8051硬件结构

8051硬件结构

8051的片内主要包含以下的资源：

#1个8位的CPU（8位是指它一次性可进行8位数据的操作）

#4KB的内部ROM（在8051中，程序和一些表格数据是存放在ROM之中的，我们又把ROM称为程序存储器）

#128B的内部RAM（在8051中，数据是存放在RAM之中的，我们又把RAM称为数据存储器）

#4个8位的I/O口（P0—P3）

#2个16位的定时/计数器（T0和T1）

#1个串行通信口

片外可支持的最大寻址范围（RAM和ROM）都是64KB。

8051的引脚图，图中没有40引脚和20引脚，默认已经接好了电源和地。

端口0：P0口是双用途口，在元件最少化的设计中，该端口作为通用I/O口，而在有外部存储器的设计中，P0口是被用作多路 复用的数据总线和地址总线（地址总线的低8位）。

端口1：P1口是专用的I/O口，没有第二功能，仅作与外部设备的接口。

端口2：P2口是双用途口，在元件最少化的设计中，该端口作为通用I/O口，而在有外部存储器的设计中，P2口是被用作地址总线的高8位。

端口3：P3口是双用途口，可用作通用的I/O口，同时也具备第二功能。

8051有4个专用的总线控制信号。

#PSEN信号是位于29号引脚（低电平有效）的输出信号，用来控制启用外部的ROM。通常连接到EPROM的使能端（OE）。

#ALE信号位于30号引脚（地址锁存信号），8051正是通过它来实现多路复用。ALE的频率是时钟信号的1/6。

#EA信号位于31号引脚（外部访问），低电平的时候仅仅只访问外部ROM，高电平的时候从内部ROM开始访问，如果超过4KB，则自动跳转到外部ROM中去。

#RST信号位于9号引脚（复位信号），是8051的主复位信号。此引脚维持至少两个机器周期的高电平，8051将会被复位。使得系统重新启动。

VCC在40号引脚上，需要一个5V的电源。VSS在20号引脚上。

I/O口的内部结构：图中是P0口的某一个引脚内部结构图。看到8051具有读锁存器和读引脚两种能力。

大多数时候读引脚和读锁存器没有什么区别，但是有的情况下会不一样。比如在引脚外面外接了一个三极管。当我们输出高电平到三极管的基级使得三极管导通，这时候三极管导通，使得端口电压被拉低。导致读引脚和读锁存器得到的结果是不一样的。为了避免错误的判断引脚电平。我们在输入的时候将锁存器必须置1。

P0口内部无上拉电阻，在外接负载的时候需要在电路中加入上拉电阻。P1—P3内置了上拉电阻。

8051需要两个时钟周期来完成一个操作，我们称之为一个状态。6个状态的时间称为一个机器周期。因此，一个机器周期包含了12个时钟周期（振荡周期）。一般在12MHZ的频率下，一个机器周期的时间大约是1us。

微控制器的存储器特点：（和PC的区别）

（1）各寄存器和I/O口，以及外部设备的引脚是以内存映射的形式在存储器中。我们可以向访问存储器一样去访问它们。

（2）栈存储在内部RAM之中，而不像微处理器放在外部RAM中。

（我不懂什么是哈佛结构和冯诺依曼结构，也不去讨论MCS—51到底是属于那种结构。）

在8051中，内部数据存储器被分为了内部RAM和SFR（特殊功能寄存器）共计256B。只有低128B可以存放通用数据，高128B是特殊功能寄存器区。

工作寄存器组区：从00H——1FH是工作寄存器组。工作寄存器有4组，每组有8个。分别是R0——R7。

通用RAM：从30H——7FH这片空间是通用RAM，我们一般把堆栈放在这里。

可位寻址区：20H——2FH这片空间是可位寻址区，每个位都有它的位地址，从00H——7FH。

特殊功能寄存器：从80H——FFH这片空间是SFR区。我们知道51单片机有21个特殊功能寄存器。它并没有完全占据内部RAM的高128B。有些地方是空着的。我们需要特别注意这些SFR。因为我们对8051的操作，实质是对寄存器的操作。我们也只能是去操作寄存器。

从上面我们也都看出了8051的存储器的地址有大量的重合，那么我们该怎么去区分到底访问哪个空间。8051对于地址重合区域的访问方案是通过指令的不同来解决的。不同的指令表示了访问的空间是哪一个。