【大學(xué)課件】單片機(jī)存儲(chǔ)器 堆棧、SFR

單片機(jī)存儲(chǔ)器：堆棧和SFR歡迎學(xué)習(xí)單片機(jī)存儲(chǔ)器課程。本次我們將深入探討堆棧和特殊功能寄存器（SFR）的重要性及其在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。單片機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)概述1程序存儲(chǔ)器（ROM）2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）3特殊功能寄存器（SFR）單片機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)包括三個(gè)主要部分。每個(gè)部分都有其獨(dú)特的功能和特性，共同構(gòu)成了單片機(jī)的完整存儲(chǔ)系統(tǒng)。程序存儲(chǔ)器（ROM）非易失性存儲(chǔ)用于存儲(chǔ)程序代碼和常量數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。只讀特性通常情況下，ROM內(nèi)容在運(yùn)行時(shí)不可修改，確保程序的穩(wěn)定性。容量較大相比RAM，ROM通常有更大的存儲(chǔ)容量，可存儲(chǔ)復(fù)雜的程序。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）易失性存儲(chǔ)用于存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)和變量，斷電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失。讀寫操作可以隨時(shí)讀取和寫入數(shù)據(jù)，適合存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。容量較小相比ROM，RAM容量通常較小，需要合理規(guī)劃使用。特殊功能寄存器（SFR）控制功能用于控制單片機(jī)的各種外圍設(shè)備和功能模塊。狀態(tài)監(jiān)測(cè)反映單片機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)和運(yùn)行情況。數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)CPU與外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。堆棧的功能與作用臨時(shí)存儲(chǔ)用于暫存程序運(yùn)行時(shí)的重要數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)恢復(fù)按照后進(jìn)先出的原則，方便數(shù)據(jù)的存取。支持嵌套允許多層子程序調(diào)用和中斷嵌套。堆棧指針SP的使用1初始化系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SP通常指向預(yù)定義的起始地址。2自動(dòng)更新壓棧時(shí)SP自增，彈棧時(shí)SP自減，無(wú)需手動(dòng)調(diào)整。3越界檢測(cè)程序員需要注意SP的值，防止堆棧溢出或下溢。壓棧和彈棧操作壓棧（PUSH）將數(shù)據(jù)存入堆棧，SP值增加。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)暫存在堆棧中，等待使用。彈棧（POP）從堆棧取出數(shù)據(jù)，SP值減少。堆棧中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)內(nèi)部RAM堆棧通常位于內(nèi)部RAM的高地址區(qū)域。字節(jié)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位存儲(chǔ)，8位單片機(jī)每次壓棧一個(gè)字節(jié)。地址遞減堆棧從高地址向低地址增長(zhǎng)，SP指向棧頂。堆棧的溢出與下溢堆棧溢出當(dāng)壓棧操作超出堆棧的最大容量時(shí)發(fā)生?？赡軐?dǎo)致數(shù)據(jù)覆蓋和程序錯(cuò)誤。堆棧下溢當(dāng)堆棧為空時(shí)繼續(xù)執(zhí)行彈棧操作?？赡軐?dǎo)致讀取錯(cuò)誤數(shù)據(jù)和程序異常。堆棧的應(yīng)用-子程序調(diào)用1調(diào)用子程序?qū)⒎祷氐刂穳喝攵褩！?執(zhí)行子程序完成特定功能。3返回主程序從堆棧彈出返回地址，繼續(xù)執(zhí)行。堆棧的應(yīng)用-中斷處理1保存現(xiàn)場(chǎng)中斷發(fā)生時(shí)，將當(dāng)前程序狀態(tài)壓入堆棧。2執(zhí)行中斷服務(wù)程序處理中斷事件。3恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷結(jié)束后，從堆?；謴?fù)原程序狀態(tài)。堆棧的應(yīng)用-遞歸算法1函數(shù)調(diào)用自身2參數(shù)和返回地址入棧3達(dá)到終止條件4逐級(jí)返回，出棧堆棧在遞歸算法中起著關(guān)鍵作用，支持函數(shù)的多層嵌套調(diào)用。SFR寄存器簇的組成SFR寄存器簇包含多種功能寄存器，每個(gè)都有特定用途。各類SFR寄存器的作用CPU控制如PSW，控制CPU運(yùn)行狀態(tài)。內(nèi)存管理如DPTR，用于內(nèi)存尋址。外設(shè)控制如TCON，控制定時(shí)器和外部中斷。位尋址和字節(jié)尋址SFR位尋址SFR可以對(duì)寄存器中的單個(gè)位進(jìn)行操作，如設(shè)置或清除標(biāo)志位。字節(jié)尋址SFR只能對(duì)整個(gè)字節(jié)進(jìn)行讀寫操作，通常用于數(shù)據(jù)傳輸。常用SFR寄存器的使用ACC存儲(chǔ)算術(shù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果。PSW反映CPU的工作狀態(tài)。DPTR用于間接尋址和表查找。SP指向堆棧頂部。ACC累加器及其應(yīng)用算術(shù)運(yùn)算存儲(chǔ)加減乘除等運(yùn)算的結(jié)果。邏輯運(yùn)算進(jìn)行與、或、非等位操作。數(shù)據(jù)傳輸作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站。PSW程序狀態(tài)字寄存器進(jìn)位標(biāo)志（CY）反映算術(shù)運(yùn)算是否產(chǎn)生進(jìn)位。零標(biāo)志（Z）指示運(yùn)算結(jié)果是否為零。奇偶標(biāo)志（P）反映ACC中1的個(gè)數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。DPTR數(shù)據(jù)指針寄存器1間接尋址用于訪問外部RAM和ROM。2表查找在程序存儲(chǔ)器中查找常量表。3地址計(jì)算用于復(fù)雜的地址計(jì)算操作。SP堆棧指針寄存器初始化上電復(fù)位后，SP通常指向預(yù)定義地址。壓棧SP自增，指向新的棧頂。彈棧SP自減，恢復(fù)到上一個(gè)棧頂。IE中斷使能寄存器全局中斷使能控制所有中斷的總開關(guān)。外部中斷使能控制外部中斷INT0和INT1。定時(shí)器中斷使能控制定時(shí)器T0和T1中斷。串行口中斷使能控制串行通信中斷。IP中斷優(yōu)先級(jí)寄存器1高優(yōu)先級(jí)中斷2低優(yōu)先級(jí)中斷3默認(rèn)優(yōu)先級(jí)IP寄存器用于設(shè)置各中斷源的優(yōu)先級(jí)，確保重要中斷能夠及時(shí)響應(yīng)。TCON定時(shí)/計(jì)數(shù)控制寄存器定時(shí)器控制控制T0和T1的工作模式。中斷觸發(fā)設(shè)置外部中斷的觸發(fā)方式。標(biāo)志位反映定時(shí)器和中斷的狀態(tài)。SCON串行口控制寄存器1工作模式選擇設(shè)置串行通信的工作模式。2多處理器通信控制啟用或禁用多處理器通信功能。3接收使能控制串行接收功能的開啟和關(guān)閉。PCON電源控制寄存器空閑模式CPU停止工作，外設(shè)繼續(xù)運(yùn)行，降低功耗。掉電模式停止所有時(shí)鐘，進(jìn)入超低功耗狀態(tài)。波特率倍增用于串行通信波特率的調(diào)整。單片機(jī)存儲(chǔ)器綜合應(yīng)用結(jié)合堆棧和SFR，單片機(jī)可