單片機課件2(51并口時序及XC866體系結構)

單片機原理及應用（2）51單片機并口及并口應用51單片機時序邏輯XC866體系結構單片機原理及應用（2）51單片機并口及并口應用51單片機的并行接口51單片機具有4組，每組8位，共32位并行接口，按“第二功能”不同，結構也稍有不同。P0口：并口/數據地址總線P1口：并行接口P2口：并口/地址高8位P3口：并口，每個引腳還有不同功能：RXD;TXD;INT0;INT1;T0;T1;WR;RD51單片機的并行接口51單片機具有4組，每組8位，共32位并標準并行接口電路框圖引腳鎖存器RD數據WR方向DIR（需要設定方向）三態(tài)門標準并行接口電路框圖引腳鎖存器RD數據WR方向DIR（需51單片機P1口引腳鎖存器讀寄存器數據WRQQVCCRT讀引腳51單片機P1口引腳鎖存器讀寄存器數據WRQQVCCRT讀引51單片機P0口引腳鎖存器讀寄存器數據WRQQVCCT多路器MUX地址/數據控制（H）讀引腳51單片機P0口引腳鎖存器讀寄存器數據WRQQVCCT多路器51單片機P2口引腳鎖存器RD數據WRQQVCCT多路器MUX地址/數據控制（H）R讀引腳51單片機P2口引腳鎖存器RD數據WRQQVCCT多路器MU51單片機P3口引腳鎖存器RD數據WRQQVCCT第二輸出功能第二輸入功能讀引腳51單片機P3口引腳鎖存器RD數據WRQQVCCT第二輸出功51單片機并口應用小結并口基本功能：只要寫“1”到鎖存器，就可以讀取引腳數據。并口第二功能隨指令變化：使用MOVX/MOVC指令時，P0/P2口自動切換到“地址、數據”方式P3口第二功能是“直通”的，可以直接輸出：WR、RD、TXD,直接輸入：INT0、INT1、T0、T1、RXD。由程序和電路直接相應(預先設定功能，采用相應指令）51單片機并口應用小結并口基本功能：只要寫“1”到鎖存器，就并口應用舉例VCCR2kPx.xOUTVCC220LED繼電器并口應用舉例VCCR2kPx.xOUTVCC220LED繼電單片機的時鐘單片機工作的時間基準1．內部時鐘方式：內部一個高增益反相放大器與片外石英晶體或陶瓷諧振器構成了一個自激振蕩器。

晶體振蕩器的振蕩頻率決定單片機的時鐘頻率。2.外部時鐘方式：外部振蕩器輸入時鐘信號。由于此時的外接引腳上沒有晶振信號輸入，內部的時鐘電路將停振單片機的時鐘單片機工作的時間基準89C51晶振電路電容：20～33pf（常：22pf）晶體：1.2～16MHZ（常：12M）XTL1XTL2XTL1XTL2外接時鐘不接89C51晶振電路電容：20～33pf（常：22pf）XTL振蕩周期、狀態(tài)周期、機器周期和指令周期1振蕩周期：為單片機提供時鐘信號的振蕩源的周期。2.狀態(tài)周期：是振蕩源信號經二分頻后形成的時鐘脈沖信號。3．機器周期：通常將完成一個基本操作所需的時間稱為機器周期。一個機器周期由12個振蕩周期組成。4．指令周期：是指CPU執(zhí)行一條指令所需要的時間。一個指令周期通常含有1～4個機器周期。以機器周期為單位：單周期、雙周期和四周期指令。指令的運算速度和他的機器周期數有直接的關系振蕩周期、狀態(tài)周期、機器周期和指令周期1振蕩周期：為單片機提各種周期之間的關系P1P2S1振蕩周期狀態(tài)周期機器周期機器周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2各種周期之間的關系P1P2S1振蕩周期狀態(tài)周期機器周期機器周

MCS－51指令系統(tǒng)中，按他們的長度可以分為單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令。執(zhí)行這些指令需要的時間是不同的。有下面幾種形式：

·單字節(jié)指令單機器周期

·單字節(jié)指令雙機器周期

·雙字節(jié)指令單機器周期

·雙字節(jié)指令雙機器周期

·三字節(jié)指令雙機器周期

·單字節(jié)指令四機器周期(如單字節(jié)的乘除法指令)

MCS－51指令系統(tǒng)中，按他們的長度可以分為單字節(jié)指令、指令時序指令時序時序要點：一個指令周期＝1，2或者4個機器周期一個機器周期＝12個晶振周期一個機器周期輸出兩個ALE脈沖即：ALE的輸出頻率fALE＝（1/6）fOSC如果使用晶振頻率為12MHZ，則fALE＝2MHZ，指令執(zhí)行時間＝1，2，4微秒。時序要點：一個指令周期＝1，2或者4個機器周期地址數據擴展電路地址數據擴展電路A8~A15A8~A15A8~A15A0~A7A0~A7A0~A7擴展后的地址數據時序P0D0~D7A0~A7D0~D7A0~A7D0~D7A0~A7ALEP2373出74LS373是一種“透明”的8D鎖存器，當LE引腳為“高”時，輸出＝輸入。低電平時鎖定數據。

