第三章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理本章學(xué)習(xí)目標(biāo)理解模型

1、1/150第三章第三章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 的組成與工作原理的組成與工作原理本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)理解模型機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作過程理解模型機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作過程 掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)掌握單片機(jī)掌握單片機(jī)I/O口的使用口的使用掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的典型構(gòu)成掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的典型構(gòu)成2/1503.1模型機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作過程一、模型機(jī)的結(jié)構(gòu)簡介一、模型機(jī)的結(jié)構(gòu)簡介模型機(jī)的主要構(gòu)成：模型機(jī)的主要構(gòu)成：三總線三總線 ( (地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線) )中央處理器（中央處理器（CPUCPU）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器I/OI/O接口接口3/150圖3-1 模型機(jī)的結(jié)構(gòu)4/1501 1

2、、中央處理器的組成、中央處理器的組成中央處理器（中央處理器（CPUCPU）由）由運(yùn)算器運(yùn)算器和和控制器控制器組成。組成。（1 1）運(yùn)算器）運(yùn)算器定義定義：運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中加工和處理數(shù)據(jù)運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中加工和處理數(shù)據(jù) 的功能部件。的功能部件。功能功能：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，主要包括算對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，主要包括算 術(shù)和邏輯運(yùn)算，如加、減、乘、術(shù)和邏輯運(yùn)算，如加、減、乘、 與、或、非運(yùn)算等。另外，還暫時(shí)與、或、非運(yùn)算等。另外，還暫時(shí) 存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。5/150運(yùn)算器組成部分運(yùn)算器組成部分算數(shù)邏輯單元算數(shù)邏輯單元ALU（Arithmetic Logical

3、Unit）：）：主要完成算術(shù)、邏輯運(yùn)算。主要完成算術(shù)、邏輯運(yùn)算。累加寄存器（簡稱累加器）累加寄存器（簡稱累加器）A：用于存放操作用于存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。寄存器組：寄存器組：由其它寄存器組成，主要用于存放由其它寄存器組成，主要用于存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器F：存放運(yùn)算結(jié)果的標(biāo)志（零、正存放運(yùn)算結(jié)果的標(biāo)志（零、正負(fù)、進(jìn)位、溢出等）。負(fù)、進(jìn)位、溢出等）。6/150（2 2）控制器）控制器功能功能：控制器用于控制和指揮計(jì)算機(jī)內(nèi)各控制器用于控制和指揮計(jì)算機(jī)內(nèi)各功能部件協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成計(jì)算機(jī)程序功能。功能部件協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成計(jì)算機(jī)程序功能。7/150控制器組成

4、控制器組成程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC（Program Counter）：）：用于存放將要用于存放將要取出的指令地址，指令取出后，其內(nèi)容自動(dòng)加取出的指令地址，指令取出后，其內(nèi)容自動(dòng)加1。指令寄存器指令寄存器IR（Instruction Register）：）：用于存放指令用于存放指令的操作碼。的操作碼。指令譯碼器指令譯碼器ID（Instruction Decode）：）：用于將指令的用于將指令的操作碼翻譯成機(jī)器能識(shí)別的命令信號(hào)。操作碼翻譯成機(jī)器能識(shí)別的命令信號(hào)。微操作信號(hào)發(fā)生器微操作信號(hào)發(fā)生器MOSG（Microoperation Signal Generator）：）：用于產(chǎn)生一系列微操作控制信

5、號(hào)。用于產(chǎn)生一系列微操作控制信號(hào)。地址寄存器地址寄存器AR（Address Register）：用于存放操作數(shù)用于存放操作數(shù)或結(jié)果單元的地址?；蚪Y(jié)果單元的地址。數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器DR（Data Register）：）：用于存放操作數(shù)。用于存放操作數(shù)。8/150控制器種類控制器種類 根據(jù)產(chǎn)生微操作控制信號(hào)的方式不同根據(jù)產(chǎn)生微操作控制信號(hào)的方式不同組合邏輯控制型組合邏輯控制型存儲(chǔ)邏輯型存儲(chǔ)邏輯型組合邏輯組合邏輯存儲(chǔ)邏輯結(jié)合型存儲(chǔ)邏輯結(jié)合型 根本區(qū)別在于微操作信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法不同根本區(qū)別在于微操作信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法不同.9/150組合邏輯型控制器組合邏輯型控制器優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：其微操作信號(hào)發(fā)生器

6、是由門電路組成的其微操作信號(hào)發(fā)生器是由門電路組成的復(fù)雜樹狀網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的。最大優(yōu)點(diǎn)是復(fù)雜樹狀網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的。最大優(yōu)點(diǎn)是速度快速度快。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：微操作信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)不規(guī)整，設(shè)計(jì)、微操作信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)不規(guī)整，設(shè)計(jì)、調(diào)試、維修較困難，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化。一調(diào)試、維修較困難，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化。一旦控制部件構(gòu)成后，難以增加新的控制功能。旦控制部件構(gòu)成后，難以增加新的控制功能。 目前僅有一些巨型機(jī)和目前僅有一些巨型機(jī)和RISCRISC機(jī)為追求高機(jī)為追求高速度仍采用組合邏輯控制器。速度仍采用組合邏輯控制器。10/150存儲(chǔ)邏輯型控制器存儲(chǔ)邏輯型控制器優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：采用存儲(chǔ)邏輯來實(shí)現(xiàn)，即把微操作信號(hào)采用存儲(chǔ)邏輯來實(shí)

7、現(xiàn)，即把微操作信號(hào)代碼化，使每條機(jī)器指令轉(zhuǎn)化成為一段微程序，代碼化，使每條機(jī)器指令轉(zhuǎn)化成為一段微程序，存入控制存儲(chǔ)器中，微操作控制信號(hào)由微指令存入控制存儲(chǔ)器中，微操作控制信號(hào)由微指令產(chǎn)生。產(chǎn)生。 它具有設(shè)計(jì)規(guī)整，調(diào)試、維修、更改、擴(kuò)充指它具有設(shè)計(jì)規(guī)整，調(diào)試、維修、更改、擴(kuò)充指令都方便的優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)，令都方便的優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)，已成已成為當(dāng)前控制器的主流。為當(dāng)前控制器的主流。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：由于它增加了一級(jí)控制存儲(chǔ)器，所以指由于它增加了一級(jí)控制存儲(chǔ)器，所以指令的執(zhí)行速度比組合邏輯控制器慢。令的執(zhí)行速度比組合邏輯控制器慢。11/150PLA控制器控制器組合邏輯與存儲(chǔ)邏輯結(jié)合型的控制

8、器稱為組合邏輯與存儲(chǔ)邏輯結(jié)合型的控制器稱為PLA控制器，它是吸收前兩種控制器的設(shè)計(jì)思想來控制器，它是吸收前兩種控制器的設(shè)計(jì)思想來實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)的。PLA控制器實(shí)際上也是一種組合邏輯控制器，控制器實(shí)際上也是一種組合邏輯控制器，但它又與常規(guī)的組合邏輯控制器的硬連結(jié)構(gòu)不但它又與常規(guī)的組合邏輯控制器的硬連結(jié)構(gòu)不同，它是程序可編的，某一微操作控制信號(hào)由同，它是程序可編的，某一微操作控制信號(hào)由PLA的某一輸出函數(shù)產(chǎn)生。的某一輸出函數(shù)產(chǎn)生。PLA控制器是組合邏輯技術(shù)和存儲(chǔ)邏輯技術(shù)結(jié)控制器是組合邏輯技術(shù)和存儲(chǔ)邏輯技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，合的產(chǎn)物，它克服了兩者的缺點(diǎn)它克服了兩者的缺點(diǎn)，是一種較有，是一種較有前途的方法。前

