單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計(jì)數(shù)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如今運(yùn)用最為廣泛的就是C51單片機(jī)，其中典型的有80C51和89c51單片機(jī)。今天主要以C51單片機(jī)存儲器類型及存儲模式為中心而展開的話題。

　　1、80C51存儲器的結(jié)構(gòu)

　　程序存儲器尋址范圍為64KB（用ＰＣ或ＤＰＴＲ），片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器尋址范圍為256B，80H-FFH只能間接尋址，片外數(shù)據(jù)存儲器尋址范圍為64KB（DPTR、P2、@Ri）

　　圖1 80C51程序存儲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　圖2 80C51數(shù)據(jù)存儲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　2、程序存儲器及其操作

　　程序存儲器用來存放應(yīng)用程序和表格常數(shù)，設(shè)計(jì)中應(yīng)用根據(jù)要求選擇容量，其最大容量為64KB。單片機(jī)復(fù)位時，PC指針從0000H地址開始執(zhí)行，應(yīng)用程序的第一條指令的入口必須是0000H。程序存儲器中有一些固定的中斷入口地址，這些入口地址不得安放其他程序，而應(yīng)安放中斷服務(wù)程序，這些入口地址如表2.3所列。

　　表1 程序存儲器的固定中斷入口地址

　　程序存儲器的操作有：

　　（1）程序指令的自主操作：按PC指針順序操作。

　　（2）表哥常數(shù)的查表操作：用MOVC指令。

　　3、數(shù)據(jù)存儲器及其操作

　　3.1片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的結(jié)構(gòu)

　　數(shù)據(jù)存儲器的結(jié)構(gòu)如圖所示。

　　3.2片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的應(yīng)用特性

　　（1）復(fù)用特性：除工作寄存器、位尋址單元有固定空間外，其余沒有使用的都可作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

　　（2）復(fù)位特性：復(fù)位時SP=07H、PSW=00H，故棧底在07H，工作寄存器為0組。

　　（2）活動推棧：程序運(yùn)行中，SP可隨意設(shè)置。

　　3.3片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的操作

　　（1）直接尋址操作，如：

　　MOV 30H， #50H； 30H-#50H

　　（2）間接尋址操作，如：

　　MOV R0， #30H； 30H賦給R0

　　MOV A， @R0； A-（（R0））

　　（3）位地址空間操作，如：

　　SETB 00H； 20H的D0位置1

　　（4）工作寄存器的選擇操作，如：

　　MOV PSW， #18H； RS1、RS0置成11

　　（5）堆棧操作，如：

　　MOV SP， #70H； 棧底設(shè)在70H

　　3.4片外數(shù)據(jù)存儲器的操作

　　使用MOVX命令，只能與A交換數(shù)據(jù)。

　　（1）讀入數(shù)據(jù)

　　MOVX A， @TPDR

　　或

　　MOVX A， @Ri

　　（2）寫入數(shù)據(jù)

　　MOVX @TPTR， A

　　或

　　MOVX @Ri， A

　　例如：將片外567FH單元的數(shù)寫入累加器A中，用TPDR指針操作為：

　　MOV DPTR， #567FH

　　MOVX A， @DPTR

　　用R0間接尋址操作為：

　　MOV R0， #7FH

　　MOV P2， #56H

　　MOVX A， @R0

　　4．C51存儲類型《？XML:NAMESPACE PREFIX = O /》

　　對于在片外擴(kuò)充的接口，可以根據(jù)硬件形成的地址，用#define語句進(jìn)行定義，例如：

　　#define unsigned char xdata adAddr_at_0x2000；/*定義了片外接口地址為2000H*/

　　C51編譯器支持80C51及其派生系列的體系結(jié)構(gòu)，并提供對80C51所有存儲區(qū)的訪問。每個變量可以用表1中所列的存儲器類型明確地分配到指定的存儲空間。

　　表1 C51存儲類型與80C51存儲空間的關(guān)系

　　對內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的訪問比對外部數(shù)據(jù)存儲器的訪問快許多，因此應(yīng)當(dāng)將頻繁使用的變量放在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，而把較少使用的變量放在外部數(shù)據(jù)存儲器中。

