嵌入式系统设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（3）用户自定义标志位F0（PSW.5） （或位相有减进）位时（，加若法D时3位）向或D借4位有（进减位法（时或）借，位则）C=，1，则否AC则=1C，=0否。则AC=0。
（4）工作寄存器组选择位RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）
（5）溢出标志位OV（PSW.2） （6）由奇硬偶件标置志位位或P清（零PSW.0） 带符号数若加A中减1运的算个：数为OV奇=1数表，示则产P生=1溢，出否，则OPV==00。表示运算正确，即无溢出产生
乘法：若积〉255， OV=1，否则OV=0。除法：除数为零，OV=1
2、控制器
（1）程序计数器PC 一个16位的专用寄存器，其内容表示下一条要执行的指令的地址。 系统复位后，PC=0000H，CPU便从这一固定的入口地址开始执行程序。
（2）堆栈指针ຫໍສະໝຸດ BaiduP 堆栈指针SP是一个8位的专用寄存器，用来存放栈顶的地址。SP总是
指向栈顶。 系统复位后，SP的初始化为07H （3）数据指针DPTR
一个16位的专用地址指针寄存器，主要用来存放16位地址，作为间 址寄存器使用。DPTR也可以分为两个8位的寄存器，即DPH（高8位字节） 和DPL（低8位字节）。
（4）指令寄存器、指令译码器和CPU定时控制 CPU从程序存储器内取出的指令首先要送到指令
（4）控制引脚
① RST/VPD（9脚） ② ALE/PROG（30脚） ③ （29脚）
片外程序存储器读选通信号输出端
④ （31脚） 片外程序存储器选用端
1：片内 0：片外
图3 MCS-51单片机的外部总线结构图
二、 MCS-51单片机的微处理器
CPU又称为微处理器，是单片机内部的核心部件，它决定了单 片机的重要功能特性。它由运算器和控制器两大部分组成。
寄存器，然后送入指令译码器，由指令译码器对指令 进行译码，即把指令转变成执行该指令所需要的电信 号，再通过CPU的定时和控制电路，发出特定的时序 信号，使计算机正确地执行程序所要求的各种操作。
3.CPU的时序
（1）振荡周期 振荡周期是指为单片机提供定时信号的振荡源的周期。
（2）状态周期 两个振荡周期为一个状态周期，用S表示。两个振荡周期作为两
嵌入式系统设计
第一讲 MCS-51单片机总体结构
本章从硬件上阐述MCS-51系列单片机的系统结构、工 作原理和应用中的一些技术问题。要求从应用的角度掌 握MCS-51单片机的功能、内部结构、外部引脚的意义、 主要的硬件资源、存储器系统结构等 。
一、总体结构 二、CPU 三、 存储器 四、硬件资源 五、辅助电路及时序
表 P3口第二功能
引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5
P3.6
P3.7
第二功能
RXD 串行口输入端 TXD 串行口输出端 外部中断0请求输入端，低电平有效 外部中断1请求输入端，低电平有效 T0 定时器/计数器0计数脉冲输入端 T1 定时器/计数器1计数脉冲输入端 外部数据存储器及I/O口写选通信号输出端，低电 平有效 外部数据存储器及I/O口读选通信号输出端，低电 平有效
包括P0口、P1口、P2口和P3口。
① P0口（P0.0～P0.7）：为双向8位三态I/O口 准双向输入/输出口（不扩展时）
地址总线低8位及数据总线分时复用口（扩展时） ② P1口（P1.0～P1.7）：为8位准双向I/O口 ③ P2口（P2.0～P2.7）：为8位准双向I/O口
准双向输入/输出口 地址总线高8位（扩展时） ④ P3口（P3.0～P3.7）：为8位准双向I/O口
个节拍分别称为节拍P1和P2节拍。 （3）机器周期 CPU执行一条指令的过程可以划分为若干个阶段，每一阶段
完成某一项基本操作，如取指令、存储器读/写等。通常把完成一个 基本操作所需要的时间称为机器周期。
一个机器周期包含6个状态周期
（4）指令周期 执行一条指令所占用的全部时间，它以机器周期为单位。