Intel8282類似，但引腳不一樣。不能用其它鎖存器代替。A8~A15A8~A15A8~A15A0~A7A0~A7A0MCS-51訪問外部程序存儲器時序圖MCS-51訪問外部程序存儲器時序圖MCS-51訪問外部數據存儲器時序圖MCS-51訪問外部數據存儲器時序圖復位電路復位電路上電復位時序時間t上電電容充電復位結束，單片機工作大于24個晶振周期寬度(復位期）Vcc電容電壓上電復位時序時間t上電電容充電復位結束，單片機工作大于24個復位后寄存器狀態(tài)PC＝0000程序從0000開始執(zhí)行PSW=0RS1,RS1=0，默認主程序使用寄存器組0SP=07一般需要更改堆棧棧底值P0~P3=FFH引腳輸出高電平IE=0X000000B所有中斷被關閉IP=0X000000B所有中斷無優(yōu)先級TMOD=00定時器T0,T1模式0……TCON=00定時器不工作…….SCON=00串行口默認使用方式0PCON=0XXX0000B無電源管理，無波特率2倍設置……其他如ACC;DPTR;TH0;TL0;TH1;TL1;SBUF等可以不關心。復位后寄存器狀態(tài)PC＝0000程序從0000開始執(zhí)行XC866-內核特性概述（1）兩個時鐘的機器周期結構最大1MB的外部數據存儲器最大256B的內部數據存儲器最大1MB的Flash或ROM程序存儲器中斷控制器:15個中斷，4個優(yōu)先級雙數據指針XC866-內核特性概述（1）兩個時鐘的機器周期結構

XC866-內核特性概述（2）支持擴展的特殊功能寄存器（SFRs）省電模式（有效，空閑，低速，掉電）兩個16位定時器（定時器0和定時器1）全雙工串行接口（UART）支持Flash訪問的等待狀態(tài)程序存儲器下載選擇XC866-內核特性概述（2）支持擴展的特殊功能寄存器（XC866-CPU功能框圖內核SFRALUUART外部數據存儲器程序存儲器內部數據存儲器外部SFR寄存器接口乘法器/除法器定時器0/定時器1操作碼譯碼器中斷控制器狀態(tài)機&省電16位寄存器&存儲器接口操作碼&立即寄存器fCCLK存儲器等待Reset后繼外部中斷（IEN0,IEN1）外部中斷非可屏蔽中斷XC866-CPU功能框圖內核SFRALUUART外部數據XC866指令存取執(zhí)行圖XC866指令存取執(zhí)行圖XC866外圍結構XC866外圍結構XC866引腳配置XC866引腳配置XC866的存儲器結構內嵌FlashXC866-4FR包含16KB(12KB程序/4KB數據)Flash存儲器XC866-2FR包含8KB(4KB程序/4KB數據)Flash存儲器8KBBootROM程序存儲器256B內部RAM數據存儲器512B外部XRAM存儲器可作為程序存儲器(用MOVC指令訪問)或外部數據存儲器(用MOVX指令訪問)128BSFR區(qū)域XC866的存儲器結構內嵌FlashXC866存儲器結構FFFFHF200HF000HE000HC000HB000HA000H3000H2000H1000H0000HFFFFHF200HF000H0000HBootROM8KBFlashBank34KBFlashBank24KBFlashBank14KBFlashBank04KBXRAM512B程序存儲空間外部數據存儲空間內部數據存儲空間7FH00HFFH80H內部RAMSFR內部RAM間接尋址直接尋址XRAM512B用戶模式下XC866的存儲器結構XC866存儲器結構FFFFHF200HF000HE000H程序存儲器BootROM工作模式 1）執(zhí)行0000H~1FFFH的BootROM代碼 2）地址空間切換 3）進程從C00XH繼續(xù)執(zhí)行，并檢查MBC、TMS和P0.0的值，進入相應的模式程序存儲器BootROM工作模式地址空間交換示意圖地址空間交換示意圖XC866Flash存儲器主要特點：通過UART在系統(tǒng)編程(ISP)在應用編程(IAP)糾錯碼(ECC)可動態(tài)糾正一頁錯誤后臺編程和擦除操作，使CPU負載最小支持擦除終止操作最小編程寬度為32字節(jié)最小擦除寬度為一個扇區(qū)每次讀取一個字節(jié)3xCCLK周期的讀取時間(包括一個等待狀態(tài))XC866Flash存儲器主要特點：Flash存儲器結構P-FlashBank24KbytesD-FlashBank4KbytesD-FlashBank4KbytesP-FlashBank14KbytesP-FlashBank04KbytesP-FlashBank04KbytesB000HA000H3000H2000H1000H0000H8Kbytes16KbytesXC866-2FRXC866-4FRFlash存儲器結構P-FlashBank2D-FlashXC866Flash存儲器（續(xù)）一體化的16KB(XC866-4FR)或8KB(XC866-2FR)嵌入式Flash閃存存儲器用于存儲程序或數據Flash陣列模塊由4個4KB的Bank組成(8KB版本的由兩個Bank組成)前面3個Bank(0,1and2)用于程序Flash第4個Bank(FlashBank3)作為數據Flash被劃分為更多的物理扇區(qū)以提高擦除效率XC866Flash存儲器（續(xù)）一體化的16KB(XC866XC866Flash存儲器（續(xù)）4KBBank的體系結構:130條字線(包括用于配置扇區(qū)的2條字線)384條位線32x12bit寫緩沖區(qū)每個編程周期寫32個字節(jié)(1條字線)4KBBank的特征編程時間:2.2ms(典型值)擦除時間:120ms(典型值)讀訪問時間:100ns(最先值)XC866Flash存儲器（續(xù)）4KBBank的體系結構:FlashBank分區(qū)扇區(qū)和頁結構FlashBanks0,1和2的扇區(qū)劃分(程序Flash)一個3.75KB扇區(qū)兩個128B扇區(qū)FlashBank3的扇區(qū)劃分(數據Flash)兩個1KB扇區(qū)兩個512B扇區(qū)

