单片机存储器分类

2018-07-04 10:24:33 qq_38125389 阅读数 1666
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单片机的存储器主要分ROM(Read Only Memory,只读存储器)和RAM(Random Access Memory,随机存储器)。

(注:这里为了简洁把FLASH也纳入ROM中,其作用类似)

一、ROM

单片机只能从这里读取数据而不能写;在单片机中可称作程序存储器,可以用来存储单片机程序的存储设备,断电后不会存储的数据不会丢失。

二、RAM

单片机可以从这里进行读和写,存储的数据会在断电后丢失。


2018-01-19 14:17:20 a1172483384 阅读数 753
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存储器分类如下:

单片机变量存储如下:


2016-09-21 23:04:14 zhengqijun_ 阅读数 13336
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一、数据类型

我们51单片机使用的C语言的数据类型分为以下几种:


                                                                                  图 1

图1中例出了C51所有的基本类型,可供大家参考。

二、储存器类型

我们51单片机使用的C语言的存储器类型分为以下几种:


                                                                            图 2

图2例举出了C51所有的存储器类型,可供大家参考。




2016-06-24 16:05:00 weixin_30800987 阅读数 86
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第十二课:51单片机存储器结构

MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间
1、片内程序存储器
2、片外程序存储器
3、片内数据存储器
4、片外数据存储器
但在逻辑上,即从用户的角度上,8051单片机有三个存储空间:
1、片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间
2、256B的片内数据存储器的地址空间
3、以及64K片外数据存储器的地址空间
在访问三个不同的逻辑空间时,应采用不同形式的指令(具体我们在后面的指令系统学习时将会讲解),以产生不同的存储器空间的选通信号。
下图是8051单片机存储器的空间结构图

 

 程序存储器
    一个微处理器能够聪明地执行某种任务,除了它们强大的硬件外,还需要它们运行的软件,其实微处理器并不聪明,它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中,俗称只读程序存储器(ROM)。程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。其实程序和数据一样,都是由机器码组成的代码串。只是程序代码则存放于程序存储器中。
    MCS-51具有64kB程序存储器寻址空间,它是用于存放用户程序、数据和表格等信息。对于内部无ROM的8031单片机,它的程序存储器必须外接,空间地址为64kB,此时单片机的端必须接地。强制CPU从外部程序存储器读取程序。对于内部有ROM的8051等单片机,正常运行时,则需接高电平,使CPU先从内部的程序存储中读取程序,当PC值超过内部ROM的容量时,才会转向外部的程序存储器读取程序。
    当=1时,程序从片内ROM开始执行,当PC值超过片内ROM容量时会自动转向外部ROM空间。
    当=0时,程序从外部存储器开始执行,例如前面提到的片内无ROM的8031单片机,在实际应用中就要把8031的引脚接为低电平。
    8051片内有4kB的程序存储单元,其地址为0000H—0FFFH,单片机启动复位后,程序计数器的内容为0000H,所以系统将从0000H单元开始执行程序。但在程序存储中有些特殊的单元,这在使用中应加以注意:
    其中一组特殊是0000H—0002H单元,系统复位后,PC为0000H,单片机从0000H单元开始执行程序,如果程序不是从0000H单元开始,则应在这三个单元中存放一条无条件转移指令,让CPU直接去执行用户指定的程序。
    另一组特殊单元是0003H—002AH,这40个单元各有用途,它们被均匀地分为五段,它们的定义如下:
     0003H—000AH  外部中断0中断地址区。
     000BH—0012H  定时/计数器0中断地址区。
     0013H—001AH  外部中断1中断地址区。
     001BH—0022H  定时/计数器1中断地址区。
     0023H—002AH  串行中断地址区。
    可见以上的40个单元是专门用于存放中断处理程序的地址单元,中断响应后,按中断的类型,自动转到各自的中断区去执行程序。从上面可以看出,每个中断服务程序只有8个字节单元,用8个字节来存放一个中断服务程序显然是不可能的。因此以上地址单元不能用于存放程序的其他内容,只能存放中断服务程序。但是通常情况下,我们是在中断响应的地址区安放一条无条件转移指令,指向程序存储器的其它真正存放中断服务程序的空间去执行,这样中断响应后,CPU读到这条转移指令,便转向其他地方去继续执行中断服务程序。

