8098单片机的组成与指令

增量器
高字存储器/移位器 低字存储器/移位器
16 循环计数器
16 A
8
暂存寄存器
16 B
常数0,1,2
PSW高字节 16
17位ALU
8高 延时器
8低
图9.2 RALU逻辑结构
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9.2.1 寄存器算术/逻辑运算单元RALU（续2）
暂存寄存器用来存放参加运算的第二操作数（包括乘除法运算的 乘数或除数）。减法运算时，第二操作数（减数）能够变补输出，送 ALU的B输入端。
RAM
240
0EFH
内部寄存器阵列
9.3.1 内部存储器（续1）
3．内部RAM
在8098单片机内部设置有256个字节单元的RAM存储器。这些RAM 单元全部用作寄存器文件和专用寄存器组SFR，其地址映象如图9.6所示， 与存储器统一编址。在指令系统中内部寄存器采用8位地址编码 （00H~FFH），外部存储器采用16位地址编码（0000H~0FFFFH）。寄 存器算术/逻辑运算单元RALU可对所有寄存器文件和专用寄存器组直接 进行操作。专用寄存器组SFR的功能如表9.1所示。
N：负标志位。带符号数运算时，若结果为负，N置1， 否则清0。
V：溢出标志位。带符号数运算时，若结果溢出，V置1，否则清 0。
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9.2.5 程序状态标志寄存器PSW（续2）
VT：溢出陷井位，用来记录溢出标志位V的溢出状态。当运算 结果溢出，V置1时，VT也置1；V清0时，VT不清0，而要用专门的 清0指令CLR VT来清0。这样，VT标志就允许在一段相关运算结束 时测试可能出现的溢出。
存储控制器用来控制CPU对除寄存器文件和特殊功能寄存器 SFR之外所有存储器的访问。
它通过A总线和几条控制信号线与RALU联接，接收A总线 上送来的地址和控制信号，控制存储器的读/写操作。在存储控 制器中设置有一个从程序计数器PC，顺序执行程序时每次取指 令后自动增值，指示下一取指单元。这样，避免了频繁地从 RALU获取指令地址，提高了取指令的速度。只有执行跳转指 令或调用子程序时，才将RALU中主程序计数器中的地址通过A 总线送从程序计数器。
9.2.1 寄存器算术/逻辑运算单元RALU
9.2.2 CPU总线结构 9.2.3 寄存器文件与专用寄存器组SFR 9.2.4 存储控制器
9.2.5 程序状态标志寄存器PSW 9.2.6 时钟与定时三相发生器
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9.2.1 寄存器算术/逻辑运算单元RALU
寄存器算术/逻辑运算单元RALU的内部结构如图9.2所示，其 中包括算术/逻辑部件ALU、程序计数器PC、程序状态标志寄存器 PSW、循环计数器、暂存寄存器和两个寄存器/移位器。算术/逻辑 部件ALU有17位，其中数据占16位，符号占1位。程序计数器PC 辅有增量器，可自动实现增量功能。
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9.2 8098CPU内部结构与特点
8098CPU的结构如图图9.1(2)所示，主要包括寄存器算术/ 逻辑运算单元RALU、寄存器文件、指令寄存器及控制逻辑部 件等，没有专用累加器，其算术/逻辑运算在组成寄存器文件的 232个寄存器和专用寄存器（SFR）中进行。这样提高了数据处 理的能力，消除了使用专用累加器时出现的“瓶颈现象”。
00H~17H单元。这些单元各有特殊的功能，CPU对所有部件的控 制都是通过专用寄存器进行的。大多数专用寄存器读/写操作时 分别具有不同的用途。12H~14H为保留单元，用于未来器件的扩 展，用户不能进行读/写操作。
这些专用寄存器的功能如书中表9.1所示。
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9.2.4 存储控制器
4．内部ROM加密 8398/8798单片机可对内部8KB程序存储器ROM/EPROM
加密，以免非法窃取源程序。加密方式如表9.2所示，由芯片配 置寄存器CCR中的LOC0和LOC1确定。
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9.3.1 内部存储器（续2）
表9.2 内部ROM 加密方式
LOC1（CCR.7） LOC0（CCR.6）
0
0
0
1
1
0
1
1
保护
读和写保护 读保护 写保护 不保护
保密码存放在2020H~202FH单元中，在访问内部