9、途的方法。12/150圖3-2 微操作信號(hào)發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)示意圖13/1502 2、存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)功能：功能：主要用于保存程序和數(shù)據(jù)。主要用于保存程序和數(shù)據(jù)。組成部分：組成部分：包含地址譯碼器、存儲(chǔ)單元和包含地址譯碼器、存儲(chǔ)單元和 控制邏輯?？刂七壿?。14/150存儲(chǔ)器訪問過程存儲(chǔ)器訪問過程（1 1）讀操作）讀操作 CPU首先將地址寄存器首先將地址寄存器AR的內(nèi)容放到地址的內(nèi)容放到地址總線總線AB上，地址總線上的內(nèi)容進(jìn)入地址譯上，地址總線上的內(nèi)容進(jìn)入地址譯碼器，由地址譯碼器進(jìn)行譯碼，選通相應(yīng)碼器，由地址譯碼器進(jìn)行譯碼，選通相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。被選通的存儲(chǔ)單元的內(nèi)容就的存儲(chǔ)單元。被選通的

10、存儲(chǔ)單元的內(nèi)容就出現(xiàn)數(shù)據(jù)總線上，在控制信號(hào)的作用下，出現(xiàn)數(shù)據(jù)總線上，在控制信號(hào)的作用下，CPU從數(shù)據(jù)總線上讀取數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)寄存器從數(shù)據(jù)總線上讀取數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)寄存器DR，從而完成存儲(chǔ)器的讀操作。，從而完成存儲(chǔ)器的讀操作。15/150（2 2）寫操作）寫操作 CPU將地址寄存器將地址寄存器AR的內(nèi)容送到地址總線的內(nèi)容送到地址總線AB上，地址總線上的內(nèi)容進(jìn)入地址譯碼器，上，地址總線上的內(nèi)容進(jìn)入地址譯碼器，由地址譯碼器進(jìn)行譯碼，以選通相應(yīng)的存由地址譯碼器進(jìn)行譯碼，以選通相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。在控制信號(hào)的作用下，儲(chǔ)單元。在控制信號(hào)的作用下，CPU將要將要寫入的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線寫入到被選通的寫入的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線寫

11、入到被選通的存儲(chǔ)單元，完成存儲(chǔ)器的寫操作。存儲(chǔ)單元，完成存儲(chǔ)器的寫操作。16/150二、模型機(jī)的工作過程二、模型機(jī)的工作過程工作過程工作過程讀取指令讀取指令分析指令分析指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令保存結(jié)果保存結(jié)果在進(jìn)行計(jì)算之前，應(yīng)做如下工作：在進(jìn)行計(jì)算之前，應(yīng)做如下工作：用助記符號(hào)指令（匯編語言）編寫源程序）；用助記符號(hào)指令（匯編語言）編寫源程序）；用匯編軟件（匯編程序）將源程序匯編成計(jì)算用匯編軟件（匯編程序）將源程序匯編成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的機(jī)器語言程序；機(jī)能識(shí)別的機(jī)器語言程序；將數(shù)據(jù)和程序通過輸入設(shè)備送入存儲(chǔ)器中存放。將數(shù)據(jù)和程序通過輸入設(shè)備送入存儲(chǔ)器中存放。17/150下面舉例說明計(jì)算機(jī)程序的具體執(zhí)行

12、過程。下面舉例說明計(jì)算機(jī)程序的具體執(zhí)行過程。例如，計(jì)算例如，計(jì)算7+10=?，結(jié)果在，結(jié)果在A中。中。匯編語言語句匯編語言語句機(jī)器碼機(jī)器碼注釋注釋MOV A，07HB0H 07H；07送入累加器送入累加器AADD A，0AH04H 0AH；10與與A中內(nèi)容相加，中內(nèi)容相加，結(jié)果在結(jié)果在A中中HLTF4H；暫停；暫停18/150假設(shè)上述程序在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)格式假設(shè)上述程序在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)格式（設(shè)程序從（設(shè)程序從00H開始存放）如圖所示。開始存放）如圖所示。地址地址存儲(chǔ)內(nèi)容存儲(chǔ)內(nèi)容00HB0H01H07H02H04H03H0AH04HF4H圖3-3 示例程序機(jī)器碼在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)格式 19/150

13、讀取指令階段的執(zhí)行過程如下：讀取指令階段的執(zhí)行過程如下：CPU將程序計(jì)數(shù)器將程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容的內(nèi)容00H送地址寄存器送地址寄存器AR。程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自動(dòng)加的內(nèi)容自動(dòng)加1變?yōu)樽優(yōu)?1H，為取，為取下一條指令作好準(zhǔn)備。下一條指令作好準(zhǔn)備。地址寄存器地址寄存器AR將將00H通過地址總線通過地址總線AB送至存送至存儲(chǔ)器地址譯碼器譯碼，選中儲(chǔ)器地址譯碼器譯碼，選中00H單元。單元。CPU發(fā)出發(fā)出“讀讀”命令。命令。所選中的所選中的00單元的內(nèi)容單元的內(nèi)容B0H由存儲(chǔ)器送至數(shù)據(jù)由存儲(chǔ)器送至數(shù)據(jù)總線總線DB上。上。20/150經(jīng)數(shù)據(jù)總線經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB，CPU將讀出的內(nèi)容將讀出的內(nèi)容B0H

14、送至數(shù)送至數(shù)據(jù)寄存器據(jù)寄存器DR。數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器DR將其內(nèi)容送至指令寄存器將其內(nèi)容送至指令寄存器IR中，中，經(jīng)過譯碼，經(jīng)過譯碼，CPU“識(shí)別識(shí)別”出此操作碼為兩字節(jié)出此操作碼為兩字節(jié)指令的第一個(gè)字節(jié)，再取出下一個(gè)字節(jié)后得知指令的第一個(gè)字節(jié)，再取出下一個(gè)字節(jié)后得知是是“MOV A，07H”指令，于是控制器發(fā)出執(zhí)指令，于是控制器發(fā)出執(zhí)行這條指令的控制命令。行這條指令的控制命令。21/150讀取第一條指令第一個(gè)字節(jié)的示意圖如圖所示。讀取第一條指令第一個(gè)字節(jié)的示意圖如圖所示。圖3-4 讀取第一條指令第一個(gè)字節(jié)的示意圖22/150執(zhí)行指令階段的執(zhí)行過程如下：執(zhí)行指令階段的執(zhí)行過程如下：CPU將程序

