端口

在复位状态下，所有的sfr为0，所有的p端口为1

  • p0端口： 39-52脚。可以作为通用数据io端口或者地址数据复用总线。作为通用io端口时，有8个ttl的负载，在和外部负载连接时需要外接一个上拉电阻。作为地址数据复用总线时，首先输出外部存储器的低八位地址，然后变成数据总线进行数据输入输出。
    当作为io端口时，控制=0，因此上面的三极管输出始终为0，因此需要一个上拉电阻提供信号，当下面三极管为0时，由上拉电阻提供电压，引脚值为1。当下面三极管为1时，电路直接从上拉电阻到接地，引脚值为0，这被称为漏极开路
    作为地址数据端口时，控制=1,因此mux连接上面的地址数据io。当地址或数据为1时，上面的三极管输出1，当地址或数据为0时，下面的三极管有效，对外输出为0.
    • 输入时需要先写1： 输入也就是读引脚，如果原来锁存器是0那么下面的三极管不连通，这样会有上拉电阻的干扰导致结果一定是1。因此先需要向锁存器输入1.
      mov a, #0ffh;
      mov p0, a; 向端口p0写1,共有8个输入端口
      ov a, p0;从p0口输入数据到a
      • 读引脚和读锁存器是不同的通道，凡是读-修改-写（读锁存器中的值，然后写回锁存器）的操作，cpu都是读锁存器中的值。
      • 为了提高电路可靠性，端口引脚和三极管之间需要加一个隔离电路或电阻。
  • p1端口： 1-8脚，单纯的i/o端口。，因为有内部上拉电阻所以不用再外接上拉电阻。
  • p2端口： 21-28脚，p2可以作为通用数据io和高八位地址总线口
  • p3端口： 10-17脚，通用io端口，多用途端口.作为多用途端口时锁存器为1，因为作为多用途端口时只有一个输出引脚，因此其他情况下代替输出功能始终为0，而串行输出端口的输出接到代替输出功能上。如果是通用io端口，则代替输出功能为1。
口线 定义 说明
P3.0 RXD 串行数据输入端口
P3.1 TXD 串行数据输出端口
P3.2 INT0 外部中断0输入口
P3.3 INT1 外部中断1输入口
P3.4 T0 计数器0外部信号
P3.5 T1 计数器1外部信号
P3.6 /WR 外部数据存储器写信号
P3.7 /RD 外部数据存储器读信号

程序存储器

存储器分为片内存储器和片外存储器，如果使用片外存储器则需要p0端口和p2端口。

我们可以通过EA端口确定从片内还是片外存储器开始执行。如果EA=0从片外开始执行。EA=1从片内开始执行，并且超过片内存储容量之后会自动跳转到片外存储器。

存储器上有6个单元不能随便使用：

  • 0000： 上电时pc指向的单元
  • 0003： 外部中断入口地址
  • 000b： 定时器t0中断入口地址
  • 0013： 外部中断/INT1入口地址
  • 001b： 定时器t1中断入口地址
  • 0023： 串行口接受传送中断入口地址

片内存储

如图所示为片内ram和rom结构。ram的低128位是通用存储器，高128位有特殊用途。

可以看到ram和rom有地址重叠，但是我们可以使用不同的指令访问ram和rom，因此没有地址冲突。

例如：mov a, 20h访问ram，而mov R0, #20h; movx a, @R0访问rom

ram低128字节的地址分布为：

位寻址区有16个byte, 即256个bit。而通过一些指令如setb可以设置这些bit的值，此时每一个bit代表一个地址。

SFR区存放了一些特殊用途的寄存器，通过这些寄存器可以改变cpu的状态

标识符 名称 地址
ACC 累加器，存放算术指令结果 E0
B B寄存器， 乘除法指令使用 F0
PSW 程序状态字 D0
SP 栈指针 81
DPTR 数据指针，有16位，可以分为DPH,DPL。用于访问片内和片外rom地址 83, 82
P0 端口0 80
P1 端口1 90
P2 端口2 A0
P3 端口3 B0
IP 中断优先级控制器 B8
IE 中断允许控制寄存器 A8
TMOD 定时器方式控制寄存器 89
TCON 定时器控制寄存器 88
TH0 定时器0初值寄存器高8位 8C
TL0 定时器0初值寄存器低八位 8A
TH1 定时器1初值寄存器高8位 8D
TL1 定时器1初值寄存器低8位 8C
SCON 串行口控制寄存器 98
SBUF 串行口数据缓冲器 99
PCON 电源控制寄存器 97