下图是ROM的地址分配图:

 

从上图中大家可以看到,0000H-0002H,只有三个存储单元,3个存储单元在我们的程序存放时是存放不了实际意义的程序的,通常我们在实际编写程序时是在这里安排一条ORG指令,通过ORG指令跳转到从0033H开始的用户ROM区域,再来安排我们的程序语言。从0033开始的用户ROM区域用户可以通过ORG指令任意安排,但在应用中应注意,不要超过了实际的存储空间,不然程序就会找不到。

 数据存储器
    数据存储器也称为随机存取数据存储器。数据存储器分为内部数据存储和外部数据存储。MCS-51内部RAM有128或256个字节的用户数据存储(不同的型号有分别),片外最多可扩展64KB的RAM,构成两个地址空间,访问片内RAM用“MOV”指令,访问片外RAM用“MOVX”指令。它们是用于存放执行的中间结果和过程数据的。MCS-51的数据存储器均可读写,部分单元还可以位寻址。
    MCS-51单片机的内部数据存储器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间,即:
数据存储器空间(低128单元);
特殊功能寄存器空间(高128单元);

这两个空间是相连的,从用户角度而言,低128单元才是真正的数据存储器。下面我们就来详细的与大家讲解一下:

低128单元:
    片内数据存储器为8位地址,所以最大可寻址的范围为256个单元地址,对片外数据存储器采用间接寻址方式,R0、R1和DPTR都可以做为间接寻址寄存器,R0、R1是8位的寄存器,即R0、R1的寻址范围最大为256个单元,而DPTR是16位地址指针,寻址范围就可达到64KB。也就是说在寻址片外数据存储器时,寻址范围超过了256B,就不能用R0、R1做为间接寻址寄存器,而必须用DPTR寄存器做为间接寻址寄存器。

 

从上图中我们可以看到,8051单片机片内RAM共有256个单元(00H-FFH),这256个单元共分为两部分。其一是地址从00H—7FH单元(共128个字节)为用户数据RAM。从80H—FFH地址单元(也是128个字节)为特殊寄存器(SFR)单元。从图1中可清楚地看出它们的结构分布。

1、通用寄存器区(00H-1FH)
    在00H—1FH共32个单元中被均匀地分为四块,每块包含八个8位寄存器,均以R0—R7来命名,我们常称这些寄存器为通用寄存器。这四块中的寄存器都称为R0—R7,那么在程序中怎么区分和使用它们呢?聪明的INTEL工程师们又安排了一个寄存器——程序状态字寄存器(PSW)来管理它们,CPU只要定义这个寄存的PSW的D3和D4位(RS0和RS1),即可选中这四组通用寄存器。对应的编码关系如下表所示。惹程序中并不需要用4组,那么其余的可用做一般的数据缓冲器,CPU在复位后,选中第0组工作寄存器。

RS1  RS0

R0

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

0

1

2

3

0     0

0     1

1     0

1     1

00H

08H

10H

18H

01H

09H

11H

19H

02H

0AH

12H

1AH

03H

0BH

13H

1BH

04H

0CH

14H

1CH

05H

0DH

15H

1DH

06H

0EH

16H

1EH

07H

0FH

17H

1FH

2、位寻址区(20H-2FH)
片内RAM的20H—2FH单元为位寻址区,既可作为一般单元用字节寻址,也可对它们的位进行寻址。位寻址区共有16个字节,128个位,位地址为00H—7FH。位地址分配如下表所示:

 RAM位寻址区地址表

单元地址

MSB        位地址        LSB

 

2FH

7FH

7EH

7DH

7CH

7BH

7AH

79H

78H

 

2EH

77H

76H

75H

74H

73H

72H

71H

70H

 