ROM/EPROM时，只有送入的保密码与2020H~202FH单元中的内 容相同时被保护单元中的内容才能读出。
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9.3.1 内部存储器（续3）
0FFH
掉电保护
255
0F0H
C：进位标志位。加法运算时，若最高位有进位，C置1，否 则清0；减法运算时表示借位，若最高位有借位，C清0，否则置1。 在带进位的移位中，其状态由移入的数据决定。
ST：粘着标志位。在右移操作中，若有1移入进位位C，然后又从C中 移出，ST置1，否则清0。ST标志位可与C标志位一起控制右移后的舍入操 作。
9.12 引脚功能
9.13 指令系统的特点
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9.1 概 述
8098单片机是Intel公司于1988年推出的高性能准16位嵌入 式单片机，属MCS-96系列。其内部组成如图9.1所示，有1个16 位的中央处理器CPU、8KB只读存储器ROM/EPROM、232B 随机存取存储器RAM、4路带采样—保持电路的10位 A/D转换 器、2个4位和2个8位并行I/O接口、1个全双工串行通讯接口、1 路脉冲调宽输出PWM、4路高速输入通道(HSI)、6路高速输出 通道(HSO)、2个16位可编程定时器/计数器、1个16位程序监督 跟踪定时器、24个专用寄存器、8级中断系统以及时钟电路等。 另外，还有4个软件定时器。
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9.2.2 CPU总线结构
在8098单片机内部采用总线结构。其中地址总线8位，简称为A总 线（AB）。数据总线16位，简称为D总线（DB）。D总线只能在寄存 器算术/逻辑部件RALU与寄存器文件或专用寄存器之间进行数据传送， 而A总线既可用来传送地址，又可作为存储控制器的多重地址/数据总 线。
高速I/O
控制信号
P3口 数据/地址 总线
P4口
P0口 P1口
P2口/ALT
图9.1 8098单片机内部组成
HSI HSO 图9.1(2)
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9.1 概 述（续2）
在8098系列中还包括有8398和8798单片机。其中8398中设置有 8K可加密的ROM存储器，8798中设置有8K EPROM存储器，8098 内部没有程序存储器。其外部有48个引脚，采用双列直插式封装。 有100条指令，采用8种寻址方式，可对7种类型的数据进行操作。
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9.1 概 述（续1）
VREF ANGND
VPD
参考频率
A/D转换器
A--BUS 时钟发生器
8
8K字节 EPROM
采样 保持
多路 转换
CPU
监视跟踪 定时器
232字节 寄存器 文件
寄存器 CPU
D--16
PWM
串行口
波特率
发生器
P2口多路转换
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9.2.5 程序状态标志寄存器PSW（续1）
15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00 字节地
PSW Z N V VT C — I ST
（中断屏蔽寄存器）
址08H
图9.3 程序状态标志寄存器PSW
Z：零标志位。在算术/逻辑运算时若运算结果为0，Z置1，否则 清0。对于带进位加法（ADDC）和带借位减法（SUBC）指令，结果 非0时，Z清0，结果为0时Z不变。这样，可实现多精度计算。
寄存器/移位器暂存参加运算的操作数，并能在乘除法运算 或数据据规格化时实现移位操作。
低字寄存器/移位器仅在双倍字长数据移位操作时使用，而 高字寄存器/移位器无论在单字长或双字长数据操作时均使用。
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9.2.1 寄存器算术/逻辑运算单元RALU（续1）
16位DB
8位AB
程序计数器PC
2．内部ROM
在8398单片机内部设有8KB的ROM存储器，在8798单片机内部设 有8KB的EPROM存储器，地址范围为2000H~3FFFH。当外部存储器选 择引脚接高电平，且寻址范围在2000H~3FFFH之间时，从片内
ROM/EPROM中读取指令或数据，否则从外部存储器读取。
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9.3.1 内部存储器
9.3.2 系统总线与外部存储器访问
