单片机课件2(51并口时序及XC866体系结构)

单片机原理及应用（2）51单片机并口及并口应用51单片机时序逻辑XC866体系结构单片机原理及应用（2）51单片机并口及并口应用51单片机的并行接口51单片机具有4组，每组8位，共32位并行接口，按“第二功能”不同，结构也稍有不同。P0口：并口/数据地址总线P1口：并行接口P2口：并口/地址高8位P3口：并口，每个引脚还有不同功能：RXD;TXD;INT0;INT1;T0;T1;WR;RD51单片机的并行接口51单片机具有4组，每组8位，共32位并标准并行接口电路框图引脚锁存器RD数据WR方向DIR（需要设定方向）三态门标准并行接口电路框图引脚锁存器RD数据WR方向DIR（需51单片机P1口引脚锁存器读寄存器数据WRQQVCCRT读引脚51单片机P1口引脚锁存器读寄存器数据WRQQVCCRT读引51单片机P0口引脚锁存器读寄存器数据WRQQVCCT多路器MUX地址/数据控制（H）读引脚51单片机P0口引脚锁存器读寄存器数据WRQQVCCT多路器51单片机P2口引脚锁存器RD数据WRQQVCCT多路器MUX地址/数据控制（H）R读引脚51单片机P2口引脚锁存器RD数据WRQQVCCT多路器MU51单片机P3口引脚锁存器RD数据WRQQVCCT第二输出功能第二输入功能读引脚51单片机P3口引脚锁存器RD数据WRQQVCCT第二输出功51单片机并口应用小结并口基本功能：只要写“1”到锁存器，就可以读取引脚数据。并口第二功能随指令变化：使用MOVX/MOVC指令时，P0/P2口自动切换到“地址、数据”方式P3口第二功能是“直通”的，可以直接输出：WR、RD、TXD,直接输入：INT0、INT1、T0、T1、RXD。由程序和电路直接相应(预先设定功能，采用相应指令）51单片机并口应用小结并口基本功能：只要写“1”到锁存器，就并口应用举例VCCR2kPx.xOUTVCC220LED继电器并口应用举例VCCR2kPx.xOUTVCC220LED继电单片机的时钟单片机工作的时间基准1．内部时钟方式：内部一个高增益反相放大器与片外石英晶体或陶瓷谐振器构成了一个自激振荡器。

晶体振荡器的振荡频率决定单片机的时钟频率。2.外部时钟方式：外部振荡器输入时钟信号。由于此时的外接引脚上没有晶振信号输入，内部的时钟电路将停振单片机的时钟单片机工作的时间基准89C51晶振电路电容：20～33pf（常：22pf）晶体：1.2～16MHZ（常：12M）XTL1XTL2XTL1XTL2外接时钟不接89C51晶振电路电容：20～33pf（常：22pf）XTL振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期1振荡周期：为单片机提供时钟信号的振荡源的周期。2.状态周期：是振荡源信号经二分频后形成的时钟脉冲信号。3．机器周期：通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。一个机器周期由12个振荡周期组成。4．指令周期：是指CPU执行一条指令所需要的时间。一个指令周期通常含有1～4个机器周期。以机器周期为单位：单周期、双周期和四周期指令。指令的运算速度和他的机器周期数有直接的关系振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期1振荡周期：为单片机提各种周期之间的关系P1P2S1振荡周期状态周期机器周期机器周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2各种周期之间的关系P1P2S1振荡周期状态周期机器周期机器周

MCS－51指令系统中，按他们的长度可以分为单字节指令、双字节指令和三字节指令。执行这些指令需要的时间是不同的。有下面几种形式：

·单字节指令单机器周期

·单字节指令双机器周期

·双字节指令单机器周期

·双字节指令双机器周期

·三字节指令双机器周期

·单字节指令四机器周期(如单字节的乘除法指令)

MCS－51指令系统中，按他们的长度可以分为单字节指令、指令时序指令时序时序要点：一个指令周期＝1，2或者4个机器周期一个机器周期＝12个晶振周期一个机器周期输出两个ALE脉冲即：ALE的输出频率fALE＝（1/6）fOSC如果使用晶振频率为12MHZ，则fALE＝2MHZ，指令执行时间＝1，2，4微秒。时序要点：一个指令周期＝1，2或者4个机器周期地址数据扩展电路地址数据扩展电路A8~A15A8~A15A8~A15A0~A7A0~A7A0~A7扩展后的地址数据时序P0D0~D7A0~A7D0~D7A0~A7D0~D7A0~A7ALEP2373出74LS373是一种“透明”的8D锁存器，当LE引脚为“高”时，输出＝输入。低电平时锁定数据。

