單片機及增強型內(nèi)核

單片機及增強型內(nèi)核第1頁/共30頁常見的晶振連接方法晶體振蕩器M的典型值是11.0592MHz，電容C1、C2的典型值是15Pf。第2頁/共30頁復(fù)位電路第3頁/共30頁2.1.28051單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第4頁/共30頁2.1.3CPU結(jié)構(gòu)

以8位算術(shù)/邏輯運算部件ALU為核心，加上通過內(nèi)部總線而掛在其周圍的暫存器TMP1，TMP2，累加器ACC，寄存器B，程序狀態(tài)標志寄存器PSW以及布爾處理機就組成了整個運算器的邏輯電路。1．運算器單片機的中央處理器CPU由運算器和控制器組成。

程序狀態(tài)標志寄存器PSW:

CY：進位標志位當執(zhí)行加/減法指令時，如果操作結(jié)果的最高位D7出現(xiàn)進/借位，則CY置“1”，否則清零。此外，CPU在進行移位操作時也會影響這個標志位。AC：輔助進位標志位當執(zhí)行加/減法指令時，如果低四位數(shù)向高四位數(shù)產(chǎn)生進/借位，則AC置“1”，否則清零。

F0：用戶標志0該位是由用戶定義的一個狀態(tài)標志。RS1，RS0：工作寄存器組選擇控制位OV：溢出標志位指示運算過程中是否發(fā)生了溢出。

P：奇偶標志位如果累加器ACC中1的個數(shù)為偶數(shù)，P=0；否則P=1。D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OV--P返回第5頁/共30頁2．控制器

控制器是CPU的大腦中樞，包括定時控制邏輯、指令寄存器、譯碼器、地址指針DPTR及程序計數(shù)器PC、堆棧指針SP、RAM地址寄存器、16位地址緩沖器等。第6頁/共30頁2.1.4存儲器空間及存儲器

8051單片機存儲器結(jié)構(gòu)的主要特點是：程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的尋址空間是分開的，有4個物理上相互獨立的存儲器空間：內(nèi)、外程序存儲器，內(nèi)、外數(shù)據(jù)存儲器。第7頁/共30頁1．程序存儲器

8051具有64kB程序存儲器尋址空間。對于內(nèi)部無ROM的8031單片機，它的程序存儲器必須外接，空間地址為64kB，此時單片機的EA端必須接地，強制CPU從外部程序存儲器讀取程序。對于內(nèi)部有ROM的8051等單片機，正常運行時，則EA需接高電平，使CPU先從內(nèi)部的程序存儲中讀取程序，當PC值超過內(nèi)部ROM的容量時，才會自動轉(zhuǎn)向外部的程序存儲器讀取程序。 特殊單元

0000H復(fù)位入口地址 0003H外部中斷0中斷入口地址 000BH定時/計數(shù)器0中斷入口地址 0013H外部中斷1中斷入口地址 001BH定時/計數(shù)器1中斷入口地址 0023H串行中斷入口地址

8051單片機提供程序存儲器允許輸出信號PSEN作為外部程序存儲器讀選通信號，讀取程序存儲器中保存的內(nèi)容時，使用MOVC指令。第8頁/共30頁2．數(shù)據(jù)存儲器

8051單片機的數(shù)據(jù)存儲器在物理上和邏輯上都分為兩個地址空間：外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)和內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)。

（1）外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)8051單片機外部數(shù)據(jù)存儲器最大可以擴展到64kB，用于存放數(shù)據(jù)。訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，使用16位數(shù)據(jù)存儲器地址指針DPTR和MOVX指令，單片機會產(chǎn)生相應(yīng)的RD信號和WR信號用來選通和讀寫外部數(shù)據(jù)存儲器。

（2）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)8051內(nèi)部RAM有128或256個字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)存儲器（8051是128個字節(jié)，8052是256個字節(jié)），用于存放執(zhí)行的中間結(jié)果和過程數(shù)據(jù)。第9頁/共30頁①工作寄存器區(qū)

