單片機(jī)的特殊功能寄存器
單片機(jī)的內(nèi)部有ROM、有RAM、有并行I/O口,那么,除了這些東西之外,單片機(jī)內(nèi)部究竟還有些什么,這些個(gè)零碎的東西怎么連在一起的,讓我們來(lái)對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的寄存器作一個(gè)完整的功能分析吧!
下圖中我們能看出,在51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)CPU用來(lái)運(yùn)算、控制,有四個(gè)并行I/O口,分別是P0、P1、P2、P3,有ROM,用來(lái)存放程序,有RAM,用來(lái)存放中間結(jié)果,此外還有定時(shí)/計(jì)數(shù)器,串行I/O口,中斷系統(tǒng),以及一個(gè)內(nèi)部的時(shí)鐘電路。在一個(gè)51單片機(jī)的內(nèi)部包含了這么多的東西。
單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖>
對(duì)上面的圖進(jìn)行進(jìn)一步的分析,我們已知,對(duì)并行I/O口的讀寫(xiě)只要將數(shù)據(jù)送入到對(duì)應(yīng)I/O口的鎖存器就能了,那么對(duì)于定時(shí)/計(jì)數(shù)器,串行I/O口等怎么用呢?在單片機(jī)中有一些獨(dú)立的存儲(chǔ)單元是用來(lái)控制這些器件的,被稱(chēng)之為特殊功能寄存器(SFR)。事實(shí)上,我們已接觸過(guò)P1這個(gè)特殊功能寄存器了,還有哪些呢?看下表1
表1
下面,我們介紹一下幾個(gè)常用的SFR,看圖2。
ACC:累加器,常常用A表示。這是個(gè)什么東西,可不能從名字上理解,它是一個(gè)寄存器,而不是一個(gè)做加法的東西,為什么給它這么一個(gè)名字呢?或許是因?yàn)樵谶\(yùn)算器做運(yùn)算時(shí)其中一個(gè)數(shù)一定是在ACC中的緣故吧。它的名字特殊,身份也特殊,稍后我們將學(xué)到指令,能發(fā)現(xiàn),所有的運(yùn)算類(lèi)指令都離不開(kāi)它。
2、B:一個(gè)寄存器。在做乘、除法時(shí)放乘數(shù)或除數(shù),不做乘除法時(shí),隨你怎么用。
3、PSW:程序狀態(tài)字。這是一個(gè)很重要的東西,里面放了CPU工作時(shí)的很多狀態(tài),借此,我們能了解CPU的當(dāng)前狀態(tài),并作出對(duì)應(yīng)的處理。它的各位功能請(qǐng)看表2
下面我們逐一介紹sfr各位的用途
(1)CY:進(jìn)位標(biāo)志。用于表示Acc.7有否向更高位進(jìn)位。8051中的運(yùn)算器是一種8位的運(yùn)算器,我們知道,8位運(yùn)算器只能表示到0-255,如果做加法的話,兩數(shù)相加可能會(huì)超過(guò)255,這樣最高位就會(huì)丟失,造成運(yùn)算的錯(cuò)誤,怎么辦?最高位就進(jìn)到這里來(lái)。這樣就沒(méi)事了。
例:78H+97H(01111000+10010111)
(2)AC:輔助進(jìn)位標(biāo)志也叫半進(jìn)位標(biāo)志。 用于表示Acc.3有否向Acc.4進(jìn)位
例:57H+3AH(01010111+00111010)
(3)F0:用戶標(biāo)志位,由我們(編程人員)決定什么時(shí)候用,什么時(shí)候不用。
(4)RS1、RS0:工作寄存器組選擇位。這個(gè)我們已知了。
RS1、RS0 = 00 —— 0區(qū)(00H~07H)
RS1、RS0 = 01 —— 1區(qū)(08H~0FH)
RS1、RS0 = 10 —— 2區(qū)(10H~17H)
RS1、RS0 = 11 —— 3區(qū)(18H~1FH)
(5)0V:溢出標(biāo)志位。 表示Acc在有符號(hào)數(shù)算術(shù)運(yùn)算中的溢出,什么是溢出我們稍后再談吧。
(6)P:奇偶校驗(yàn)位:它用來(lái)表示ALU運(yùn)算結(jié)果中二進(jìn)制數(shù)位“1”的個(gè)數(shù)的奇偶性。若為奇數(shù),則P=1,不然為0。
例:某運(yùn)算結(jié)果是78H(01111000),顯然1的個(gè)數(shù)為偶數(shù),所以P=0。
4、DPTR(DPH、DPL):數(shù)據(jù)指針,能用它來(lái)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的任一單元,如果不用,也能作為通用寄存器來(lái)用,由我們自已決定如何使用。16位,由兩個(gè)8位寄存器DPH、DPL組成。主要用于存放一個(gè)16位地址,作為訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器(外RAM和ROM)的地址指針。
5、P0、P1、P2、P3:這個(gè)我們已經(jīng)知道,是四個(gè)并行輸入/輸出口的寄存器。它里面的內(nèi)容對(duì)應(yīng)著管腳的輸出。
6、SP:堆棧指針。(專(zhuān)用于指出堆棧頂部數(shù)據(jù)的地址。)
堆棧介紹:日常生活中,我們都注意到過(guò)這樣的現(xiàn)象,家里洗的碗,一只一只摞起來(lái),最晚放上去的放在最上面,而最早放上去的則放在最下面,在取的時(shí)候正好相反,先從最上面取,這種現(xiàn)象我們用一句話來(lái)概括:“先進(jìn)后出,后進(jìn)先出”。請(qǐng)大家想想,還有什么地方有這種現(xiàn)象?其實(shí)比比皆是,建筑工地上堆放的磚頭、材料,倉(cāng)庫(kù)里放的貨物,都是“先進(jìn)后出,后進(jìn)先出”,這實(shí)際是一種存取物品的規(guī)則,我們稱(chēng)之為“堆棧”。
在單片機(jī)中,我們也能在RAM中構(gòu)造這樣一個(gè)區(qū)域,用來(lái)存放數(shù)據(jù),這個(gè)區(qū)域存放數(shù)據(jù)的規(guī)則就是“先進(jìn)后出,后進(jìn)先出”,我們稱(chēng)之為“堆棧”。為什么需要這樣來(lái)存放數(shù)據(jù)呢?存儲(chǔ)器本身不是能按地址來(lái)存放數(shù)據(jù)嗎?對(duì),知道了地址的確就能知道里面的內(nèi)容,但如果我們需要存放的是一批數(shù)據(jù),每一個(gè)數(shù)據(jù)都需要知道地址那不是麻煩嗎?如果我們讓數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)地放置,那么我們只要知道第一個(gè)數(shù)據(jù)所在地址單元就能了(看圖2)如果第一個(gè)數(shù)據(jù)在27H,那么第二、三個(gè)就在28H、29H了。所以利用堆棧這種辦法來(lái)放數(shù)據(jù)能簡(jiǎn)化操作
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