單片機的幾個(gè)重要概念

隨著(zhù)電子技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機已深入地滲透到我們的生活中，許多電子愛(ài)好者開(kāi)始學(xué)習單片機知識，但單片機的內容比較抽象，相對電子愛(ài)好者已熟悉的模擬電路、數字電路，單片機中有一些新的概念，這些概念非?；疽灾劣谝话阕髡卟恍既フ?，教材自然也不會(huì )很深入地講解這些概念，但這些內容又是學(xué)習中必須要理解的，下面就結合本人的學(xué)習、教學(xué)經(jīng)驗，對這些最基本概念作一說(shuō)明，希望對自學(xué)者有所幫助。

一、總線(xiàn)：

我們知道，一個(gè)電路總是由元器件通過(guò)電線(xiàn)連接而成的，在模擬電路中，連線(xiàn)并不成為一個(gè)問(wèn)題，因為各器件間一般是串行關(guān)系，各器件之間的連線(xiàn)并不很多，但計算機電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，各器件之間的工作必須相互協(xié)調，所以就需要的連線(xiàn)就很多了，如果仍如同模擬電路一樣，在各微處理器和各器件間單獨連線(xiàn)，則線(xiàn)的數量將多得驚人，所以在微處理機中引入了總線(xiàn)的概念，各個(gè)器件共同享用連線(xiàn)，所有器件的8根數據線(xiàn)全部接到8根公用的線(xiàn)上，即相當于各個(gè)器件并聯(lián)起來(lái)，但僅這樣還不行，如果有兩個(gè)器件同時(shí)送出數據，一個(gè)為0，一個(gè)為1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是不允許的，所以要通過(guò)控制線(xiàn)進(jìn)行控制，使器件分時(shí)工作，任何時(shí)候只能有一個(gè)器件發(fā)送數據（可以有多個(gè)器件同時(shí)接收）。器件的數據線(xiàn)也就被稱(chēng)為數據總線(xiàn)，器件所有的控制線(xiàn)被稱(chēng)為控制總線(xiàn)。在單片機內部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元，這些存儲單元要被分配地址，才能使用，分配地址當然也是以電信號的形式給出的，由于存儲單元比較多，所以，用于地址分配的線(xiàn)也較多，這些線(xiàn)被稱(chēng)為地址總線(xiàn)。

二、數據、地址、指令：

之所以將這三者放在一起，是因為這三者的本質(zhì)都是一樣的──數字，或者說(shuō)都是一串‘0’和‘1’組成的序列。換言之，地址、指令也都是數據。指令：由單片機芯片的設計者規定的一種數字，它與我們常用的指令助記符有著(zhù)嚴格的一一對應關(guān)系，不可以由單片機的開(kāi)發(fā)者更改。地址：是尋找單片機內部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據，內部單元的地址值已由芯片設計者規定好，不可更改，外部的單元可以由單片機開(kāi)發(fā)者自行決定，但有一些地址單元是一定要有的（詳見(jiàn)程序的執行過(guò)程）。數據：這是由微處理機處理的對象，在各種不同的應用電路中各不相同，一般而言，被處理的數據可能有這么幾種情況：

1·地址（如MOV DPTR，#1000H），即地址1000H送入DPTR。 2·方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。 3·常數（如MOV TH0，#10H）10H即定時(shí)常數。 4·實(shí)際輸出值（如P1口接彩燈，要燈全亮，則執行指令：MOV P1，#0FFH，要燈全暗，則執行指令：MOV P1，#00H）這里0FFH和00H都是實(shí)際輸出值。又如用于LED的字形碼，也是實(shí)際輸出的值。 理解了地址、指令的本質(zhì)，就不難理解程序運行過(guò)程中為什么會(huì )跑飛，會(huì )把數據當成指令來(lái)執行了。