00H～1FH共32個單元用作工作寄存器，分為四組（每一組稱為一個寄存器組），每一組中包括8個8位的工作寄存器，分別是R0～R7。PSW寄存器中的RS1和RS0的組合決定當前使用的工作寄存器組。②位尋址區(qū)20H～2FH之間的單元既可以像普通RAM單元一樣按字節(jié)存取，也可以對單元中的任何一位單獨存取，共128位，所對應(yīng)的位地址范圍是00H～7FH。特殊功能寄存器中，直接地址可被8整除的寄存器（除了IP.7、IP.6和IE.6以外）也可以進行位尋址。RS1RS0工作寄存器組工作寄存器地址000R7～R0對應(yīng)的地址為07H～00H011R7～R0對應(yīng)的地址為0FH～08H102R7～R0對應(yīng)的地址為17H～10H113R7～R0對應(yīng)的地址為1FH～18H第10頁/共30頁③用戶RAM和堆棧區(qū)內(nèi)部RAM中的30H～0FFH單元是用戶RAM和堆棧區(qū)。8051單片機只有一個8位的堆棧指針SP，并且堆棧區(qū)只能設(shè)置在內(nèi)部數(shù)據(jù)存貯區(qū)。由于8051復(fù)位以后，SP為07H，指向了工作寄存器組0中的R7，因此用戶初始化程序都應(yīng)對SP設(shè)置初值，一般設(shè)在30H以后為宜。8051的堆棧是向上生成的。

④特殊功能寄存器（SFR）80H～0FFH為特殊功能寄存器（SFR）區(qū)，除了程序計數(shù)器PC和四個工作寄存器組外，其余的寄存器都在SFR區(qū)中。對SFR必須采用直接尋址方式訪問。對于8052單片機，80H～0FFH還是RAM區(qū)，可通過間接尋址訪問。對于8051單片機，該段RAM空間的單元不存在，用戶不能對這些單元通過間接尋址進行讀/寫操作。第11頁/共30頁第12頁/共30頁特殊功能寄存器地址映象表（一）第13頁/共30頁特殊功能寄存器地址映象表（二）第14頁/共30頁特殊功能寄存器地址映象表（三）注：帶括號的字節(jié)地址表示每位有位地址可位操作。第15頁/共30頁2.2MSC1211單片機結(jié)構(gòu)及增強型8051內(nèi)核

2.2.1MSC1211單片機的引腳引腳說明見教材第16頁/共30頁2.2.2MSC1211單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第17頁/共30頁2.2.3增強型8051內(nèi)核

標準8051的一個機器周期是12個時鐘周期，而MSC1211是4個時鐘周期。因此，在同樣的外部時鐘頻率下執(zhí)行同樣的代碼，其指令執(zhí)行速度要比8051快1.5～3倍。這樣當用戶在較低的外部時鐘頻率下運行MSC1211時，與原來使用標準8051內(nèi)核來比較，不僅降低了系統(tǒng)噪聲和電源功耗，而且提高了處理能力。1、4個時鐘的指令周期

第18頁/共30頁2、MOVX指令周期擴展

MSC1211設(shè)置了可擴展的MOVX指令周期。通過時鐘控制寄存器（CKCON）的MD2～MD0位，可以將CPU訪問外部數(shù)據(jù)存儲器所需的指令周期數(shù)調(diào)整為2～9個周期，見教材表2-4所示。這樣就可以兼容不同速度的存儲器和器件。

3、用戶標志F1

程序狀態(tài)字的第1位（PSW.1）在8051基本內(nèi)核中保留不用，在8051增強型內(nèi)核中是用戶標志1（F1），該位也是由用戶定義的一個狀態(tài)標志。

回顧PSW的內(nèi)容D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OV--P第19頁/共30頁4、雙數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTR1

MSC1211的增強型8051內(nèi)核采用了兩個數(shù)據(jù)指針：DPTR0和DPTR1，是兩個16位的寄存器。當CPU訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，用于存放外部存儲器的地址。它們分別有兩個8位寄存器DPH0（高字節(jié)）、DPL0（低字節(jié)）和DPH1（高字節(jié)）、DPL1（低字節(jié)）組成。每個數(shù)據(jù)指針可以存放一個16位地址。與標準的8051不同，MSC1211的兩個數(shù)據(jù)指針可以加快數(shù)據(jù)塊的移動速度，提高外部數(shù)據(jù)RAM和外圍器件的訪問速度。數(shù)據(jù)指針選擇寄存器（DPS）的SEL（DPS.0）位可以選擇DPTR0或DPTR1。SEL=1時，使用數(shù)據(jù)指針DPTR1；SEL=0時，使用數(shù)據(jù)指針DPTR0。復(fù)位后，默認設(shè)置下使用數(shù)據(jù)指針DPTR0。單獨使用DPTR0或者DPTR1的方法與8051基本內(nèi)核中的數(shù)據(jù)指針DPTR的使用方法相同。5、外圍功能模塊的改進

