九：8051单片机的存储器结构

/第九课：8051单片机的存储器结构MCS—51单片机在物理结构上有四个存储空间：1、片内程序存储器

2、片外程序存储器ﻫ3、片内数据存储器ﻫ４、片外数据存储器但在逻辑上，即从用户的角度上，８051单片机有三个存储空间:1、片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间（MOＶC)

2、256B的片内数据存储器的地址空间(MＯV）ﻫ３、以及6４Ｋ片外数据存储器的地址空间(MOVＸ）ﻫ在访问三个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令（具体我们在后面的指令系统学习时将会讲解），以产生不同的存储器空间的选通信号.程序内存ROＭ寻址范围:０000H~FFFFH容量64KB

EＡ=1，寻址内部ROＭ;EA=0,寻址外部ROMﻫ地址长度:16位ﻫ作用:存放程序及程序运行时所需的常数.

七个具有特殊含义的单元是:

0００0Ｈ-—系统复位,PC指向此处;

0003Ｈ—-外部中断0入口ﻫ0０0BＨ—-Ｔ0溢出中断入口

００13H——外中断1入口ﻫ001BH--T1溢出中断入口ﻫ00２3H——串口中断入口

００2ＢＨ--T2溢出中断入口内部数据存储器RAM

物理上分为两大区:00H~7FH即１28B内RＡＭ和SFＲ区.

作用：作数据缓冲器用。

ﻫ下图是8051单片机存储器的空间结构图程序存储器

一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，还需要它们运行的软件，其实微处理器并不聪明，它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中,俗称只读程序存储器（ROM)。程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令.其实程序和数据一样，都是由机器码组成的代码串。只是程序代码则存放于程序存储器中.ﻫ

MＣS—51具有6４ｋB程序存储器寻址空间，它是用于存放用户程序、数据和表格等信息。对于内部无ROM的80３１单片机,它的程序存储器必须外接，空间地址为64ｋB,此时单片机的端必须接地。强制CPＵ从外部程序存储器读取程序.对于内部有ＲOＭ的8051等单片机，正常运行时，则需接高电平，使CPU先从内部的程序存储中读取程序，当PC值超过内部ＲOM的容量时,才会转向外部的程序存储器读取程序。

当=１时,程序从片内ＲOM开始执行，当PC值超过片内ＲOM容量时会自动转向外部ROＭ空间.

当＝0时，程序从外部存储器开始执行，例如前面提到的片内无ROM的８03１单片机,在实际应用中就要把8031的引脚接为低电平.

8051片内有４kB的程序存储单元，其地址为0０００H-0FFFＨ，单片机启动复位后，程序计数器的内容为0０00Ｈ，所以系统将从00０0Ｈ单元开始执行程序。但在程序存储中有些特殊的单元，这在使用中应加以注意:ﻫ

其中一组特殊是０000H-000２H单元，系统复位后,PＣ为００00H，单片机从０００0H单元开始执行程序，如果程序不是从0000H单元开始，则应在这三个单元中存放一条无条件转移指令,让CＰU直接去执行用户指定的程序。ﻫ

另一组特殊单元是0003H-002AH，这40个单元各有用途，它们被均匀地分为五段,它们的定义如下:

0０03Ｈ—０0０AH

外部中断0中断地址区。

000ＢＨ—0012H

定时/计数器０中断地址区。ﻫ

00１3H—001AH

外部中断1中断地址区.

00１BＨ—002２Ｈ

定时/计数器1中断地址区.ﻫ

002３H—０02AH

串行中断地址区。

可见以上的40个单元是专门用于存放中断处理程序的地址单元，中断响应后,按中断的类型，自动转到各自的中断区去执行程序。从上面可以看出，每个中断服务程序只有８个字节单元，用8个字节来存放一个中断服务程序显然是不可能的。因此以上地址单元不能用于存放程序的其他内容,只能存放中断服务程序。但是通常情况下,我们是在中断响应的地址区安放一条无条件转移指令，指向程序存储器的其它真正存放中断服务程序的空间去执行,这样中断响应后，CＰＵ读到这条转移指令，便转向其他地方去继续执行中断服务程序。下图是ROM的地址分配图:

从上图中大家可以看到，0000H—0002H，只有三个存储单元，3个存储单元在我们的程序存放时是存放不了实际意义的程序的,通常我们在实际编写程序时是在这里安排一条OＲG指令，通过ＯRG指令跳转到从0０33Ｈ开始的用户RＯM区域，再来安排我们的程序语言。从００３３开始的用户ＲOM区域用户可以通过OＲG指令任意安排,但在应用中应注意，不要超过了实际的存储空间，不然程序就会找不到。数据存储器

数据存储器也称为随机存取数据存储器。数据存储器分为内部数据存储和外部数据存储。MCS-51内部RＡM有１28或25６个字节的用户数据存储（不同的型号有分别）,片外最多可扩展64KＢ的ＲＡM,构成两个地址空间,访问片内ＲAM用“MＯV”指令,访问片外RAM用“MOVX”指令。它们是用于存放执行的中间结果和过程数据的。MCS-５1的数据存储器均可读写,部分单元还可以位寻址.