三、P0口、P2口和P3的第二功能用法：

初學(xué)時(shí)往往對P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認為第二功能和原功能之間要有一個(gè)切換的過(guò)程，或者說(shuō)要有一條指令，事實(shí)上，各端口的第二功能完全是自動(dòng)的，不需要用指令來(lái)轉換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號，當微片理機外接RAM或有外部I/O口時(shí)，它們被用作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一微處理機一執行到MOVX指令，就會(huì )有相應的信號從P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說(shuō)明。事實(shí)上‘不能作為通用I/O口使用’也并不是‘不能’而是（使用者）‘不會(huì )’將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETB P3.7的指令，并且當單片機執行到這條指令時(shí)，也會(huì )使P3.7變?yōu)楦唠娖?，但使用者不?huì )這么去做，因為這通常這會(huì )導致系統的崩潰。

四、程序的執行過(guò)程：

單片機在通電復位后8051內的程序計數器（PC）中的值為‘0000’，所以程序總是從‘0000’單元開(kāi)始執行，也就是說(shuō)：在系統的ROM中一定要存在‘0000’這個(gè)單元，并且在‘0000’單元中存放的一定是一條指令。

五、堆棧：

堆棧是一個(gè)區域，是用來(lái)存放數據的，這個(gè)區域本身沒(méi)有任何特殊之處，就是內部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用數據的方式，即所謂的‘先進(jìn)后出，后進(jìn)先出’，并且堆棧有特殊的數據傳輸指令，即‘PUSH’和‘POP’，有一個(gè)特殊的專(zhuān)為其服務(wù)的單元，即堆棧指針SP，每當執一次PUSH指令時(shí)，SP就（在原來(lái)值的基礎上）自動(dòng)加1，每當執行一次POP指令，SP就（在原來(lái)值的基礎上）自動(dòng)減1。由于SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程序開(kāi)始階段更改了SP的值，就可以把堆棧設置在規定的內存單元中，如在程序開(kāi)始時(shí)，用一條MOV SP，#5FH指令，就時(shí)把堆棧設置在從內存單元60H開(kāi)始的單元中。一般程序的開(kāi)頭總有這么一條設置堆棧指針的指令，因為開(kāi)機時(shí)，SP的初始值為07H，這樣就使堆棧從08H單元開(kāi)始往后，而08H到1FH這個(gè)區域正是8031的第二、三、四工作寄存器區，經(jīng)常要被使用，這會(huì )造成數據的渾亂。不同作者編寫(xiě)程序時(shí)，初始化堆棧指令也不完全相同，這是作者的習慣問(wèn)題。當設置好堆棧區后，并不意味著(zhù)該區域成為一種專(zhuān)用內存，它還是可以象普通內存區域一樣使用，只是一般情況下編程者不會(huì )把它當成普通內存用了。

六、單片機的開(kāi)發(fā)過(guò)程：

這里所說(shuō)的開(kāi)發(fā)過(guò)程并不是一般書(shū)中所說(shuō)的從任務(wù)分析開(kāi)始，我們假設已設計并制作好硬件，下面就是編寫(xiě)軟件的工作。在編寫(xiě)軟件之前，首先要確定一些常數、地址，事實(shí)上這些常數、地址在設計階段已被直接或間接地確定下來(lái)了。如當某器件的連線(xiàn)設計好后，其地址也就被確定了，當器件的功能被確定下來(lái)后，其控制字也就被確定了。然后用文本編緝器（如EDIT、CCED等）編寫(xiě)軟件，編寫(xiě)好后，用編譯器對源程序文件編譯，查錯，直到?jīng)]有語(yǔ)法錯誤，除了極簡(jiǎn)單的程序外，一般應用仿真機對軟件進(jìn)行調試，直到程序運行正確為止。運行正確后，就可以寫(xiě)片（將程序固化在EPROM中）。在源程序被編譯后，生成了擴展名為HEX的目標文件，一般編程器能夠識別這種格式的文件，只要將此文件調入即可寫(xiě)片。在此，為使大家對整個(gè)過(guò)程有個(gè)認識，舉一例說(shuō)明：

ORG 0000H LJMP START ORG 040H START： MOV SP，#5FH ;設堆棧 LOOP： NOP LJMP LOOP ；循環(huán) END ；結束