MCS-51系列单片机除乘法、除法指令是4机器周期指令外，其余都是 单周期指令和双周期指令。若用12MHz晶振，则单周期指令和双周期 指令的指令周期时间分别是1μs和2μs，乘法和除法指令为4μs。
1、 运算器 •算术逻辑单元ALU •累加器A和寄存器B •程序状态字PSW •布尔处理机
（1）进位标志C（PSW.7）
（2）辅在助执进行位某（些或算称术半运进算位类）、标逻志辑位运AC算（类PS指W.令6）时，可被硬件或软件 它表置示位两或个清8零位。数它运表算示，运低算4位结有果无是进否（有借进）位位或的借状位况。。如当果低在4最位高相加
一、 MCS-51单片机的总体结构
51子系列 基本型 MCS-51系列 单片机 52子系列
增强型
8031 —片内有无ROM或EPROM 8051 —4KB的ROM 8751 —4KB的EPROM
8032 —片内有无ROM或EPROM 8052 —8KB的ROM 8752 —8KB的EPROM
51子系列片内128B的RAM 52子系列片内256B的RAM
1、主要组成
图1 MCS-51单片的结构框图
2、引脚说明
HMOS工艺制造的MCS-51单片机大都采用40条引脚的双列直插式封装（DIP）
（1）主电源引脚 主电源引脚接入单片机的工作电源 VCC（40脚）：接+5V电源（直流电源正端） VSS（20脚）：接地（直流电源负端）
（2）时钟引脚（18、19脚）： （3）输入/输出引脚
程序存储器编址图
程序的6个特殊入口地址
程序地址空间原则上可由用户任意安排。
操作 复位 外部中断0 定时器/计数器0溢出中断 外部中断1 定时器/计数器1溢出中断 串行口中断
入口地址 0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H
2、 数据存储器
三、 MCS-51单片机的存储器
程序存储器
片内程序存储器 片外程序存储器
片内数据存储器 数据存储器
片外数据存储器
MCS-51单片机的程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）， 在使用上是严格区分的，不得混用。
1、程序存储器
程序存储器通常存放程序指令、常数及表格等，系统 在运行过程中不能修改其中的数据 。
（4）工作寄存器组选择位RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）
（5）溢出标志位OV（PSW.2） （6）由奇硬偶件标置志位位或P清（零PSW.0） 带符号数若加A中减1运的算个：数为OV奇=1数表，示则产P生=1溢，出否，则OPV==00。表示运算正确，即无溢出产生
乘法：若积〉255， OV=1，否则OV=0。除法：除数为零，OV=1
2、控制器
（1）程序计数器PC 一个16位的专用寄存器，其内容表示下一条要执行的指令的地址。 系统复位后，PC=0000H，CPU便从这一固定的入口地址开始执行程序。
（2）堆栈指针ຫໍສະໝຸດ BaiduP 堆栈指针SP是一个8位的专用寄存器，用来存放栈顶的地址。SP总是
指向栈顶。 系统复位后，SP的初始化为07H （3）数据指针DPTR
一个16位的专用地址指针寄存器，主要用来存放16位地址，作为间 址寄存器使用。DPTR也可以分为两个8位的寄存器，即DPH（高8位字节） 和DPL（低8位字节）。
（4）指令寄存器、指令译码器和CPU定时控制 CPU从程序存储器内取出的指令首先要送到指令
（4）控制引脚
① RST/VPD（9脚） ② ALE/PROG（30脚） ③ （29脚）
片外程序存储器读选通信号输出端
④ （31脚） 片外程序存储器选用端
1：片内 0：片外
图3 MCS-51单片机的外部总线结构图
二、 MCS-51单片机的微处理器
CPU又称为微处理器，是单片机内部的核心部件，它决定了单 片机的重要功能特性。它由运算器和控制器两大部分组成。
寄存器，然后送入指令译码器，由指令译码器对指令 进行译码，即把指令转变成执行该指令所需要的电信 号，再通过CPU的定时和控制电路，发出特定的时序 信号，使计算机正确地执行程序所要求的各种操作。
3.CPU的时序