MCＳ—5１单片机的内部数据存储器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间，即：

数据存储器空间(低128单元）；ﻫ特殊功能寄存器空间（高128单元)；

这两个空间是相连的，从用户角度而言,低12８单元才是真正的数据存储器。下面我们就来详细的与大家讲解一下：低1２８单元：

片内数据存储器为8位地址,所以最大可寻址的范围为２５6个单元地址，对片外数据存储器采用间接寻址方式，R0、R1和ＤＰＴR都可以做为间接寻址寄存器,R0、R1是８位的寄存器,即R0、Ｒ1的寻址范围最大为25６个单元，而DＰTＲ是1６位地址指针,寻址范围就可达到64KB。也就是说在寻址片外数据存储器时,寻址范围超过了256B，就不能用Ｒ0、R1做为间接寻址寄存器,而必须用DＰＴR寄存器做为间接寻址寄存器.从上图中我们可以看到,8051单片机片内RAM共有25６个单元（00Ｈ-ＦFＨ)，这２56个单元共分为两部分。其一是地址从00H—7FH单元(共128个字节)为用户数据ＲAM.从80H—FＦH地址单元（也是128个字节）为特殊寄存器（SFR）单元。从图１中可清楚地看出它们的结构分布。１、通用寄存器区(0０H-1FH）

在00Ｈ—1ＦＨ共32个单元中被均匀地分为四块，每块包含八个８位寄存器，均以R0—Ｒ7来命名，我们常称这些寄存器为通用寄存器。这四块中的寄存器都称为R0—R7，那么在程序中怎么区分和使用它们呢？聪明的IＮTEL工程师们又安排了一个寄存器—-程序状态字寄存器（PSW)来管理它们，ＣPＵ只要定义这个寄存的PＳＷ的Ｄ３和D4位(RS0和RＳ1），即可选中这四组通用寄存器。对应的编码关系如下表所示。惹程序中并不需要用4组，那么其余的可用做一般的数据缓冲器,CPＵ在复位后，选中第０组工作寄存器。组RS1

ＲS０R0R1R2R3R4R5R6R70１230

０0

11

０1

1００H08H10H１8H01H０9H1１H1９H０2H0AＨ12H1ＡH03H0BH１3H1BH０4Ｈ0ＣH１4H１CH05H0DH15H１DＨ0６H0EH16H1EH0７Ｈ0FH1７H1FＨ２、位寻址区(20Ｈ－2FH)ﻫ片内ＲAＭ的20H-２FH单元为位寻址区,既可作为一般单元用字节寻址，也可对它们的位进行寻址。位寻址区共有16个字节，1２８个位，位地址为00H—７ＦH.位地址分配如下表所示：RＡM位寻址区地址表单元地址MSB

位地址

LSB

２FH7FＨ７EＨ7DH７ＣH7BＨ7ＡH79Ｈ78Ｈ

2ＥH7７H76H75Ｈ74H73H72H71Ｈ70H

2DH6ＦH６ＥH６DＨ６CH6BH6AH69H6８H

２CＨ6７H６6H65H64H63H６2Ｈ６1H6０Ｈ

2ＢH５FH5EH5DH5ＣH5ＢＨ５AH5９Ｈ5８H

２ＡＨ57H56H55H54H53H5２H51H50Ｈ

29H4ＦH４EH4DＨ4CH4BＨ4AH49H48Ｈ

２8H47H46H45H44Ｈ4３H42H4１H4０Ｈ

２7H3FＨ３ＥH3DＨ3CH3BH3ＡＨ3９H38H

2６H37H36Ｈ３５H34H3３H32H31H30H

25H2ＦH２EＨ2ＤH2CＨ2BH2AH29H２8H

24H27H26Ｈ25H2４H2３Ｈ2２Ｈ2１H20H

23H１FH１EＨ1DH1CH1BH1AH19Ｈ１8Ｈ

22Ｈ１7H１6H１5H14H１３H12H11H10Ｈ

２１H0FH０EH0DＨ0CH0BＨ0AH0９H08H

２0Ｈ０7H０6H05H０４H03Ｈ0２H01Ｈ00H

CPU能直接寻址这些位,执行例如置“1”、清“0”、求“反”、转移,传送和逻辑等操作。我们常称MＣＳ—５1具有布尔处理功能，布尔处理的存储空间指的就是这些为寻址区。3、用户RAM区（３0H-7ＦＨ）

在片内ＲAＭ低1２8单元中，通用寄存器占去３2个单元，位寻址区占去１6个单元，剩下的80个单元就是供用户使用的一般RAM区了,地址单元为30Ｈ－7