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关于51单片机存储空间的说明---它是如何存储程序和数据的呢?

51单片机 存储空间 作者:admin 来源:不详 发布时间:2018-05-18 13:51:16   浏览:5

 来源不详,看到了贴出来,想学嵌入式,刚入门嵌入式的,在学校没学明白51的朋友应该会受益。

在学校很少用到外扩ROM/RAM的情况,都是用C语言编程,不差空间,代码太大了,买个大ROM的芯片就行了。现在工作了,单位是做SoC的,采用了51的IP核,才算对51的代码/数据空间有了清晰的认识。

MCS-51使用哈弗结构,它的程序空间和数据空间是分开编址的,即各自有各自的地址空间,互不重叠。所以即使地址一样,但因为分开编址,所以依然要说哪一个空间内的某地址。而ARM(甚至是x86)这种冯诺依曼结构的MCU/CPU,它的地址空间是统一并且连续的,代码存储器/RAM/CPU寄存器,甚至PC机的显存,都是统一编址的,只是不同功能的存储器占据不同的地址块,各自为政。

好,说回MCS-51。

对于程序存储器,有片内和片外两部分。而且无论片内程序存储器,还是片外程序存储器,他们的地址是共享的。如果片内4k ROM的话,地址就是0x0000-0x0FFF,从0x1000-0xFFFF就是外部ROM的地址空间。可外部ROM的0x0000-0x0FFF的这一部分是否使用呢,这取决于单片机EA引脚的电平值。EA=1时就是使用内部ROM的这一部分,外部ROM的这一部分浪费不用;EA=0时就是使用外部ROM的这一部分,内部ROM浪费不用。从CODE段读取数据要使用汇编的MOVC指令,单片机会根据MOVC指令、EA状态、要读取的地址值,来自动地判断从什么存储器里取数据。

对于数据存储器,则分为内部数据存储器(IDATA/RAM)和外部数据存储器(XDATA)两个部分,但这两个存储器就不像code存储器那样共享地址空间的了。一般的8051芯片,内部RAM只有128B,从0x00-0x7F,而从0x80-0xFF则是SFR(CPU工作寄存器和各种外设寄存器都在此)的区域。对于8052来说,内部RAM有256B,所以0x80-0xFF是高128B的RAM在使用。可这部分不是SFR专用的吗?是SFR专用,但注意,SFR的访问只能使用“直接寻址方式”(使用特定的汇编指令来实现),区别就在这里。只有通过直接寻址访问的地址才是SFR,否则就是普通的RAM。至于外扩的RAM(XDATA),地址也是从0x0000-0xFFFF的,而且这里的0x0000和内部RAM的0x00是不同的,是完全独立的两个空间。他们的访问方法也是不同的。MCS-51使用MOVX指令,来读写XDATA区。而且,访问XDATA区,是需要DPTR寄存器来辅助的。因为只有DPTR才能装得下十六位的XDATA地址。

所以说,MCS-51读写IDATA区的速度是最快的,而且访问方法也是最多的。访问XDATA区的速度相对就要慢很多。MCS-51的堆栈要优先开辟在IDATA区中,并且在IDATA区中开辟的堆栈,可以使用栈指针寄存器SP来控制。如果栈实在太大,只能开辟在XDATA区中,那么CPU的SP寄存器就很难借力,只能由我们自己来构造堆栈结构和堆栈指针。既然外部程序空间和数据空间都是0-64K(0x0000-0xFFFF),那么我实际上可以为了省事/方便改写程序等原因,外部的CODE和DATA就可以共用一个可擦写存储器了(比如各种RAM什么可擦可写的)。比如系统有64K的外扩MEMORY,低32K我用作保存CODE,并让单片机在这32K之中读取程序运行,高32K我作为用户数据的保存处,完全可以。只是此时本来完全独立的CODE和DATA空间,因为在硬件芯片上共用了一个MEMORY,所以他们之间就可能互相影响了,程序就能自己改写程序了。比如0x0020处是一个指令,我通过MOVX把0x0020处改写了,那么再利用MOVC把0x0020处读取出来,数据就和原来不一样了。

容易混淆的症结在于,单片机存储空间是一个逻辑上的概念,是人为划分出来的两个相互独立的空间。而硬件电路上的MEMORY芯片则是现实中的概念,单片机的存储空间最终会落实在电路层面的芯片上,所以逻辑上的存储空间会因为物理上的电路连接而发生重叠。但是在逻辑层面上,这两个空间还是完全独立的。

附:各类存储空间名称的定义:

data:固定指前面0x00-0x7f的128个RAM,可以用a寄存器直接读写的,速度最快,生成的代码也最小。

idata:固定指前面0x00-0xff的256个RAM,其中前128和data的128完全相同,只是因为访问的方式不同。idata是用类似C中的指针方式访问的。汇编中的语句为:mov ACC,@Rx.(不重要的补充:c中idata做指针式的访问效果很好)xdata:外部扩展RAM,一般指外部0x0000-0xffff空间,用DPTR访问。pdata:外部扩展RAM的低256个字节,地址出现在A0-A7的上时读写,用movx ACC,@Rx读写。这个比较特殊,而且C51好象有对此BUG, 建议少用。但也有他的优点,具体用法属于中级问题,我不太会,所以这里不提。

看完下,HAPPY一天哦!

编辑:admin  最后修改时间:2018-05-18