15、計(jì)數(shù)器將程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容送地址寄存器的內(nèi)容送地址寄存器AR。程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自動(dòng)加的內(nèi)容自動(dòng)加1變?yōu)樽優(yōu)?2H，為取下一條指，為取下一條指令作好準(zhǔn)備。令作好準(zhǔn)備。地址寄存器地址寄存器AR將將01H通過地址總線送至存儲(chǔ)器地址譯通過地址總線送至存儲(chǔ)器地址譯碼器譯碼，選中碼器譯碼，選中01H單元。單元。CPU發(fā)出發(fā)出“讀讀”命令。命令。所選中的所選中的01H單元的內(nèi)容單元的內(nèi)容07H讀至數(shù)據(jù)總線讀至數(shù)據(jù)總線DB上。上。經(jīng)數(shù)據(jù)總線經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB，讀出的內(nèi)容，讀出的內(nèi)容07H送至數(shù)據(jù)寄存器送至數(shù)據(jù)寄存器DR。由控制碼計(jì)算機(jī)確定讀出的是立即數(shù)，并要求將它送由控制碼計(jì)算機(jī)確定讀出的是立即數(shù)

16、，并要求將它送入累加器入累加器A中，所以數(shù)據(jù)寄存器中，所以數(shù)據(jù)寄存器DR通過內(nèi)部總線將通過內(nèi)部總線將07H送入累加器送入累加器A中。中。23/150執(zhí)行第一條指令的示意圖如圖所示。執(zhí)行第一條指令的示意圖如圖所示。圖3-5 執(zhí)行第一條指令示意圖24/150執(zhí)行第二條指令的取指過程與第一條相同，執(zhí)行第二條指令的取指過程與第一條相同，只是指令碼地址不同。只是指令碼地址不同。經(jīng)過對(duì)第二條指令操作碼的分析（譯碼）經(jīng)過對(duì)第二條指令操作碼的分析（譯碼）得知第二條指令為加法指令，執(zhí)行過程如得知第二條指令為加法指令，執(zhí)行過程如下：下：程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容送的內(nèi)容送AR。程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自

17、動(dòng)加的內(nèi)容自動(dòng)加1并回送并回送PC。地址寄存器地址寄存器AR的內(nèi)容經(jīng)地址總線的內(nèi)容經(jīng)地址總線AB送到存儲(chǔ)送到存儲(chǔ)器地址譯碼器。器地址譯碼器。25/150CPU發(fā)出發(fā)出“讀讀”命令。命令。所選中的所選中的03H單元的內(nèi)容單元的內(nèi)容0AH送到數(shù)據(jù)總線送到數(shù)據(jù)總線DB。數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB上的內(nèi)容送數(shù)據(jù)寄存器上的內(nèi)容送數(shù)據(jù)寄存器DR。數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器DR的內(nèi)容經(jīng)的內(nèi)容經(jīng)B寄存器送算術(shù)邏輯單寄存器送算術(shù)邏輯單元元ALU的一端。的一端。累加器累加器A的內(nèi)容送的內(nèi)容送ALU的另一端。的另一端。ALU相加的結(jié)果輸出到相加的結(jié)果輸出到A。26/150執(zhí)行第二條指令的操作示意圖如圖所示。執(zhí)行第二條指令的操作

18、示意圖如圖所示。圖3-6 執(zhí)行第二條指令操作示意圖27/150一、單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一、單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 單片微型計(jì)算機(jī)（簡稱單片機(jī)）在一片芯單片微型計(jì)算機(jī)（簡稱單片機(jī)）在一片芯片上集成了前述微型計(jì)算機(jī)的功能結(jié)構(gòu)，片上集成了前述微型計(jì)算機(jī)的功能結(jié)構(gòu)，有些單片機(jī)不僅集成了有些單片機(jī)不僅集成了CPU、存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序和和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器、I/O接口接口、定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器等常等常規(guī)資源，而且還集成了工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中常規(guī)資源，而且還集成了工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中常用的用的模擬量模塊模擬量模塊。 3.2單片機(jī)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)28/150單片機(jī)產(chǎn)品單片機(jī)產(chǎn)品8051內(nèi)核是內(nèi)核是Intel 8051系列單

19、片機(jī)的基本標(biāo)準(zhǔn)，許多參系列單片機(jī)的基本標(biāo)準(zhǔn)，許多參考書上將這種單片機(jī)稱為考書上將這種單片機(jī)稱為MCS-51系列單片機(jī)。系列單片機(jī)。MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品為系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品為8051，它有，它有4K8ROM，128字節(jié)字節(jié)RAM，2個(gè)個(gè)16位定時(shí)位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器，4個(gè)個(gè)8位位I/O口，一個(gè)串行口?？?，一個(gè)串行口。二十世紀(jì)二十世紀(jì)80年代，年代，Intel將將8051內(nèi)核轉(zhuǎn)讓或出售給幾家內(nèi)核轉(zhuǎn)讓或出售給幾家著名的著名的IC廠商，如廠商，如Philips，Atmel等。這樣，等。這樣，8051單片單片機(jī)就變成眾多制造廠家支持的，發(fā)展成為上百個(gè)產(chǎn)品機(jī)就變成眾多制造廠家支持的，發(fā)展成

20、為上百個(gè)產(chǎn)品的大家族。的大家族。最常用的宏晶最常用的宏晶STC系列單片機(jī)，系列單片機(jī)，Atmel公司的公司的AT89系列系列等等51系列，等等。只要是系列，等等。只要是8051內(nèi)核的單片機(jī)，它們的內(nèi)核的單片機(jī)，它們的最基本結(jié)構(gòu)是相同的，并且，指令系統(tǒng)完全兼容標(biāo)準(zhǔn)最基本結(jié)構(gòu)是相同的，并且，指令系統(tǒng)完全兼容標(biāo)準(zhǔn)8051單片機(jī)。單片機(jī)。29/150 以目前市場(chǎng)上常見的以目前市場(chǎng)上常見的8051內(nèi)核單片機(jī)內(nèi)核單片機(jī)STC15F2K60S2為例，為例，說明單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。說明單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。STC12C5A60S2單片機(jī)主要集成單片機(jī)主要集成了以下資源：了以下資源：增強(qiáng)型增強(qiáng)型8051內(nèi)核，單時(shí)鐘機(jī)

21、器周期，速度比傳統(tǒng)內(nèi)核，單時(shí)鐘機(jī)器周期，速度比傳統(tǒng)8051內(nèi)核單片機(jī)內(nèi)核單片機(jī)快快812倍倍60KB Flash程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器;1KB數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)Flash;2048字節(jié)的字節(jié)的SRAM3個(gè)個(gè)16位可自動(dòng)重裝載的定時(shí)位可自動(dòng)重裝載的定時(shí)/計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)器（T0、T1、T2）可編程時(shí)鐘輸出功能可編程時(shí)鐘輸出功能 至多至多42根根I/O口線口線 2個(gè)全雙工異步串行口（個(gè)全雙工異步串行口（UART）1個(gè)高速同步通信端口（個(gè)高速同步通信端口（SPI） 8通道通道10位位ADC3通道通道PWM/可編程計(jì)數(shù)器陣列可編程計(jì)數(shù)器陣列/捕獲捕獲/比較單元比較單元內(nèi)部高可靠上電復(fù)位電路和硬件看門狗內(nèi)部高可靠上電復(fù)

22、位電路和硬件看門狗 內(nèi)部集成高精度內(nèi)部集成高精度R/C時(shí)鐘，常溫工作時(shí)，可以省去外部晶振電路。時(shí)鐘，常溫工作時(shí)，可以省去外部晶振電路。30/150圖3- 7 STC15F2K60S2單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖STC15F2K60S2單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖31/150STC15F2K60S2單片機(jī)的內(nèi)部資源單片機(jī)的內(nèi)部資源中央處理器（中央處理器（CPU） 程序存儲(chǔ)器（程序存儲(chǔ)器（Flash）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器I/O接口接口通用異步串行通信接口（通用異步串行通信接口（UART）中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)SPI接口接口高速高速A/D轉(zhuǎn)換模