Intel8282类似，但引脚不一样。不能用其它锁存器代替。A8~A15A8~A15A8~A15A0~A7A0~A7A0MCS-51访问外部程序存储器时序图MCS-51访问外部程序存储器时序图MCS-51访问外部数据存储器时序图MCS-51访问外部数据存储器时序图复位电路复位电路上电复位时序时间t上电电容充电复位结束，单片机工作大于24个晶振周期宽度(复位期）Vcc电容电压上电复位时序时间t上电电容充电复位结束，单片机工作大于24个复位后寄存器状态PC＝0000程序从0000开始执行PSW=0RS1,RS1=0，默认主程序使用寄存器组0SP=07一般需要更改堆栈栈底值P0~P3=FFH引脚输出高电平IE=0X000000B所有中断被关闭IP=0X000000B所有中断无优先级TMOD=00定时器T0,T1模式0……TCON=00定时器不工作…….SCON=00串行口默认使用方式0PCON=0XXX0000B无电源管理，无波特率2倍设置……其他如ACC;DPTR;TH0;TL0;TH1;TL1;SBUF等可以不关心。复位后寄存器状态PC＝0000程序从0000开始执行XC866-内核特性概述（1）两个时钟的机器周期结构最大1MB的外部数据存储器最大256B的内部数据存储器最大1MB的Flash或ROM程序存储器中断控制器:15个中断，4个优先级双数据指针XC866-内核特性概述（1）两个时钟的机器周期结构

XC866-内核特性概述（2）支持扩展的特殊功能寄存器（SFRs）省电模式（有效，空闲，低速，掉电）两个16位定时器（定时器0和定时器1）全双工串行接口（UART）支持Flash访问的等待状态程序存储器下载选择XC866-内核特性概述（2）支持扩展的特殊功能寄存器（XC866-CPU功能框图内核SFRALUUART外部数据存储器程序存储器内部数据存储器外部SFR寄存器接口乘法器/除法器定时器0/定时器1操作码译码器中断控制器状态机&省电16位寄存器&存储器接口操作码&立即寄存器fCCLK存储器等待Reset后继外部中断（IEN0,IEN1）外部中断非可屏蔽中断XC866-CPU功能框图内核SFRALUUART外部数据XC866指令存取执行图XC866指令存取执行图XC866外围结构XC866外围结构XC866引脚配置XC866引脚配置XC866的存储器结构内嵌FlashXC866-4FR包含16KB(12KB程序/4KB数据)Flash存储器XC866-2FR包含8KB(4KB程序/4KB数据)Flash存储器8KBBootROM程序存储器256B内部RAM数据存储器512B外部XRAM存储器可作为程序存储器(用MOVC指令访问)或外部数据存储器(用MOVX指令访问)128BSFR区域XC866的存储器结构内嵌FlashXC866存储器结构FFFFHF200HF000HE000HC000HB000HA000H3000H2000H1000H0000HFFFFHF200HF000H0000HBootROM8KBFlashBank34KBFlashBank24KBFlashBank14KBFlashBank04KBXRAM512B程序存储空间外部数据存储空间内部数据存储空间7FH00HFFH80H内部RAMSFR内部RAM间接寻址直接寻址XRAM512B用户模式下XC866的存储器结构XC866存储器结构FFFFHF200HF000HE000H程序存储器BootROM工作模式 1）执行0000H~1FFFH的BootROM代码 2）地址空间切换 3）进程从C00XH继续执行，并检查MBC、TMS和P0.0的值，进入相应的模式程序存储器BootROM工作模式地址空间交换示意图地址空间交换示意图XC866Flash存储器主要特点：通过UART在系统编程(ISP)在应用编程(IAP)纠错码(ECC)可动态纠正一页错误后台编程和擦除操作，使CPU负载最小支持擦除终止操作最小编程宽度为32字节最小擦除宽度为一个扇区每次读取一个字节3xCCLK周期的读取时间(包括一个等待状态)XC866Flash存储器主要特点：Flash存储器结构P-FlashBank24KbytesD-FlashBank4KbytesD-FlashBank4KbytesP-FlashBank14KbytesP-FlashBank04KbytesP-FlashBank04KbytesB000HA000H3000H2000H1000H0000H8Kbytes16KbytesXC866-2FRXC866-4FRFlash存储器结构P-FlashBank2D-FlashXC866Flash存储器（续）一体化的16KB(XC866-4FR)或8KB(XC866-2FR)嵌入式Flash闪存存储器用于存储程序或数据Flash阵列模块由4个4KB的Bank组成(8KB版本的由两个Bank组成)前面3个Bank(0,1and2)用于程序Flash第4个Bank(FlashBank3)作为数据Flash被划分为更多的物理扇区以提高擦除效率XC866Flash存储器（续）一体化的16KB(XC866XC866Flash存储器（续）4KBBank的体系结构:130条字线(包括用于配置扇区的2条字线)384条位线32x12bit写缓冲区每个编程周期写32个字节(1条字线)4KBBank的特征编程时间:2.2ms(典型值)擦除时间:120ms(典型值)读访问时间:100ns(最先值)XC866Flash存储器（续）4KBBank的体系结构:FlashBank分区扇区和页结构FlashBanks0,1和2的扇区划分(程序Flash)一个3.75KB扇区两个128B扇区FlashBank3的扇区划分(数据Flash)两个1KB扇区两个512B扇区