2DH

6FH

6EH

6DH

6CH

6BH

6AH

69H

68H

 

2CH

67H

66H

65H

64H

63H

62H

61H

60H

 

2BH

5FH

5EH

5DH

5CH

5BH

5AH

59H

58H

 

2AH

57H

56H

55H

54H

53H

52H

51H

50H

 

29H

4FH

4EH

4DH

4CH

4BH

4AH

49H

48H

 

28H

47H

46H

45H

44H

43H

42H

41H

40H

 

27H

3FH

3EH

3DH

3CH

3BH

3AH

39H

38H

 

26H

37H

36H

35H

34H

33H

32H

31H

30H

 

25H

2FH

2EH

2DH

2CH

2BH

2AH

29H

28H

 

24H

27H

26H

25H

24H

23H

22H

21H

20H

 

23H

1FH

1EH

1DH

1CH

1BH

1AH

19H

18H

 

22H

17H

16H

15H

14H

13H

12H

11H

10H

 

21H

0FH

0EH

0DH

0CH

0BH

0AH

09H

08

H

 

20H

07H

06H

05H

04H

03H

02H

01H

00H

 

CPU能直接寻址这些位,执行例如置“1”、清“0”、求“反”、转移,传送和逻辑等操作。我们常称MCS-51具有布尔处理功能,布尔处理的存储空间指的就是这些为寻址区。

3、用户RAM区(30H-7FH)
在片内RAM低128单元中,通用寄存器占去32个单元,位寻址区占去16个单元,剩下的80个单元就是供用户使用的一般RAM区了,地址单元为30H-7FH。对这部份区域的使用不作任何规定和限制,但应说明的是,堆栈一般开辟在这个区域。

高128单元:(80H-FFH)
前面提到,在片内的RAM中,高128位是专用寄存器区,因这节比较重要,所以我们单独的安排一节课跟大家介绍。下节课我们就重点介绍51单片机片内RAM的高128位,即专用寄存器区。

片外数据存储器在这里我们就先在介绍,在后面关于数据存储器扩展的章节中我们再详细介绍。

 

转载于:https://www.cnblogs.com/shirishiqi/p/5614458.html

2018-09-08 10:27:33 qq_38405680 阅读数 3455
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单片机内部存储结构分析 
   我们来思考一个问题,当我们在编程器中把一条指令写进单片要内部,然后取下单片机,单片机就可以执行这条指令,那么这条指令一定保存在单片机的某个地方,并且这个地方在单片机掉电后依然可以保持这条指令不会丢失,这是个什么地方呢?这个地方就是单片机内部的只读存储器即ROM(READ ONLY MEMORY)。为什么称它为只读存储器呢?刚才我们不是明明把两个数字写进去了吗?原来在89C51中的ROM是一种电可擦除的ROM,称为FLASH ROM,刚才我们是用的编程器,在特殊的条件下由外部设备对ROM进行写的操作,在单片机正常工作条件下,只能从那面读,不能把数据写进去,所以我们还是把它称为ROM。

   数的本质和物理现象:我们知道,计算机能进行数学运算,这可令我们非常的难以理解,计算机吗,我们虽不了解它的组成,但它总只是一些电子元器件,怎么能进行数学运算呢?我们做数学题如37+45是这样做的,先在纸上写37,然后在下面写45,然后大脑运算,最后写出结果,运算的原材料:37、45和结果:82都是写在纸上的,计算机中又是放在什么地方呢?为了解决这个问题,先让我们做一个实验:这里有一盏灯,我们知道灯要么亮,要么不亮,就有两种状态,我们能用’0’和’1’来代替这两种状态,规定亮为’1’,不亮为’0’。现在放上两盏灯,一共有几种状态呢?我们列表来看一下:

 

状态

表达

0 0

0 1

1 0

1 1


  请大家自已写上3盏灯的情况000 001 010 011 100 101 110 111

 