23、塊轉(zhuǎn)換模塊PWM（或捕獲（或捕獲/比較單元）比較單元）看門狗電路看門狗電路電源監(jiān)控電源監(jiān)控片內(nèi)片內(nèi)RC振蕩器等模塊振蕩器等模塊幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊， 可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)（可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)（SOC）32/1501、CPU結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 單片機(jī)的中央處理器（單片機(jī)的中央處理器（CPU）由運(yùn)算器和）由運(yùn)算器和控制器組成?？刂破鹘M成。（1）運(yùn)算器）運(yùn)算器 以以8位算術(shù)位算術(shù)/邏輯運(yùn)算部件邏輯運(yùn)算部件ALU為核心，加上為核心，加上通過內(nèi)部總線而掛在其周圍的暫存器通過內(nèi)部總線而掛在其周圍的暫存器TMP1、TMP2、累加器、累加器ACC、

24、寄存器、寄存器B、程序狀態(tài)、程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器PSW以及布爾處理機(jī)組成了整以及布爾處理機(jī)組成了整個(gè)運(yùn)算器的邏輯電路。個(gè)運(yùn)算器的邏輯電路。33/150算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元ALU：用來完成二進(jìn)制數(shù)的四則用來完成二進(jìn)制數(shù)的四則運(yùn)算和布爾代數(shù)的邏輯運(yùn)算。運(yùn)算和布爾代數(shù)的邏輯運(yùn)算。累加器累加器ACC又記作又記作A：是一個(gè)具有特殊用途的：是一個(gè)具有特殊用途的8位寄存器，在位寄存器，在CPU中工作最頻繁，用來存放操中工作最頻繁，用來存放操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果。作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果。寄存器寄存器B：是專門為乘、除法設(shè)置的寄存器，是專門為乘、除法設(shè)置的寄存器，也是一個(gè)也是一個(gè)8位寄存器，用來存放乘法和除法中位

25、寄存器，用來存放乘法和除法中的操作數(shù)及運(yùn)算結(jié)果，對(duì)于其他指令，它只作的操作數(shù)及運(yùn)算結(jié)果，對(duì)于其他指令，它只作暫存器用。暫存器用。程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字（PSW）：又稱為標(biāo)志寄存器，一）：又稱為標(biāo)志寄存器，一個(gè)個(gè)8位寄存器，用來存放執(zhí)行指令后的有關(guān)狀位寄存器，用來存放執(zhí)行指令后的有關(guān)狀態(tài)信息，供程序查詢和判別之用。態(tài)信息，供程序查詢和判別之用。 34/150PSW中有些位的狀態(tài)是在指令執(zhí)行過程中中有些位的狀態(tài)是在指令執(zhí)行過程中自動(dòng)形成的，有些位可以由用戶采用指令自動(dòng)形成的，有些位可以由用戶采用指令加以改變。加以改變。PSW的各位定義如下所示：的各位定義如下所示：位號(hào)位號(hào)D7D6D5D4D3D2D1

26、D0符號(hào)符號(hào) CYACF0RS1 RS0OVF1P35/150CY（PSW.7）：）：進(jìn)位標(biāo)志位進(jìn)位標(biāo)志位 當(dāng)執(zhí)行加當(dāng)執(zhí)行加/減法指令時(shí)，如果操作結(jié)果的最高位減法指令時(shí)，如果操作結(jié)果的最高位D7出現(xiàn)進(jìn)出現(xiàn)進(jìn)/借位，則借位，則CY置置“1”，否則清，否則清“0”。執(zhí)行。執(zhí)行乘除運(yùn)算后，乘除運(yùn)算后，CY清零。此外，清零。此外，CPU在進(jìn)行移位操在進(jìn)行移位操作時(shí)也會(huì)影響這個(gè)標(biāo)志位。作時(shí)也會(huì)影響這個(gè)標(biāo)志位。位號(hào)位號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0符號(hào)符號(hào) CYACF0RS1 RS0OVF1P36/150AC（PSW.6）：）：輔助進(jìn)位標(biāo)志位輔助進(jìn)位標(biāo)志位 當(dāng)執(zhí)行加當(dāng)執(zhí)行加/減法指令時(shí)，如果低四位數(shù)向高

27、減法指令時(shí)，如果低四位數(shù)向高四位數(shù)產(chǎn)生進(jìn)四位數(shù)產(chǎn)生進(jìn)/借位，則借位，則AC置置“1”，否則清，否則清零。零。位號(hào)位號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0符號(hào)符號(hào) CYACF0RS1 RS0OVF1P37/150F0（PSW.5）：）：用戶標(biāo)志用戶標(biāo)志0。 該位是由用戶定義的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志?？梢杂密浖撐皇怯捎脩舳x的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志?？梢杂密浖硎顾脕硎顾谩?”或清或清“0”，也可以由軟件測(cè)試，也可以由軟件測(cè)試F0控控制程序的流向。制程序的流向。F1（PSW.1）：）：用戶標(biāo)志用戶標(biāo)志1。 該位是由用戶定義的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志。與該位是由用戶定義的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志。與F0類似，類似，可以用軟件來使它置可以用軟

28、件來使它置“1”或清或清“0”，也可以由軟，也可以由軟件測(cè)試件測(cè)試F1控制程序的流向。控制程序的流向。位號(hào)位號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0符號(hào)符號(hào) CYACF0RS1 RS0OVF1P38/150RS1，RS0（PSW.4PSW.3）：）：工作寄存工作寄存器組選擇控制位器組選擇控制位，其詳細(xì)介紹見后續(xù)內(nèi)容。，其詳細(xì)介紹見后續(xù)內(nèi)容。OV（PSW.2）：）：溢出標(biāo)志位溢出標(biāo)志位。指示運(yùn)算過。指示運(yùn)算過程中是否發(fā)生了溢出，在執(zhí)行指令過程中程中是否發(fā)生了溢出，在執(zhí)行指令過程中自動(dòng)形成。自動(dòng)形成。位號(hào)位號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0符號(hào)符號(hào) CYACF0RS1 RS0OVF1P39/150P（P

29、SW.0）：）：奇偶標(biāo)志位奇偶標(biāo)志位 累加器累加器ACC中中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，P=0；否；否則則P=1。每個(gè)指令周期都由硬件來置。每個(gè)指令周期都由硬件來置“1”或或清清“0”。在具有奇偶校驗(yàn)的串行數(shù)據(jù)通信。在具有奇偶校驗(yàn)的串行數(shù)據(jù)通信中，可以根據(jù)中，可以根據(jù)P設(shè)置奇偶校驗(yàn)位。設(shè)置奇偶校驗(yàn)位。位號(hào)位號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0符號(hào)符號(hào) CYACF0RS1 RS0OVF1P40/150布爾處理機(jī)布爾處理機(jī)是單片機(jī)是單片機(jī)CPU中運(yùn)算器的中運(yùn)算器的一個(gè)重要組成部分。一個(gè)重要組成部分。功能功能：為用戶提供豐富的位操作功能，有相應(yīng)的指令系統(tǒng)，：為用戶提供豐富的位操作功能，有相應(yīng)的指令系

