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8051 [2016/06/29 16:01] gongyu 创建 |
8051 [2018/09/11 17:18] (当前版本) group003 |
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| + | =====8051===== | ||
| 8051是一种8位元的单芯片微控制器，属于MCS-51单芯片的一种，由英特尔(Intel)公司于1981年制造。Intel公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，如Atmel、飞利浦、深联华等公司，相继开发了功能更多、更强大的兼容产品。 | 8051是一种8位元的单芯片微控制器，属于MCS-51单芯片的一种，由英特尔(Intel)公司于1981年制造。Intel公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，如Atmel、飞利浦、深联华等公司，相继开发了功能更多、更强大的兼容产品。 | ||
| 8051单芯片是同步式的顺序逻辑系统，整个系统的工作完全是依赖系统内部的时钟信号，用以来产生各种动作周期及同步信号。在8051单片机中已内建时钟产生器，在使用时只需接上石英晶体谐振器（或其它振荡子）及电容，就可以让系统产生正确的时钟信号。 | 8051单芯片是同步式的顺序逻辑系统，整个系统的工作完全是依赖系统内部的时钟信号，用以来产生各种动作周期及同步信号。在8051单片机中已内建时钟产生器，在使用时只需接上石英晶体谐振器（或其它振荡子）及电容，就可以让系统产生正确的时钟信号。 | ||
| + | =====技术发展===== | ||
| + | * Intel公司于1980年推出的MCS-51奠定了嵌入式应用的单片微型计算机的经典体系结构，但不久就放弃了进一步发展计划，并实施了8051的技术开放政策。在8051实现开放后,PHILIPS公司作为全球著名的电器商以其在电子应用系统的优势，着力发展80C51的控制功能及外围单元。将MCS-51的单片微型计算机迅速地推进到80C51的MCU时代，形成了可满足大量嵌入式应用的单片机系列产品。实现第一次飞跃。 \\ | ||
| + | * Flash ROM促使8051第2次飞跃, 当前，嵌入式系统普遍采用Flash ROM技术。Flash ROM的使用加速了单片机技术的发展。基于Flash ROM的ISP/IAP技术，极大地改变了单片机应用系统的结构模式以及开发和运行条件；而在单片机中最早实现Flash ROM技术的是ATMEL公司的AT89Cxx系列。 | ||
| + | * 内核化SoC的加速8051第3次飞跃, MCS-51典型的体系结构以及极好的兼容性，对于MCU不断扩展的外围来说，形成了一个良好的嵌入式处理器内核的结构模式。当前嵌入式系统应用进入SoC模式，从各个角度，以不同方式向SoC进军，形成了嵌入式系统应用热潮。在这个技术潮流中，8051又扮演了嵌入式系统内核的重要角色。在MCU向SoC过渡的数、模混合集成的过程中，ADI公司推出了ADμC8xx系列，而公司则实现了向SoC的C8051F过渡；在PLD向SoC发展过程中，Triscend公司在可配置系统芯片CSoC的E5系列中便以8052作为处理器内核。 | ||
| + | ===== 8051的结构组成 ===== | ||
| + | ====总体结构==== | ||
| + | * 8位CPU | ||
| + | * 布尔处理器 | ||
| + | * 4K字节的程序存储器（可外扩至64K） | ||
| + | * 128字节数据存储器（可外扩至64K） | ||
| + | * 特殊功能寄存器SFR | ||
| + | * 两个16位定时/计数器 | ||
| + | * 5个中断源、2个优先级的中断系统 | ||
| + | {{::8051介绍-总体结构.png|}} | ||
| + | ====CPU组成==== | ||
| + | 8051的CPU是一个8位的中央处理器，它的作用就是读入并分析每条指令，根据各条指令的功能控制单片机的各功能部件执行指定的操作。 \\ | ||
| + | CPU主要由以下几个部分组成： \\ | ||
| + | （1）运算器 \\ | ||
| + | 运算器由算术/逻辑运算单元ALU、累加器ACC、寄存器B、暂存寄存器、程序状态字寄存器PSW组成。 \\ | ||
| + | （2）控制器 \\ | ||
| + | 控制器由指令寄存器IR、指令译码及控制逻辑电路组成。 \\ | ||
| + | （3）其他寄存器 \\ | ||
| + | 程序计数器PC、数据指针DPTR、堆栈指针SP、工作寄存器R0~R7 \\ | ||
| + | {{::8051介绍-cpu结构组成.png?600|}} | ||
| + | ====存储器组织==== | ||
| + | 存储器分为两类，一类是随机存储器（RAM），CPU运行时随时进行数据读写，但是断电后数据丢失，用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间结果或用作堆栈，所以也叫数据存储器。另一类是只读存储器（ROM），写入数据后不会随意改写，掉电后信息保留不变，用来存放程序或常数，所以也叫程序存储器。 \\ | ||
| + | 8051有独立的数据存储器和程序存储器，而每一个存储器又分为片内存储器和片外存储器，之所以分片内和片外是因为8051核内部只有128字节的片内RAM和4K字节的片内ROM，这点资源相对于现在动辄上M字节的存储资源来说实在是少得可怜，远远不能满足越来越复杂的应用了，所以外扩存储器来解决。 \\ | ||