MSC1211比標準8051單片機增加SPI接口,I2C接口,32位的累加器,模擬量的輸入/輸出等.第20頁/共30頁2.2.4存儲器組織

第21頁/共30頁1．程序存儲器

MSC1211芯片的型號不同，片內(nèi)Flash存儲器的容量也不同（最大可以提供32KB）。用戶可通過設(shè)置硬件配置寄存器0（HCR0）的鎖定功能，防止在應(yīng)用模式下擦除或?qū)懭氤绦騀lash存儲器。在編程模式下，啟動ROM位于程序存儲器空間最高2KB的地址范圍（0F800H～0FFFFH）。啟動ROM區(qū)實際上由一些子程序構(gòu)成，這些子程序由廠家在出廠前寫入，可以用于芯片串行或并行控制程序執(zhí)行。因此，用戶不能使用該區(qū)域。在用戶應(yīng)用模式（UAM）下，寄存器HCR0的位EBR置“1”時，允許從內(nèi)部ROM啟動。在該模式下，芯片上電后從內(nèi)部ROM引導(dǎo)。使用啟動ROM中的子程序可以完成對Flash存儲器的訪問、串行數(shù)據(jù)傳輸、自動波特率檢測等功能。如果使用內(nèi)部程序存儲器，應(yīng)把EA接成高電平，程序從內(nèi)部Flash存儲器的程序區(qū)開始運行。當PC值超過內(nèi)部程序存儲器地址范圍時，自動轉(zhuǎn)移到外部擴展的程序存儲器空間。如果用戶將程序存儲在外部程序存儲器中，應(yīng)將EA接低電平，使CPU從外部程序存儲器中取指令。片內(nèi)擴展SRAM也可以作為程序存儲器。用戶可以通過存儲器控制寄存器（MCON）的RAMMAP位（MCON.0）將片內(nèi)擴展SRAM的地址映射到程序存儲空間。當RAMMAP=1時，在編程模式下，SRAM映射到程序存儲空間的7C00H～7FFFH；在用戶模式下，映射到8400H～87FFH。第22頁/共30頁2．數(shù)據(jù)存儲器

MSC1211的數(shù)據(jù)存儲器分為片內(nèi)和片外兩種，其地址空間都是獨立的。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器地址范圍為00H～0FFH，片外數(shù)據(jù)存儲器地址空間為0000H～0FFFFH。外部數(shù)據(jù)存儲器包括片上擴展SRAM，片外擴展SRAM和片內(nèi)Flash數(shù)據(jù)存儲器三部分。片內(nèi)RAM的訪問使用“MOV”指令，片外RAM的訪問使用“MOVX”指令。使用“MOVX”指令寫Flash存儲器，在對Flash存儲器寫之前必須先進行擦除，擦除時，按128字節(jié)分頁擦除。默認情況下，片內(nèi)擴展SRAM占用數(shù)據(jù)存儲器0000H～03FFH的地址空間。數(shù)據(jù)Flash存儲器的地址在SRAM地址之后從0400H開始。用戶可以通過存儲器控制寄存器（MCON）的RAMMAP位（MCON.0）將片內(nèi)擴展SRAM的地址映射到其它地址空間。當RAMMAP=1時，在編程模式下，SRAM映射到7C00H～7FFFH；在用戶模式下，映射到8400H～87FFH。3．片內(nèi)RAMMSC1211片內(nèi)00H～0FFH之間的RAM單元地址分配與使用方法和8052單片機相同。4．特殊功能寄存器MSC1211共有106個特殊功能寄存器，其中不僅包括8051內(nèi)核中的全部26個SFR，還增加了一些用于配置和訪問特殊功能模塊的特殊功能寄存器。第23頁/共30頁特殊功能寄存器（1）地址寄存器說明80HP0P0口寄存器81HSP堆棧指針寄存器82HDPL0數(shù)據(jù)指針0低字節(jié)83HDPH0數(shù)據(jù)指針0高字節(jié)84HDPL1數(shù)據(jù)指針1低字節(jié)85HDPH1數(shù)據(jù)指針1高字節(jié)86HDPS數(shù)據(jù)指針選擇寄存器87HPCON電源控制寄存器88HTCON定時/計數(shù)控制寄存器89HTMOD定時/計數(shù)模式控制寄存器8AHTL0定時/計數(shù)器0低字節(jié)8BHTL1定時/計數(shù)器1低字節(jié)8CHTH0定時/計數(shù)器0高字節(jié)8DHTH1定時/計數(shù)器1高字節(jié)8EHCKCON時鐘控制寄存器8FHMWS存儲器寫選擇寄存器90HP1P1口寄存器91HEXIF外部中斷標志寄存器第24頁/共30頁