30、統(tǒng)，硬件有自己的硬件有自己的“累加器累加器”（進(jìn)位位（進(jìn)位位C，即，即CY），和自己的），和自己的位尋址位尋址RAM和和I/O空間，是一個(gè)獨(dú)立的位處理機(jī)?？臻g，是一個(gè)獨(dú)立的位處理機(jī)。 大部分位操作均圍繞著其累加器大部分位操作均圍繞著其累加器進(jìn)位位進(jìn)位位C完成。對(duì)完成。對(duì) 任何可直接尋址的位，布爾處理機(jī)可執(zhí)行置位、取反、轉(zhuǎn)任何可直接尋址的位，布爾處理機(jī)可執(zhí)行置位、取反、轉(zhuǎn)移、位的讀寫等操作。在任何可尋址的位（或該位內(nèi)容取移、位的讀寫等操作。在任何可尋址的位（或該位內(nèi)容取反）和進(jìn)位標(biāo)志反）和進(jìn)位標(biāo)志C之間，可執(zhí)行邏輯與、或操作，其結(jié)果之間，可執(zhí)行邏輯與、或操作，其結(jié)果送回到進(jìn)位標(biāo)志送回到進(jìn)位標(biāo)志C

31、。41/150（2）控制器）控制器 控制器是控制器是CPU的大腦中樞，包括定時(shí)控的大腦中樞，包括定時(shí)控制邏輯、指令寄存器、譯碼器、地址指針制邏輯、指令寄存器、譯碼器、地址指針DPTR及程序計(jì)數(shù)器及程序計(jì)數(shù)器PC、堆棧指針、堆棧指針SP、RAM地址寄存器、地址寄存器、16位地址緩沖器等。位地址緩沖器等。42/150程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC是一個(gè)是一個(gè)16位的程序地址寄存器，專門用來存放下位的程序地址寄存器，專門用來存放下一條需要執(zhí)行的指令的內(nèi)存地址，能自動(dòng)加一條需要執(zhí)行的指令的內(nèi)存地址，能自動(dòng)加1。當(dāng)當(dāng)CPU執(zhí)行指令時(shí)，根據(jù)程序計(jì)數(shù)器執(zhí)行指令時(shí)，根據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC中的地中的地址從存儲(chǔ)器中取出當(dāng)前

32、需要執(zhí)行的指令碼，并把址從存儲(chǔ)器中取出當(dāng)前需要執(zhí)行的指令碼，并把它送給控制器分析執(zhí)行，隨后程序計(jì)數(shù)器中的地它送給控制器分析執(zhí)行，隨后程序計(jì)數(shù)器中的地址自動(dòng)加址自動(dòng)加1，以便為，以便為CPU取下一個(gè)需要執(zhí)行的指取下一個(gè)需要執(zhí)行的指令碼做準(zhǔn)備。令碼做準(zhǔn)備。當(dāng)下一個(gè)指令碼取出執(zhí)行后，當(dāng)下一個(gè)指令碼取出執(zhí)行后，PC又自動(dòng)加又自動(dòng)加1。這。這樣，程序計(jì)數(shù)器樣，程序計(jì)數(shù)器PC一次次加一次次加1，指令就被一條條，指令就被一條條執(zhí)行。執(zhí)行。43/150堆棧堆棧主要用于保存臨時(shí)數(shù)據(jù)、局部變量、中斷或子主要用于保存臨時(shí)數(shù)據(jù)、局部變量、中斷或子程序的返回地址。程序的返回地址。STC15F2K60S2單片機(jī)的堆棧設(shè)在

33、內(nèi)部單片機(jī)的堆棧設(shè)在內(nèi)部RAM中，中，是一個(gè)按照是一個(gè)按照“先進(jìn)后出先進(jìn)后出”規(guī)律存放數(shù)據(jù)的區(qū)域。規(guī)律存放數(shù)據(jù)的區(qū)域。堆棧指針堆棧指針SP是一個(gè)是一個(gè)8位寄存器，能自動(dòng)加位寄存器，能自動(dòng)加1或減或減1。當(dāng)數(shù)據(jù)壓入堆棧時(shí)，。當(dāng)數(shù)據(jù)壓入堆棧時(shí)，SP自動(dòng)加自動(dòng)加1；數(shù)據(jù)從堆；數(shù)據(jù)從堆棧中彈出后，棧中彈出后，SP自動(dòng)減自動(dòng)減1。 復(fù)位后，寄存器默認(rèn)值為復(fù)位后，寄存器默認(rèn)值為07H，堆棧區(qū)在，堆棧區(qū)在08H開始的區(qū)域。用戶通常將堆棧區(qū)域用指令設(shè)置開始的區(qū)域。用戶通常將堆棧區(qū)域用指令設(shè)置在內(nèi)部在內(nèi)部RAM的的80HFFH之間。之間。44/150數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針DPTR一個(gè)一個(gè)16位專用寄存器，由位專用寄存

34、器，由DPL（低（低8位）和位）和DPH（高（高8位）組成。位）組成。DPTR可以直接進(jìn)行可以直接進(jìn)行16位操作，也可分別對(duì)位操作，也可分別對(duì)DPL和和DPH按字節(jié)進(jìn)行操作。按字節(jié)進(jìn)行操作。STC15F2K60S2單片機(jī)有兩個(gè)單片機(jī)有兩個(gè)16位的數(shù)據(jù)指針位的數(shù)據(jù)指針DPRT0和和DPTR1，這兩個(gè)數(shù)據(jù)指針共用同一個(gè)，這兩個(gè)數(shù)據(jù)指針共用同一個(gè)地址，可通過設(shè)置輔助寄存器地址，可通過設(shè)置輔助寄存器AUXR1中的中的DPS（AUXR1.0）位來選擇具體使用哪一個(gè)數(shù)據(jù)指）位來選擇具體使用哪一個(gè)數(shù)據(jù)指針。針。 45/1502 2、存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)STC15F2K60S2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：程序存

35、儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋：程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址空間是分開的。址空間是分開的。結(jié)構(gòu)劃分：結(jié)構(gòu)劃分：片內(nèi)集成有片內(nèi)集成有4個(gè)物理上相互獨(dú)立個(gè)物理上相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器空間：程序的存儲(chǔ)器空間：程序Flash存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)Flash存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)器（EEPROM）、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。46/150圖3-8 STC15F2K60S2單片機(jī)存儲(chǔ)器配置示意圖擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 程序Flash存儲(chǔ)器特殊功能寄存器低128字節(jié)內(nèi)部RAMFFH80H7FH00H0000H03FFH06FFH0000H60KBF000H0000H1KB程序Flas

36、h存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)Flash存儲(chǔ)器1792字節(jié)擴(kuò)展RAM高128字節(jié)內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)Flash存儲(chǔ)器47/150（1）程序）程序Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器功能：功能：存放用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息。存放用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息?？臻g大?。嚎臻g大?。篠TC15F2K60S2片內(nèi)集成了片內(nèi)集成了60KB的程序的程序Flash存儲(chǔ)器，地址為存儲(chǔ)器，地址為0000HF000H。單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器。單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器PC的的內(nèi)容為內(nèi)容為0000H，從，從0000H單元開始執(zhí)行程序。單元開始執(zhí)行程序。 48/150特殊單元特殊單元在程序在程序Flash存儲(chǔ)器中有些特殊的單元，這些單元是存儲(chǔ)器中有些特殊的