兩個256B扇區(qū)四個128B扇區(qū)糾錯碼提高了數據的完整性(ECC)8bits數據擴展為12bits帶糾錯碼數據檢測并糾正1位錯誤的能力2位錯誤可以被檢測但不能被糾正，可產生一個非可屏蔽中斷使用漢明碼修正算法FlashBank分區(qū)扇區(qū)和頁結構FlashBank分區(qū)示意圖扇區(qū)9:128-byte扇區(qū)8:128-byte扇區(qū)7:128-byte扇區(qū)6:128-byte扇區(qū)5:256-byte扇區(qū)4:256-byte扇區(qū)3:512-byte扇區(qū)2:512-byte扇區(qū)1:1-Kbyte扇區(qū)0:1-Kbyte扇區(qū)2:128-byte扇區(qū)1:128-byte扇區(qū)0:3.75-KbyteP-FlashD-FlashFlashBank分區(qū)示意圖扇區(qū)9:128-byte扇區(qū)8XC866-RAM結構內部數據存儲空間7FH00HFFH80H內部RAMSFR內部RAM間接尋址直接尋址XC866-RAM結構內部數據存儲空間7FH00HFFH80XRAM的功能簡介可做為外部程序存儲器區(qū)使用

訪問方式：DPTR間址尋址

使用的指令：MOVC可做為外部數據存儲器使用

訪問方式：DPRT間址或基址+間址尋址

基址存放在XADDRH中，間址使用Ri

使用的指令：MOVX

XRAM的功能簡介可做為外部程序存儲器區(qū)使用單片機課件2(51并口時序及XC866體系結構)SFR映射地址擴展在系統(tǒng)級通過映射進行地址擴展。通過設置位RMAP將SFR區(qū)擴展為大小相等的標準區(qū)和映射區(qū)，從而使可尋址的SFR個數擴展到256個。選擇擴展地址區(qū)不由CPU指令直接控制，而是由位于地址8FH上的系統(tǒng)控制寄存器SYSCON0中的位RMAP來控制。置位SYSCON0中的RMAP，控制訪問映射SFR區(qū)時；然而，對RMAP清零，控制訪問標準SFR區(qū)。RMAP位必須由ANL或ORL指令清零/置位。SYSCON0的其余各位不應修改。SFR映射地址擴展在系統(tǒng)級通過映射進行地址擴展。通過設置位R單片機課件2(51并口時序及XC866體系結構)SFR映射地址擴展示意圖模塊1SFRs模塊2SFRs模塊nSFRs……FFH80HSYSCON0.RAMP模塊(n+1)SFRs模塊(n+2)SFRs模塊mSFRs……FFH80H標準區(qū)(RMAP=0)映射區(qū)(RMAP=1)SFR數據(送至/來自CPU)內部數據存儲器地址SFR映射地址擴展示意圖模塊1SFRs模塊2SFRs模塊SFR分頁地址擴展在模塊級通過分頁的方式進一步擴展地址。由于256個SFR仍不能滿足需求，因此某些外設采用內嵌局部地址擴展機制來增加可尋址的SFR數目。選擇擴展地址區(qū)不由CPU指令直接控制，而是由模塊分頁寄存器MOD_PAGE