　　下面用實(shí)例說明各種存儲器變量的聲明。

　　（1）程序存儲器變量：程序存儲器的數(shù)據(jù)不能修改，通常將跳轉(zhuǎn)向量或表格存放在該區(qū)，存儲器類型標(biāo)識符為code。

　　例如：unsigned char code text［］ = “ENTER PARAMETER”；

　　（2）直接尋址內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器變量：可在一個機(jī)器周期直接尋址，因此將常用的變量放在data區(qū)。存儲器類型標(biāo)識符為data。

　　例如：unsigned char data flag； /*聲明一個內(nèi)部直接尋址的無符號字節(jié)變量*/

　　（3）間接尋址內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器變量：用8位寄存器作為指針尋址內(nèi)部存儲器。存儲器類型標(biāo)識符為idata。

　　例如：unsigned char idata buffer［8］； /*聲明一個內(nèi)部間接尋址的無符號字節(jié)數(shù)組*/

　　（4）位尋址內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器變量：是內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的位尋址區(qū)，位變量對需要位操作的數(shù)據(jù)十分有用，其存儲器類型標(biāo)識符為bdata。

　　注意：位尋址變量應(yīng)聲明為全局變量，否則編譯將出錯。

　　例如：unsigned char bdata bStatue； /*定義可位尋址的位變量，在片內(nèi)RAM中*/

　　sbit statue_0 = bStatue^0； /*定義位變量bStatue的第三位的符號地址*/

　　bit數(shù)據(jù)類型可以用來訪問用bdata存儲器類型標(biāo)識聲明的變量的位。

　　外部數(shù)據(jù)存儲器的聲明與前面例子相似，這里不再說明。

　　如果變量聲明中遺漏存儲器類型標(biāo)識符，則自動選擇默認(rèn)的存儲器類型。默認(rèn)的存儲器類型應(yīng)用到所有全局變量、靜態(tài)變量、函數(shù)自變量和不能分配寄存器的自動變量。默認(rèn)的存儲器類型取決于編譯時的存儲器模式。這都是不同于一般C語言的地方。

　　5．C51的存儲器模式

　　存儲器模式確定了用于函數(shù)自變量、自動變量和無明確存儲類型變量的默認(rèn)存儲器類型。可用編譯器控制指令Small，Compact和Large指定編譯時的存儲器模式。用存儲器類型標(biāo)識符明確聲明一個變量，優(yōu)先于默認(rèn)存儲器類型。

　　（1）Small模式

　　所有變量默認(rèn)位于80C51內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，這和使用data存儲器類型標(biāo)識符明確聲明是相同的。該模式變量訪問非常有效，但所有數(shù)據(jù)對象和堆棧必須適合內(nèi)部RAM。因?yàn)槭褂玫亩褩？臻g決定于不同函數(shù)嵌套的深度，故對堆棧的尺寸要求嚴(yán)格。

　　（2）Compact模式

　　所有變量默認(rèn)位于外部數(shù)據(jù)存儲器的一頁（256B）內(nèi)，這和使用pdata存儲器類型標(biāo)識符明確聲明是相同的。地址高字節(jié)通常設(shè)置P2，編譯器無法設(shè)置這個端口，故必須在啟動代碼中手工設(shè)置。該模式能容納最多256B的變量，這個限制是用R0、R1間接尋址造成的。該模式的效率不如Small模式的效率，變量訪問速度不如Small模式的快，但比Large模式快。

　　（3）Large模式

　　所有變量默認(rèn)位于外部數(shù)據(jù)存儲器，這和使用xdata存儲器類型標(biāo)識符明確聲明是相同的。尋址使用數(shù)據(jù)指針（DPRT），變量訪問效率低，特別是對多字節(jié)變量，該模式的數(shù)據(jù)訪問比Small模式和Compact模式生成的代碼多。

　　一般經(jīng)常使用Small模式，它可生成最快、最緊湊和最有效的代碼。通常可以明確指定變量的存儲位置。僅當(dāng)使用Small模式時不適合應(yīng)用或操作才上升到Compact模式和Large模式。