37、單元，這些單元是中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址：0003H 外部中斷外部中斷0中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址000BH 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址0013H 外部中斷外部中斷1中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址001BH 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址0023H 串行通信口串行通信口1中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址002BH ADC中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址0033H 低電壓檢測(cè)中斷服務(wù)程序的入口地址低電壓檢測(cè)中斷服務(wù)程序的入口地址003BH P

38、CA中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址0043H 串行通信口串行通信口2中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址004BH SPI中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址49/150中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址0053H 外部中斷外部中斷2中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址005BH 外部中斷外部中斷3中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址0063H 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址0083H 外部中斷外部中斷4中斷服務(wù)程序的入口地址中斷服務(wù)程序的入口地址響應(yīng)中斷時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷入口地址去響應(yīng)中斷

39、時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷入口地址去執(zhí)行程序。由于大部分相鄰中斷入口地址之間只有執(zhí)行程序。由于大部分相鄰中斷入口地址之間只有8個(gè)個(gè)地址單元，無法保存完整的中斷服務(wù)程序，一般在中地址單元，無法保存完整的中斷服務(wù)程序，一般在中斷入口的地址區(qū)存放一條斷入口的地址區(qū)存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令無條件轉(zhuǎn)移指令，指向真正，指向真正存放中斷服務(wù)程序的空間。中斷響應(yīng)后，存放中斷服務(wù)程序的空間。中斷響應(yīng)后，CPU執(zhí)行這執(zhí)行這條轉(zhuǎn)移指令，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。條轉(zhuǎn)移指令，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。50/150使用指令使用指令 讀取程序存儲(chǔ)器中保存的表格常數(shù)等內(nèi)讀取程序存儲(chǔ)器中保存的表格常數(shù)等內(nèi)容時(shí)，使用容時(shí)，使用MOVC

40、指令。指令。 程序程序Flash存儲(chǔ)器的擦寫次數(shù)為存儲(chǔ)器的擦寫次數(shù)為10萬次萬次以上，大大提高了芯片利用率，降低了開以上，大大提高了芯片利用率，降低了開發(fā)成本。發(fā)成本。51/150（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器STC15F2K60S2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也稱為隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也稱為隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。空間劃分空間劃分 在物理上和邏輯上都分為兩個(gè)地址空間：在物理上和邏輯上都分為兩個(gè)地址空間：內(nèi)部內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和擴(kuò)展擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) 。52/1501 1）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（又稱為內(nèi)部）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（又稱為內(nèi)部RAMRAM） 256字節(jié)內(nèi)部字節(jié)內(nèi)部RAM，存放中間結(jié)果和過程數(shù)

41、據(jù)。內(nèi)部，存放中間結(jié)果和過程數(shù)據(jù)。內(nèi)部RAM的地址范圍是的地址范圍是00HFFH，共，共256個(gè)單元，分三部分：個(gè)單元，分三部分：低低128字節(jié)字節(jié)RAM（00H7FH）：也稱為基本）：也稱為基本RAM區(qū)。區(qū)?；净綬AM區(qū)又分為工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、用戶區(qū)又分為工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、用戶RAM和堆棧區(qū)。可以直接尋址和間接尋址。用和堆棧區(qū)?？梢灾苯訉ぶ泛烷g接尋址。用“MOV”和和“MOV Ri”形式的指令訪問。形式的指令訪問。高高128字節(jié)字節(jié)RAM（80HFFH）：只能間接尋址。用）：只能間接尋址。用“MOV Ri”形式的指令訪問。形式的指令訪問。特殊功能寄存器特殊功能寄存器（SFR）

42、區(qū)：地址范圍為）區(qū)：地址范圍為80HFFH，只可直接尋址，用只可直接尋址，用“MOV”形式的指令訪問。形式的指令訪問。53/1500區(qū)(R7R0)1區(qū)(R7R0)2區(qū)(R7R0)3區(qū)(R7R0)0FH08H17H10H20H2FH30H通用用戶RAM和堆棧區(qū)(30H7FH)可直接或間接字節(jié)尋址 80HFFH只能間接尋址訪問特殊功能寄存器區(qū)(80HFFH)只能直接尋址訪問7FH80HFFH1FH18H位尋址區(qū)(16字節(jié)，共128位）也可以字節(jié)尋址07H00H4個(gè)工作寄存器區(qū)也可做RAM單元使用圖3-9 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)位尋址區(qū)位尋址區(qū)通用用戶通用用戶RAM和堆棧區(qū)和

43、堆棧區(qū)特殊功能寄存器區(qū)特殊功能寄存器區(qū)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間分配內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間分配54/150工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)地址分配地址分配：00H1FH共共32個(gè)單元。分為四組個(gè)單元。分為四組（每一組稱為一個(gè)寄存器組），每一組包括（每一組稱為一個(gè)寄存器組），每一組包括8個(gè)個(gè)8位的工作寄存器，分別是位的工作寄存器，分別是R0R7。功能功能：通過使用工作寄存器，可以提高運(yùn)算速：通過使用工作寄存器，可以提高運(yùn)算速度，也可以使用其中的度，也可以使用其中的R0或或R1存放八位地址值，存放八位地址值，訪問一個(gè)訪問一個(gè)256字節(jié)外部字節(jié)外部RAM塊中的單元。另外，塊中的單元。另外，R0R7也可以用作計(jì)數(shù)

44、器，在指令作用下加也可以用作計(jì)數(shù)器，在指令作用下加1或減或減1。55/150工作寄存器組的選擇：工作寄存器組的選擇：PSWPSW寄存器中的寄存器中的RS1RS1和和RS0RS0兩位組合決定當(dāng)前使用的工作寄存器組?？梢酝▋晌唤M合決定當(dāng)前使用的工作寄存器組?？梢酝ㄟ^位操作指令直接修改過位操作指令直接修改 RS1RS1和和RS0RS0的內(nèi)容，選擇的內(nèi)容，選擇不同的工作寄存器組。不同的工作寄存器組。RS1（PSW.4）RS0（PSW.3）工作寄存器組工作寄存器組工作寄存器地址工作寄存器地址000R7R0對(duì)應(yīng)的地址為對(duì)應(yīng)的地址為07H00H011R7R0對(duì)應(yīng)的地址為對(duì)應(yīng)的地址為0FH08H102R7R0

45、對(duì)應(yīng)的地址為對(duì)應(yīng)的地址為17H10H113R7R0對(duì)應(yīng)的地址為對(duì)應(yīng)的地址為1FH18H表3-1 工作寄存器組選擇56/150位尋址區(qū)位尋址區(qū)20H2FH之之間 的 單 元 既間 的 單 元 既可 以 按 字 節(jié)可 以 按 字 節(jié)存 取 ， 也 可存 取 ， 也 可以按位存取以按位存取共共128位，地位，地址 范 圍 是址 范 圍 是00H7FH。圖3-10 內(nèi)部RAM中的位地址57/150除 了除 了 2 0 H 2FH之間的單之間的單元可以位尋址元可以位尋址外，特殊功能外，特殊功能寄存器中，直寄存器中，直接地址可被接地址可被8整整除 的 寄 存 器除 的 寄 存 器（除了（除了IP.7、IP