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9.3.1 内部存储器
1．存储器空间分布
8098单片机的存储器采用普林斯顿结构，将程序存储器与数据存储 器合为一体。存储器空间为64KB，其中0000H~00FFH和1FFEH~2080H 单元有专门用途，而其它单元既可存放数据，又可存放程序，也可作为 I/O映象存储区。8098单片机的存储器空间分布如图9.6所示。
在寄存器文件中，第18H－19H单元用作堆栈指示器，不能随存 取。寄存器文件与专用寄存器组按存储器单元统一编址，访问时的 地址由两个8位地址寄存器提供。
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9.2.3 寄存器文件与专用寄存器组SFR（续）
2．专用寄存器组SFR 专用寄存器也称为特殊功能寄存器，是指8098内部RAM的
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9.2.3 寄存器文件与专用寄存器组SFR
1．寄存器文件
寄存器文件是指8098内部RAM中的232个字节单元，可按 字节、字或双倍字进行读/写操作，而且每一个寄存器都可作为 累加器使用。寄存器文件的地址映象如图9.6(2)所示，为 18H~FFH。其中F0H~FFH单元为电源电压可降低使用的RAM 寄存器。这些寄存器文件可用来存放数据或地址，在存放16位 数据时，相邻的两个寄存器组成一个16位的字寄存器，其中偶 地址寄存器存放低位字节，奇地址寄存器存放高位字节。
在存储控制器中设置有一个4字节队列，用来对取出的指令 字节排队。
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9.2.5 程序状态标志寄存器PSW
程序状态标志寄存器PSW如表9.3所示，共有16位。其中低8位作为 中断屏蔽寄存器，用来设置各中断源的中断允许与禁止，第9位（I）是 CPU中断允许位，用来设置CPU的中断允许与禁止，1表示中断允许，0 表示中断禁止，中断屏蔽寄存器的字节地址为08H。其余各位作为程序 状态标志位，其作用如下：
第9章 8098单片机的组成与指令系统 特点
9.1 概 述
9.2 8098CPU内部结构与特点
9.3 存储器 9.4 并行I/O接口 9.5 中断控制 9.6 定时器
9.7 高速输入HSI与高速输出HSO
9.8 模拟输入 9.9 脉冲宽度调制PWM输出
9.10 串行I/O接口 9.11 复位与电源电压下降使用方式
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9.2.6 时钟与定时三相发生器（续1）
三相发生器 （三分频）
内部电路
XTAL1
8098 XTAL2
图9.4 CPU时钟电路
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9.2.6 时钟与定时三相发生器（续2）
XTAL1
A CLKOUT
B C
B-C
图9.5 CPU内部定时
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9.3 存储器
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9.2.6 时钟与定时三相发生器
（三分频）内部电路8098XTAL1XTAL2图9.4CPU时钟电路 定时时钟信号可由内部产生，也可由XTAL1引脚输入，其频率范 围为6~12MHZ。内部振荡电路由一个单级非门构成，与石英晶体配合 使用，可构成具有感抗特性的晶体振荡器，如图9.4所示。外接电容器 C1、C2通常取30PF左右。XTAL1A CLKOUTBCB-C图9.5CPU内部定时 晶体振荡器或外部输入的时钟信号经三分频后产生三相脉冲序列 A、B、C，如图9.5所示。各相中的每一个脉冲周期称为时钟周期，用 T表示，也称为状态周期。一个时钟周期包含三个振荡周期，时钟脉 冲的占空比为1:3。8098内部的大部分操作是由A相或B相或C相脉冲同 步。另外，A相脉冲可通过CLKOUT引脚输出。
循环计数器有5位，计数值为00H~1FH，在循环移位时计数。 延时电路用来将16位总线上的数据转换成2个8位数送A总线。 图中的常数是在进行某些运算时使用，譬如求补，执行加1指令， 地址自增等。 在RALU中所有寄存器均为16位或17位（包括1个符号位）。程序 执行时，指令通过A总线送入指令寄存器，经译码后由控制逻辑部件 产生一系列控制信号，控制单片机各部件的工作。指令执行后的结果 特征送程序状态标志寄存器PSW。