设备及控制

定时器

  • GATE: GATE=0,只要TR=1，计数器就开始工作。GATE=1,需要INT和TR同时为1才开始工作
  • C/T: =0时，计数为内部震荡频率的12分频，=1时，为T0和T1引脚的外部事件。
  • M1, M0: 用于选择计数模式

  • TF1, TF0: 计数器溢出时硬件自动置位TF=1，进入中断后有硬件自动清除
  • TR1，TR0: 控制计数器开始或停止工作
  • IE1, IE0: 单片机检测到INT引脚上有下降沿时，IE=1，进入中断服务程序自动清除
  • IT1, IT0: IT=1，下降沿时触发IE标志。IT=0, 低电平触发IE标志

定时器四种工作模式

  • 模式0： 13位计数器模式
    当计数器全1时，再来一个1就会触发中断
  • 模式1: 16位计数器模式
  • 模式2： 自动重装初始值模式
    每当产生溢出中断时会自动重装初始值
  • 模式3： 组合扩展模式
    重新组合两个定时器，将TL0和TH0变为两个独立的计数器。此时TL1和TH1无效，但是可以在转换为模式3前就运行自动装载模式，那么进入模式3后还会自动运行。
    • TH0的计数脉冲只能来自时钟，因此它只能处于定时模式。
      • TH0借用了TR1和TF1来为自己工作，并用TF1作为自己的溢出中断标志

串行接口

基本概念：

  • 字符帧： 也称为数据帧，它由起始位，数据位和停止位构成
  • 波特率： 每秒传输二进制数的个数
  • 异步通讯： 发送和接受互相独立，互不同步

相关寄存器：

  • 数据缓冲控制器SBUF
    SBUF是用来发送和接受数据的寄存器，SFR地址为99，在物理上分为发送和接受两个缓冲器。cpu写SBUF就是发送数据MOV SBUF, A,读SBUF就是接受数据MOV A, SBUF

  • 串行口控制器SCON（98H)

    SM0和SM1是操作模式选择位，共有四种模式
    | SM0 SM1 | 功能 | 波特率 |
    |-|-|-|
    | 0 0 | 同步移位寄存器模式,他会按序发送8bit数据 | fosc / 12 |
    | 0 1 | 8位异步通信UART | 可变 |
    | 1 0 | 9位异步通信UART | fosc / 64 || fosc / 32 |
    | 1 1 | 9位异步通信UART | 可变 |
    RI: 完成一帧数据接受的标志位，原始为0，完成后为1且申请中断
    TI: 完成一帧数据发送的标志位
    RB8: 9位模式中接收到的第9位数据
    TB8: 9位模式中发送的第9位数据
    REN： 允许接受位，REN=1时允许
    SM2: 第一个或第二个模式时，应设为0，否则无法接受中断。当为第二个或第三个模式时，如果SM2=0，则无论第9个数据是什么RI都会激活但不会产生中断。如果SM2=1,则第九位是0时不会激活，第九位是1激活RI且产生中断

    发送数据和接受数据过程

    START:
    CLR SCON.TI ;位清零
    数据送到累加器a，并修改数据区指针
    mov sbuf, a
    LOOP;
    wait(10)
    bne SCON.TI, 1, LOOP
    if not done goto START

    之所以有9位传输是因为最后一位可能是奇偶校验位，在这种情况下，必须让SM2=0.

    如果使用模式1，3，则需要启动定时器T1.并将模式调整为自动重装且使用fosc为定时源。计算公式为:$B = \frac{2^{SMOD}}{32} \times (fosc / 12) / [256 - (TH1)]$

中断

中断过程

中断遵循如下规则：

  1. 低级中断在响应执行过程中可以被高级中断覆盖
  2. 同时收到同一个级别的中断请求时，cpu响应中断源取决于cpu查询硬件顺序
  • 中断允许寄存器：
    • EA: 总允许位。EA=0，禁止一切中断
      • ES： 串行口中断允许位，=0禁止
      • ET1, ET0: T1, T0允许位
      • EX1, EX0: int中断允许位
  • 中断优先级寄存器IP：
    • PS: 串行口中断优先级
      • PT1, PT0: 定时器中断优先级
      • PX1, PX0: int中断优先级

中断的撤除