一單元,如果不用,也能作為通用寄存器來用,由我們自已決定如何使用。16位,由兩個8位寄存器DPH、DPL組成。主要用于存放一個16位地址,作為訪問外部存儲器(外RAM和ROM)的地址指針。
5、P0、P1、P2、P3:這個我們已經知道,是四個并行輸入/輸出口的寄存器。它里面的內容對應著管腳的輸出。
6、SP:堆棧指針。(專用于指出堆棧頂部數據的地址。)
堆棧介紹:日常生活中,我們都注意到過這樣的現象,家里洗的碗,一只一只摞起來,最晚放上去的放在最上面,而最早放上去的則放在最下面,在取的時候正好相反,先從最上面取,這種現象我們用一句話來概括:“先進后出,后進先出”。請大家想想,還有什么地方有這種現象?其實比比皆是,建筑工地上堆放的磚頭、材料,倉庫里放的貨物,都是“先進后出,后進先出”,這實際是一種存取物品的規(guī)則,我們稱之為“堆棧”。
在單片機中,我們也能在RAM中構造這樣一個區(qū)域,用來存放數據,這個區(qū)域存放數據的規(guī)則就是“先進后出,后進先出”,我們稱之為“堆棧”。為什么需要這樣來存放數據呢?存儲器本身不是能按地址來存放數據嗎?對,知道了地址的確就能知道里面的內容,但如果我們需要存放的是一批數據,每一個數據都需要知道地址那不是麻煩嗎?如果我們讓數據一個接一個地放置,那么我們只要知道第一個數據所在地址單元就能了(看圖2)如果第一個數據在27H,那么第二、三個就在28H、29H了。所以利用堆棧這種辦法來放數據能簡化操作