两个256B扇区四个128B扇区纠错码提高了数据的完整性(ECC)8bits数据扩展为12bits带纠错码数据检测并纠正1位错误的能力2位错误可以被检测但不能被纠正，可产生一个非可屏蔽中断使用汉明码修正算法FlashBank分区扇区和页结构FlashBank分区示意图扇区9:128-byte扇区8:128-byte扇区7:128-byte扇区6:128-byte扇区5:256-byte扇区4:256-byte扇区3:512-byte扇区2:512-byte扇区1:1-Kbyte扇区0:1-Kbyte扇区2:128-byte扇区1:128-byte扇区0:3.75-KbyteP-FlashD-FlashFlashBank分区示意图扇区9:128-byte扇区8XC866-RAM结构内部数据存储空间7FH00HFFH80H内部RAMSFR内部RAM间接寻址直接寻址XC866-RAM结构内部数据存储空间7FH00HFFH80XRAM的功能简介可做为外部程序存储器区使用

访问方式：DPTR间址寻址

使用的指令：MOVC可做为外部数据存储器使用

访问方式：DPRT间址或基址+间址寻址

基址存放在XADDRH中，间址使用Ri

使用的指令：MOVX

XRAM的功能简介可做为外部程序存储器区使用单片机课件2(51并口时序及XC866体系结构)SFR映射地址扩展在系统级通过映射进行地址扩展。通过设置位RMAP将SFR区扩展为大小相等的标准区和映射区，从而使可寻址的SFR个数扩展到256个。选择扩展地址区不由CPU指令直接控制，而是由位于地址8FH上的系统控制寄存器SYSCON0中的位RMAP来控制。置位SYSCON0中的RMAP，控制访问映射SFR区时；然而，对RMAP清零，控制访问标准SFR区。RMAP位必须由ANL或ORL指令清零/置位。SYSCON0的其余各位不应修改。SFR映射地址扩展在系统级通过映射进行地址扩展。通过设置位R单片机课件2(51并口时序及XC866体系结构)SFR映射地址扩展示意图模块1SFRs模块2SFRs模块nSFRs……FFH80HSYSCON0.RAMP模块(n+1)SFRs模块(n+2)SFRs模块mSFRs……FFH80H标准区(RMAP=0)映射区(RMAP=1)SFR数据(送至/来自CPU)内部数据存储器地址SFR映射地址扩展示意图模块1SFRs模块2SFRs模块SFR分页地址扩展在模块级通过分页的方式进一步扩展地址。由于256个SFR仍不能满足需求，因此某些外设采用内嵌局部地址扩展机制来增加可寻址的SFR数目。选择扩展地址区不由CPU指令直接控制，而是由模块分页寄存器MOD_PAGE