46、.6和和IE.6以外）以外）也可以進(jìn)行位也可以進(jìn)行位尋址。尋址。圖3-11 特殊功能寄存器中的位地址58/150用戶用戶RAM和堆棧區(qū)和堆棧區(qū)內(nèi)部內(nèi)部RAM中的中的30H7FH單元是用戶單元是用戶RAM和堆棧區(qū)。和堆棧區(qū)。一個(gè)一個(gè)8位的堆棧指針位的堆棧指針SP，并且堆棧區(qū)只能設(shè)置在內(nèi)部數(shù)，并且堆棧區(qū)只能設(shè)置在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。當(dāng)有子程序調(diào)用和中斷請(qǐng)求時(shí)，返回地址據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。當(dāng)有子程序調(diào)用和中斷請(qǐng)求時(shí)，返回地址等信息被自動(dòng)保存在堆棧內(nèi)。等信息被自動(dòng)保存在堆棧內(nèi)。STC15F2K60S2單片機(jī)復(fù)位后，單片機(jī)復(fù)位后，SP為為07H，使堆棧事實(shí)，使堆棧事實(shí)上由上由08H單元開始，考慮單元開始，考慮08H1

47、FH單元分別屬于工作單元分別屬于工作寄存器組寄存器組13，若在程序設(shè)計(jì)中用到這些工作寄存器，若在程序設(shè)計(jì)中用到這些工作寄存器，則在用戶初始化程序中，最好把則在用戶初始化程序中，最好把SP的值改變?yōu)榈闹蹈淖優(yōu)?0H或或更大的值。更大的值。STC15F2K60S2單片機(jī)的堆棧是朝著地址增大的方向生單片機(jī)的堆棧是朝著地址增大的方向生成的，即將數(shù)據(jù)壓入堆棧后，成的，即將數(shù)據(jù)壓入堆棧后，SP的值增大。的值增大。 59/150高高128字節(jié)字節(jié)RAM和特殊功能寄存器和特殊功能寄存器對(duì)于對(duì)于STC15F2K60S2單片機(jī)，單片機(jī)，80HFFH既為既為高高128字節(jié)字節(jié)RAM區(qū)的地址范圍，又為特殊功能區(qū)的地址

48、范圍，又為特殊功能寄存器區(qū)寄存器區(qū)(SFR)的地址范圍，地址空間重疊，的地址范圍，地址空間重疊，但物理上是獨(dú)立的。但物理上是獨(dú)立的。使用時(shí)，通過不同的尋址方式加以區(qū)分：高使用時(shí)，通過不同的尋址方式加以區(qū)分：高128字節(jié)的字節(jié)的RAM區(qū)使用間接尋址訪問，特殊功區(qū)使用間接尋址訪問，特殊功能寄存器使用直接尋址訪問。由于堆棧操作也能寄存器使用直接尋址訪問。由于堆棧操作也是間接尋址方式，所以，高是間接尋址方式，所以，高 128 位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù) RAM 亦可作為堆棧區(qū)使用。亦可作為堆棧區(qū)使用。60/150除了程序計(jì)數(shù)器除了程序計(jì)數(shù)器PC和和4個(gè)工作寄存器組外，其個(gè)工作寄存器組外，其余的寄存器都在余的寄存器都

49、在SFR區(qū)中。區(qū)中。特殊功能寄存器大體分為兩類特殊功能寄存器大體分為兩類 一類與芯片的引腳有關(guān)。如一類與芯片的引腳有關(guān)。如P0P5，它們實(shí)，它們實(shí)際上是際上是6個(gè)鎖存器，每個(gè)鎖存器附加上相應(yīng)的輸個(gè)鎖存器，每個(gè)鎖存器附加上相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個(gè)并行口。出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個(gè)并行口。 另一類為芯片內(nèi)部功能的控制或者內(nèi)部寄另一類為芯片內(nèi)部功能的控制或者內(nèi)部寄存器。如中斷屏蔽及優(yōu)先級(jí)控制、定時(shí)器、串行存器。如中斷屏蔽及優(yōu)先級(jí)控制、定時(shí)器、串行口、口、SPI接口等。接口等。STC15F2K60S2單片機(jī)的特殊功能寄存器及其單片機(jī)的特殊功能寄存器及其復(fù)位值如表復(fù)位值如表3-2所

50、列。所列。61/1502）擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)）擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)也稱為擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)也稱為擴(kuò)展RAM區(qū)（簡稱，區(qū)（簡稱，XRAM）。片內(nèi)集成了）。片內(nèi)集成了1792字節(jié)的外部字節(jié)的外部RAM，地址范圍為地址范圍為0000H06FFH，可用于存放數(shù)據(jù)。，可用于存放數(shù)據(jù)。注意注意，這里的，這里的“內(nèi)部內(nèi)部”和和“外部外部”是邏輯上的概念，是邏輯上的概念，不不是指芯片內(nèi)部和外部。是指芯片內(nèi)部和外部。在匯編語言中，在匯編語言中，XRAM使用使用“MOVX DPTR” 或者或者“MOVX Ri”指令訪問。指令訪問。在在C語言中，可使用語言中，可使用xdata聲明存儲(chǔ)類型即可。聲明存儲(chǔ)類型即可

51、。 如：如：unsigned char xdata i= 0;62/150訪問片內(nèi)集成的外部訪問片內(nèi)集成的外部RAM時(shí)，不影響時(shí)，不影響P0口、口、P2口、口、P4.2、P4.4和和ALE。STC15F2K60S2單片機(jī)還可以訪問片外擴(kuò)展單片機(jī)還可以訪問片外擴(kuò)展的的64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。STC15F2K60S2單片機(jī)的外部擴(kuò)展單片機(jī)的外部擴(kuò)展I/O端口端口與擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，因此外部與擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，因此外部I/O端口的地址占用擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址單端口的地址占用擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址單元，用元，用MOVX指令訪問。指令訪問。63/150單片機(jī)內(nèi)部擴(kuò)展單片機(jī)內(nèi)部擴(kuò)

52、展RAM是否可以訪問受輔助寄存器是否可以訪問受輔助寄存器AUXR（地址為（地址為8EH，復(fù)位值為，復(fù)位值為01H）中的）中的EXTRAM位控制。位控制。EXTRAM：0：內(nèi)部擴(kuò)展：內(nèi)部擴(kuò)展RAM可以存取；地址小于可以存?。坏刂沸∮?00H時(shí)，時(shí)，訪問內(nèi)部擴(kuò)展訪問內(nèi)部擴(kuò)展RAM；地址大于或等于；地址大于或等于700H時(shí)，時(shí)，則訪問單片機(jī)外部擴(kuò)展的則訪問單片機(jī)外部擴(kuò)展的RAM或或I/O空間?？臻g。1：禁止訪問內(nèi)部擴(kuò)展：禁止訪問內(nèi)部擴(kuò)展RAM。位號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱T0 x12T1x12UART_M0 x6T2RT2_C/ T2x12EXTRAMS1ST2T64/150（3）數(shù)據(jù)

