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1.2.3 AT89C51的CPU结构
2012-11-13 10:25:50     我来说两句 
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嵌入式系统是以应用为中心、计算机技术为基础,软、硬件可剪裁,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。本书共6章:第1章介绍几种嵌入式处理器,包括8051单片机、AVR单片机、A...  立即去当当网订购

AT89C51单片机内部由微处理器、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)、并行I/O接口、串行I/O接口、定时器/计数器、中断系统和特殊功能寄存器(SFR)组成。这些部件通过片内单一总线连接而成,其结构仍然采用CPU加外围部件的模式,但CPU对各功能部件的控制方式是通过特殊功能寄存器集中控制,内部结构如图1-2所示。

?微处理器:8位CPU,是单片机的核心部件,由控制器和运算器组成,具有位寻址功能。

?数据存储器:片内128B存储容量,片外最多可扩展64KB。

?程序存储器:片内集成4KB的Flash存储器,片外最多可扩展64KB。

?并行I/O接口:P0、P1、P2、P3四组8位双向I/O接口。

?串行I/O接口:一个全双工UART(通用异步接收发送器)串行I/O口,具有4种工作模式,用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信。

?定时器/计数器:两个16位定时器/计数器,具有4种工作模式。

?中断系统:5个中断源,2级中断优先级中断控制器。

?特殊功能寄存器:21个特殊功能寄存器,离散分布在内部RAM的80H~FFH地址单元中。SFR反映了单片机的运行状态,CPU通过SFR实现对单片机内部各个部件的控制。


 

1.运算器

运算器主要对数据进行算术、逻辑和位操作运算,由算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)、累加器A、暂存器(TMP1和TMP2)及程序状态字(PSW)组成。

1)算术逻辑单元:支持对8位数据进行加、减、乘、除等基本算术操作,也能进行逻辑与、逻辑或、逻辑异或、循环、求补、清零等逻辑操作,同时还可对变量进行位操作。

2)累加器A:又可记为ACC,是CPU最常用的寄存器,在CPU运算时用于存放操作数或结果,同时CPU通过累加器A与外部存储器、I/O接口交换信息。

3)暂存器:负责在单片机进行各种运算时暂存数据,该过程对用户透明。

4)程序状态字:8位寄存器,用于存放程序运行的状态信息,可按位寻址,PSW中各状态位保存当前指令执行后的状态,表1-1说明了各标志的具体定义。


 

2.控制器

控制器用于识别指令,根据指令控制单片机的各个功能部件协调工作,从而使单片机能实现相应的功能。控制器由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、指令译码器(ID)、定时控制逻辑电路和振荡器(OSC)等组成。

程序计数器存放将要执行指令的地址,不可访问。程序顺序执行时,PC自动加1;程序跳转或调用子程序时,PC自动更改为指向转移目的地地址。

控制器大体工作流程是,先根据PC中的地址把将要执行的指令从存储器中取出,存放在指令寄存器中,然后指令译码器进行译码,定时控制逻辑电路与OSC协调工作,产生执行指令所需的全部时序信号。

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