80C51單片機指令的取指、執(zhí)行時序

使用ALE信號作為低8位地址的鎖存控制信號。ALE接到外部鎖存器時，高電平期間，51的p0輸出地址，低電平時鎖存器將地址鎖存，在ALE低電平時，(PSEN為低)p0口可以傳輸數(shù)據(jù)(指令)，這樣就可以地址/數(shù)據(jù)復用了。

以PSEN信號作為擴展程序存儲器的讀選通信號，在讀外部ROM是PSEN是低電平有效，以實現(xiàn)對ROM 的讀操作。

以EA信號作為內外程序存儲器的選擇控制信號，當其為低電平時,對ROM的讀操作限定在外部的程序存儲器,當其為高電平時, 對ROM的讀操作是從內部存儲器開始的,并可延至外部程序存儲器.

由RD和WR信號作為擴展數(shù)據(jù)存儲器和I/O口的讀選通、寫選通信號。

EA信號是表示是當前指令是讀內，還是外存儲器的控制信號。如：當選用無片內存儲器的單片機，或者不打算用片內存儲器時，EA必須接低電平，此外，片外程序存儲器的起始地址應該安排在片內存儲器之后。

RD和WR信號就相對好理解，就是當讀數(shù)據(jù)時(不分內外、RAM、ROM)它就有效。WR也是這樣的。

80C51單片機指令的取指、執(zhí)行時序

現(xiàn)按4類指令介紹CPU時序。因為CPU工作的過程就是取指令與執(zhí)行指令的過程，所以CPU必須先取出指令，然后才能執(zhí)行指令。

1.雙字節(jié)單周期指令

由于雙字節(jié)單周期指令必須在一個周期內取機器碼二次，所以必須在一個機器周期內安排二次讀操作碼的操作，分別發(fā)生在S1P2與S4P2。在S1P2讀入機器碼74并送入指令寄存器IR，在S4P2讀入數(shù)據(jù)03送入累加器A，即讀2取2。在指令的執(zhí)行過程中，P0口要分時傳送地址與數(shù)據(jù)，因此當操作碼的地址從P0口輸出后，必須發(fā)地址鎖存信號ALE給74LS373鎖存器，將地址鎖存在74LS373內，騰出P0口讀入機器碼74。在取數(shù)據(jù)03時同樣要發(fā)ALE信號。因此，在一個機器周期內地址鎖存信號二次有效，見80C51時序圖2-13。

2.單字節(jié)單周期指令

對單字節(jié)單周期指令，由于操作碼只有一個字節(jié)，因此第一次讀操作碼有效，而第二次讀的操作碼將被丟棄，即：讀1丟1，且程序計數(shù)器PC不加1。

3.單字節(jié)雙周期指令

對單字節(jié)雙周期指令，由于操作碼只有一個字節(jié)，而執(zhí)行時間長達2個機器周期，因此除第1次讀操作碼有效外，其余三次讀的操作碼均被放棄，即：讀1丟3。

4.訪問外部存儲器指令MOVX

執(zhí)行訪問外部存儲器指令MOVX時，首先從程序存儲器中取出指令，然后從外部數(shù)據(jù)存儲器中取出數(shù)據(jù)，因此該指令執(zhí)行時序圖與前三類指令不同。由于MOVX是單字節(jié)雙周期指令，所以在取指令階段(即第一個機器周期的S1P1到S4P2)是讀1丟1，而在執(zhí)行指令讀數(shù)據(jù)階段(即第一個機器周期的S5到第二個機器周期的S3)所完成的操作如下：

(1)先將外部數(shù)據(jù)存儲單元的地址ADDR由DPTR從P0與P2口輸出，即時序圖中的S5P1到S6P2階段。并在S4P2到S5P2階段，發(fā)ALE信號將地址鎖存。

(2)在第二個機器周期S1P2到S2P2內取消ALE與程序選通信號PSEN (即取消取指操作)，使P0口專門用于傳送數(shù)據(jù)。同時發(fā)讀信號，通過P0口將外部數(shù)據(jù)存儲單元中的數(shù)據(jù)傳送到累加器A中。即：時序圖的S6P2到S4P1階段。

(3)由于鎖存的地址為外部數(shù)據(jù)存儲單元的地址，所以在第二個機器周期S4取消取指令的操作，即：不再發(fā)程序選通信號PSEN 。

注：由于執(zhí)行MOVX指令時，在第二個機器周期中要少發(fā)一次ALE信號，所以ALE的頻率是不穩(wěn)定的。

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