53、）數(shù)據(jù)Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器空間大?。嚎臻g大?。杭闪思闪?K字節(jié)的數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)據(jù)Flash存儲(chǔ)存儲(chǔ)器，與程序空間是分開的器，與程序空間是分開的地址范圍地址范圍：0000H03FFH。這。這1K字節(jié)的數(shù)字節(jié)的數(shù)據(jù)據(jù)Flash存儲(chǔ)器分為存儲(chǔ)器分為2個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)包含個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)包含512字節(jié)，對(duì)應(yīng)的地址范圍分別為：字節(jié)，對(duì)應(yīng)的地址范圍分別為：第一扇區(qū)：第一扇區(qū)：0000H01FFH 第二扇區(qū)：第二扇區(qū)：0200H03FFH65/150使用方法使用方法：建議同一次修改的數(shù)據(jù)放在同一個(gè)扇：建議同一次修改的數(shù)據(jù)放在同一個(gè)扇區(qū)，不是同一次修改的數(shù)據(jù)放在不同的扇區(qū)，不區(qū)，不是同一次修改的數(shù)據(jù)放在不

54、同的扇區(qū)，不一定用滿。數(shù)據(jù)一定用滿。數(shù)據(jù)Flash存儲(chǔ)器的擦除操作是按存儲(chǔ)器的擦除操作是按扇區(qū)扇區(qū)進(jìn)行的。進(jìn)行的。 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)Flash存儲(chǔ)器可以作為存儲(chǔ)器可以作為EEPROM使用，擦寫使用，擦寫次數(shù)在次數(shù)在10萬次以上，用于保存一些需要在應(yīng)用過程萬次以上，用于保存一些需要在應(yīng)用過程中修改并且掉電不丟失的參數(shù)數(shù)據(jù)。在用戶程中，中修改并且掉電不丟失的參數(shù)數(shù)據(jù)。在用戶程中，可以對(duì)數(shù)據(jù)可以對(duì)數(shù)據(jù)Flash區(qū)進(jìn)行字節(jié)讀區(qū)進(jìn)行字節(jié)讀/字節(jié)編程字節(jié)編程/扇區(qū)擦除扇區(qū)擦除操作。操作。66/1501）相關(guān)特殊功能寄存器）相關(guān)特殊功能寄存器ISP/IAP數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器IAP_DATAIAP_DATA是是IS

55、P/IAP操作時(shí)的數(shù)據(jù)寄存器（地操作時(shí)的數(shù)據(jù)寄存器（地址為址為C2H，復(fù)位值為，復(fù)位值為FFH）。）。ISP/IAP 從數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)Flash讀出的數(shù)據(jù)放在讀出的數(shù)據(jù)放在IAP_DATA中，向中，向Flash寫的數(shù)據(jù)也需放在寫的數(shù)據(jù)也需放在IAP_DATA中。中。67/150ISP/IAP地址寄存器地址寄存器IAP_ADDRH和和IAP_ADDRLIAP_ADDRH（地址為（地址為C3H，復(fù)位值為，復(fù)位值為00H） ISP/IAP 操作時(shí)的地址寄存器高八位。IAP_ADDRL（地址為（地址為C4H，復(fù)位值為，復(fù)位值為00H） ISP/IAP 操作時(shí)的地址寄存器低八位。68/150ISP/IAP命

56、令寄存器命令寄存器IAP_CMDISP/IAP命令寄存器命令寄存器IAP_CMD（地址為（地址為C5H，復(fù)位值為復(fù)位值為xxxx x000B）的各位定義如下：）的各位定義如下：位號(hào)位號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱位名稱- -MS1MS069/150MS1和和MS0組合形成不同的命令。組合形成不同的命令。MS1MS0命令命令/操作操作00待機(jī)模式，無待機(jī)模式，無ISP操作操作01對(duì)對(duì)“Data Flash/EEPROM區(qū)區(qū)”進(jìn)行字節(jié)讀進(jìn)行字節(jié)讀10對(duì)對(duì)“Data Flash/EEPROM區(qū)區(qū)”進(jìn)行字節(jié)編程進(jìn)行字節(jié)編程11對(duì)對(duì)“Data Flash/EEPROM區(qū)區(qū)”進(jìn)行扇區(qū)進(jìn)行扇區(qū)擦除

57、擦除位號(hào)位號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱位名稱- -MS1MS0表3-3 ISP/IAP的命令選擇70/150特別聲明特別聲明ISP/IAP數(shù)據(jù)寄存器也可以用數(shù)據(jù)寄存器也可以用MOVC指令讀指令讀（MOVC訪問的是程序存儲(chǔ)器）訪問的是程序存儲(chǔ)器）但起始地址不再是但起始地址不再是0000H，而是程序存儲(chǔ)空間，而是程序存儲(chǔ)空間結(jié)束地址的下一個(gè)地址，結(jié)束地址的下一個(gè)地址，對(duì)于對(duì)于STC15F2K60S2單片機(jī)而言，使用單片機(jī)而言，使用MOVC訪問數(shù)據(jù)訪問數(shù)據(jù)Flash存儲(chǔ)器時(shí)，其地址范圍為存儲(chǔ)器時(shí)，其地址范圍為F000HF3FFH。71/150ISP/IAP命令觸發(fā)寄存器命令觸發(fā)寄存器IA

58、P_TRIGIAP_TRIG（地址為（地址為C6H，復(fù)位值為，復(fù)位值為xxxx xxxxB）為）為ISP/IAP操作時(shí)的命令觸發(fā)寄存器。操作時(shí)的命令觸發(fā)寄存器。在在IAPEN（IAP_CONTR.7）= 1時(shí)，每次時(shí)，每次IAP操作操作都要對(duì)都要對(duì)IAP_TRIG先寫入先寫入5AH，再寫入，再寫入A5H，ISP/IAP命令才會(huì)生效。命令才會(huì)生效。ISP/IAP操作完成后，操作完成后，IAP地址高地址高8位寄存器位寄存器I A P _ A D D R H 、 I A P 地 址 低地 址 低 8 位 寄 存 器位 寄 存 器IAP_ADDRL和和IAP命令寄存器命令寄存器IAP_CMD的內(nèi)容的內(nèi)

59、容不變。如果接下來要對(duì)下一個(gè)地址的數(shù)據(jù)進(jìn)行不變。如果接下來要對(duì)下一個(gè)地址的數(shù)據(jù)進(jìn)行ISP/IAP操作，需手動(dòng)將該地址的高操作，需手動(dòng)將該地址的高8位和低位和低8位分位分別寫入別寫入IAP_ADDRH和和IAP_ADDRL寄存器。寄存器。72/150ISP/IAP命令寄存器命令寄存器IAP_CONTRISP/IAP命令寄存器命令寄存器IAP_CONTR（地址為（地址為C7H，復(fù)位值為，復(fù)位值為0000 x000B）各位的定義）各位的定義如下：如下：位號(hào)位號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱位名稱IAPENSWBSSWBSSWRSTCMD_FAIL-WT2WT1WT073/150IAPEN:

60、ISP/IAP功能允許位。功能允許位。0：禁止：禁止IAP讀讀/寫寫/擦除擦除Data Flash/EEPROM1: 允許允許IAP讀讀/寫寫/擦除擦除Data Flash/EEPROMSWBS和和SWRST用于設(shè)置單片機(jī)的軟件復(fù)用于設(shè)置單片機(jī)的軟件復(fù)位。位。位號(hào)位號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱位名稱IAPENSWBSSWBSSWRSTCMD_FAIL-WT2WT1WT074/150CMD_FAIL：如果送了：如果送了ISP/IAP命令，并對(duì)命令，并對(duì)IAP_TRIG送送5AH/A5H觸發(fā)失敗，則為觸發(fā)失敗，則為1，需由軟件清零。需由軟件清零。WT2WT0用于設(shè)置用于設(shè)置IAP/IS