| + | （1）程序存储器 \\ | ||
| + | 8051的程序计数器PC是16位的计数器，所以能寻址64KB的程序存储器地址范围，允许用户程序调用或转向64KB的任意存储单元。只读的程序存储器有4K 字节大小的片内ROM和64K字节大小的外扩ROM。 \\ | ||
| + | 程序运行时，由EA引脚决定是运行片内ROM还是片外ROM。EA管脚接高电平时，CPU首先会在片内ROM取指令，当PC（程序计数器简称PC）的内容超过FFFH时会自动转到片外ROM中取指令，外部ROM从1000H开始编址。EA管脚接低电平时，单片机会自动转到片外ROM取指令（无视片内ROM）。外部ROM地址从1000H开始编址。 \\ | ||
| + | {{::8051介绍-片内rom和片外rom.gif?400|}} \\ | ||
| + | 程序存储器低端的一些地址被固定用作特定的入口地址。单片机复位和中断后会跳转到相应的地址。 \\ | ||
| + | {{::8051介绍-rom低端入口地址.gif?400|}} \\ | ||
| + | * 0000H：复位后的入口地址 | ||
| + | * 0003H：外部中断0的中断服务程序入口地址 | ||
| + | * 0008H：定时器0溢出中断服务程序入口地址 | ||
| + | * 0013H：外部中断1的中断服务程序入口地址 | ||
| + | * 0018H：定时器1溢出中断服务程序入口地址 | ||
| + | * 0023H：串口的中断服务程序入口地址 | ||
| + | （2）数据存储器 | ||
| + | 8051核有128字节的片内RAM，地址范围00H~7FH，可直接寻址，8052版本又在此基础上增加了80H~FFH的高128字节RAM，增加的这一部分RAM仅能采用间接寻址方式。片外RAM可以外扩到64K字节。 \\ | ||
| + | 片内RAM分为工作寄存器区、位寻址区、通用RAM区三部分。工作寄存器区位于片内低端00H~1FH共32个字节，分为4个工作寄存器组，每组8个单元。位寻址区共16个字节，对被寻址的位可以进行位操作。通用RAM区共80个字节，可做数据缓冲器使用。 \\ | ||
| + | {{::8051介绍-片内ram和片外ram.gif?400|}} \\ | ||
| + | {{::8051介绍-ram区划分.png?480|}} \\ | ||
| + | ====特殊功能寄存器（SFR）==== | ||
| + | SFR是一组特殊功能的寄存器，共21个，它们与RAM区统一编址，地址空间为80H~FFH | ||
| + | * 累加器（ACC），用于向ALU（运算单元）提供操作数 | ||
| + | * 寄存器B，用于乘除运算 | ||
| + | * 程序状态字寄存器（PSW），保存运算特征和处理器状态 | ||
| + | * 堆栈指针（SP），复位状态为07H | ||
| + | * 数据指针（DPTR），16位 | ||
| + | * 并行I/O口P0,P1,P2,P3 | ||
| + | * 串口数据缓冲器（SBUF） | ||
| + | * 串口控制寄存器（SCON） | ||
| + | * 串口波特率倍增寄存器（PCON） | ||
| + | * 中断允许寄存器（IE） | ||
| + | * 中断优先级控制寄存器（IP） | ||
| + | * 定时器T0初值寄存器（TH0,TL0），构成16位计数器 | ||
| + | * 定时器T1初值寄存器（TH1,TL1），构成16位计数器 | ||
| + | * 定时器工作方式寄存器（TMOD） | ||
| + | * 定时器控制寄存器（TCON） | ||
| ====引脚功能==== | ====引脚功能==== | ||
| 行 42: | 行 104: | ||
| 4、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。 | 4、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。 | ||
| - | ====技术发展==== | + | |
| - | - Intel公司于1980年推出的MCS-51奠定了嵌入式应用的单片微型计算机的经典体系结构，但不久就放弃了进一步发展计划，并实施了8051的技术开放政策。在8051实现开放后,PHILIPS公司作为全球著名的电器商以其在电子应用系统的优势，着力发展80C51的控制功能及外围单元。将MCS-51的单片微型计算机迅速地推进到80C51的MCU时代，形成了可满足大量嵌入式应用的单片机系列产品。实现第一次飞跃。 | + | |
| - | - Flash ROM促使8051第2次飞跃, 当前，嵌入式系统普遍采用Flash ROM技术。Flash ROM的使用加速了单片机技术的发展。基于Flash ROM的ISP/IAP技术，极大地改变了单片机应用系统的结构模式以及开发和运行条件；而在单片机中最早实现Flash ROM技术的是ATMEL公司的AT89Cxx系列。 | + | |
| - | - 内核化SoC的加速8051第3次飞跃, MCS-51典型的体系结构以及极好的兼容性，对于MCU不断扩展的外围来说，形成了一个良好的嵌入式处理器内核的结构模式。当前嵌入式系统应用进入SoC模式，从各个角度，以不同方式向SoC进军，形成了嵌入式系统应用热潮。在这个技术潮流中，8051又扮演了嵌入式系统内核的重要角色。在MCU向SoC过渡的数、模混合集成的过程中，ADI公司推出了ADμC8xx系列，而公司则实现了向SoC的C8051F过渡；在PLD向SoC发展过程中，Triscend公司在可配置系统芯片CSoC的E5系列中便以8052作为处理器内核。 | + | |