92HMPAGE存儲器分頁寄存器93HCADDR配置地址寄存器94HCDATA配置數(shù)據(jù)寄存器95HMCON存儲器控制寄存器98HSCON0串口0控制寄存器99HSBUF0串口0數(shù)據(jù)緩沖器9AHSPICON(I2CCON)SPI控制寄存器(I2C控制器)9BHSPIDATA(I2CDATA)SPI數(shù)據(jù)寄存器(I2C數(shù)據(jù)寄存器)9CHSPIRCON(I2CCMEN)SPI接收控制寄存器(I2C控制寄存器)9DHSPITCON(I2CSTAT)SPI發(fā)送控制寄存器(I2C狀態(tài)寄存器)9EHSPISTARTSPI緩沖器起始地址9FHSPIENDSPI緩沖器結(jié)束地址A0HP2P2口寄存器A1HPWMCONPWM控制寄存器A2HPWMLOW/TONELOWPWM低字節(jié)/音調(diào)低字節(jié)A3HPWMHI/TONEHIPWM高字節(jié)/音調(diào)高字節(jié)A5HPAI輔助中斷掛起寄存器A6HAIE輔助中斷允許寄存器A7HAISTAT輔助中斷狀態(tài)寄存器A8HIE中斷允許寄存器特殊功能寄存器（2）第25頁/共30頁特殊功能寄存器（3）A9HBPCON斷電控制寄存器AAHBPL斷點低字節(jié)地址ABHBPH斷點高字節(jié)地址ACHP0DDRLP0數(shù)據(jù)流向寄存器低字節(jié)ADHP0DDRHP0數(shù)據(jù)流向寄存器高字節(jié)AEHP1DDRLP1數(shù)據(jù)流向寄存器低字節(jié)AFHP1DDRHP1數(shù)據(jù)流向寄存器高字節(jié)B0HP3P3口寄存器B1HP2DDRLP2數(shù)據(jù)流向寄存器低字節(jié)B2HP2DDRHP2數(shù)據(jù)流向寄存器高字節(jié)B3HP3DDRLP3數(shù)據(jù)流向寄存器低字節(jié)B4HP3DDRHP3數(shù)據(jù)流向寄存器高字節(jié)B5HDACL*DAC數(shù)據(jù)低字節(jié)B6HDACH*DAC數(shù)據(jù)高字節(jié)B7HDACCON*DAC控制寄存器B8HIP中斷優(yōu)先級寄存器C0HSCON1串口1控制寄存器C1HSBUF1串口1數(shù)據(jù)緩沖器C6HEWU空閑模式喚醒允許寄存器C7HSYSCLK系統(tǒng)時鐘分頻寄存器第26頁/共30頁特殊功能寄存器（4）C8HT2CON定時器2控制寄存器CAHRCAP2L定時器2捕捉寄存器低字節(jié)CBHRCAP2H定時器2捕捉寄存器高字節(jié)CCHTL2定時器2的低字節(jié)CDHTH2定時器2的高字節(jié)D0HPSW程序狀態(tài)字寄存器D1HOCLADC失調(diào)校準寄存器低字節(jié)D2HOCMADC失調(diào)校準寄存器中間字節(jié)D3HOCHADC失調(diào)校準寄存器高字節(jié)D4HGCLADC增益校準寄存器低字節(jié)D5HGCMADC增益校準寄存器中間字節(jié)D6HGCHADC增益校準寄存器高字節(jié)D7HADMUXADC多路開關(guān)寄存器D8HEICON中斷允許控制寄存器D9HADRESLADC轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器低字節(jié)DAHADRESMADC轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器中間字節(jié)DBHADRESHADC轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器高字節(jié)DCHADCON0ADC控制寄存器0DDHADCON1ADC控制寄存器1DEHADCON2ADC控制寄存器2DFHADCON3ADC控制寄存器3第27頁/共30頁特殊功能寄存器（5）E0HACC累加器E1HSSCON求和/移位寄存器控制寄存器E2HSUMR0求和寄存器0E3HSUMR1求和寄存器1E4HSUMR2求和寄存器2E5HSUMR3求和寄存器3E6HODACDAC失調(diào)寄存器E7HLVDCON低電壓檢測