（1）振荡周期 振荡周期是指为单片机提供定时信号的振荡源的周期。
（2）状态周期 两个振荡周期为一个状态周期，用S表示。两个振荡周期作为两
嵌入式系统设计
第一讲 MCS-51单片机总体结构
本章从硬件上阐述MCS-51系列单片机的系统结构、工 作原理和应用中的一些技术问题。要求从应用的角度掌 握MCS-51单片机的功能、内部结构、外部引脚的意义、 主要的硬件资源、存储器系统结构等 。
一、总体结构 二、CPU 三、 存储器 四、硬件资源 五、辅助电路及时序
表 P3口第二功能
引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5
P3.6
P3.7
第二功能
RXD 串行口输入端 TXD 串行口输出端 外部中断0请求输入端，低电平有效 外部中断1请求输入端，低电平有效 T0 定时器/计数器0计数脉冲输入端 T1 定时器/计数器1计数脉冲输入端 外部数据存储器及I/O口写选通信号输出端，低电 平有效 外部数据存储器及I/O口读选通信号输出端，低电 平有效
包括P0口、P1口、P2口和P3口。
① P0口（P0.0～P0.7）：为双向8位三态I/O口 准双向输入/输出口（不扩展时）
地址总线低8位及数据总线分时复用口（扩展时） ② P1口（P1.0～P1.7）：为8位准双向I/O口 ③ P2口（P2.0～P2.7）：为8位准双向I/O口
准双向输入/输出口 地址总线高8位（扩展时） ④ P3口（P3.0～P3.7）：为8位准双向I/O口
个节拍分别称为节拍P1和P2节拍。 （3）机器周期 CPU执行一条指令的过程可以划分为若干个阶段，每一阶段
完成某一项基本操作，如取指令、存储器读/写等。通常把完成一个 基本操作所需要的时间称为机器周期。
一个机器周期包含6个状态周期
（4）指令周期 执行一条指令所占用的全部时间，它以机器周期为单位。
MCS-51系列单片机除乘法、除法指令是4机器周期指令外，其余都是 单周期指令和双周期指令。若用12MHz晶振，则单周期指令和双周期 指令的指令周期时间分别是1μs和2μs，乘法和除法指令为4μs。
1、 运算器 •算术逻辑单元ALU •累加器A和寄存器B •程序状态字PSW •布尔处理机
（1）进位标志C（PSW.7）
（2）辅在助执进行位某（些或算称术半运进算位类）、标逻志辑位运AC算（类PS指W.令6）时，可被硬件或软件 它表置示位两或个清8零位。数它运表算示，运低算4位结有果无是进否（有借进）位位或的借状位况。。如当果低在4最位高相加
一、 MCS-51单片机的总体结构
51子系列 基本型 MCS-51系列 单片机 52子系列
增强型
8031 —片内有无ROM或EPROM 8051 —4KB的ROM 8751 —4KB的EPROM
8032 —片内有无ROM或EPROM 8052 —8KB的ROM 8752 —8KB的EPROM
51子系列片内128B的RAM 52子系列片内256B的RAM
1、主要组成
图1 MCS-51单片的结构框图
2、引脚说明
HMOS工艺制造的MCS-51单片机大都采用40条引脚的双列直插式封装（DIP）
（1）主电源引脚 主电源引脚接入单片机的工作电源 VCC（40脚）：接+5V电源（直流电源正端） VSS（20脚）：接地（直流电源负端）
（2）时钟引脚（18、19脚）： （3）输入/输出引脚
程序存储器编址图
程序的6个特殊入口地址
程序地址空间原则上可由用户任意安排。
操作 复位 外部中断0 定时器/计数器0溢出中断 外部中断1 定时器/计数器1溢出中断 串行口中断
入口地址 0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H
2、 数据存储器
三、 MCS-51单片机的存储器
程序存储器
片内程序存储器 片外程序存储器
片内数据存储器 数据存储器
片外数据存储器
MCS-51单片机的程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）， 在使用上是严格区分的，不得混用。
1、程序存储器
程序存储器通常存放程序指令、常数及表格等，系统 在运行过程中不能修改其中的数据 。