  我们来看,这个000,001,101 不就是我们学过的的二进制数吗?本来,灯的亮和灭只是一种物理现象,可当我们把它们按一按的次序排更好后,灯的亮和灭就代表了数字了。让我们再抽象一步,灯为什么会亮呢?看电路1,是因为输出电路输出高电平,给灯通了电。因此,灯亮和灭就能用电路的输出是高电平还是低电平来替代了。这样,数字就和电平的高、低联系上了。(请想一下,我们还看到过什么样的类似的例程呢?(海军之)灯语、旗语,电报,甚至红、绿灯)

什么是位: 
  通过上面的实验我们已经知道:一盏灯亮或者说一根线的电平的高低,能代表两种状态:0和1。实际上这就是一个二进制位,因此我们就把一根线称之为一“位”,用BIT表示。

什么是字节:
  一根线能表于0和1,两根线能表达00,01,10,11四种状态,也就是能表于0到3,而三根能表达0-7,计算机中常常用8根线放在一起,同时计数,就能表过到0-255一共256种状态。这8根线或者8位就称之为一个字节(BYTE)。不要问我为什么是8根而不是其它数,因为我也不知道。(计算机世界是一本人造的世界,不是自然界,很多事情你无法问为什么,只能说:它是一种规定,大家在以后的学习过程中也要注意这个问题)

存储器的工作原理:

1、存储器构造

   存储器就是用来存放数据的地方。它是利用电平的高低来存放数据的,也就是说,它存放的实际上是电平的高、低,而不是我们所习惯认为的1234这样的数字,这样,我们的一个谜团就解开了,计算机也没什么神秘的吗。

 

 

存储器结构图 
图2

单片机存储器结构图 
图3


  让我们看图2。单片机里面都有这样的存储器,这是一个存储器的示意图:一个存储器就象一个个的小抽屉,一个小抽屉里有八个小格子,每个小格子就是用来存放“电荷”的,电荷通过与它相连的电线传进来或释放掉,至于电荷在小格子里是怎样存的,就不用我们操心了,你能把电线想象成水管,小格子里的电荷就象是水,那就好理解了。存储器中的每个小抽屉就是一个放数据的地方,我们称之为一个“单元”。

 

 

  有了这么一个构造,我们就能开始存放数据了,想要放进一个数据12,也就是00001100,我们只要把第二号和第三号小格子里存满电荷,而其它小格子里的电荷给放掉就行了(看图3)。可是问题出来了,看图2,一个存储器有好多单元,线是并联的,在放入电荷的时候,会将电荷放入所有的单元中,而释放电荷的时候,会把每个单元中的电荷都放掉,这样的话,不管存储器有多少个单元,都只能放同一个数,这当然不是我们所希望的,因此,要在结构上稍作变化,看图2,在每个单元上有个控制线,我想要把数据放进哪个单元,就给一个信号这个单元的控制线,这个控制线就把开关打开,这样电荷就能自由流动了,而其它单元控制线上没有信号,所以开关不打开,不会受到影响,这样,只要控制不一样单元的控制线,就能向各单元写入不一样的数据了,同样,如果要某个单元中取数据,也只要打开对应的控制开关就行了。

2、存储器译码
  那么,我们怎样来控制各个单元的控制线呢?这个还不简单,把每个单元元的控制线都引到集成电路的外面不就行了吗?事情可没那么简单,一片27512存储器中有65536个单元,把每根线都引出来,这个集成电路就得有6万多个脚?不行,怎么办?要想法减少线的数量。我们有一种办法称这为译码,简单介绍一下:一根线能代表2种状态,2根线能代表4种状态,3根线能代表几种,256种状态又需要几根线代表?8种,8根线,所以65536种状态我们只需要16根线就能代表了。存储器译码

(图4)

3、存储器的选片及总线的概念
   至此,译码的问题解决了,让我们再来关注另外一个问题。送入每个单元的八根线是用从什么地方来的呢?它就是从计算机上接过来的,一般地,这八根线除了接一个存储器之外,还要接其它的器件,如图4所示。这样问题就出来了,这八根线既然不是存储器和计算机之间专用的,如果总是将某个单元接在这八根线上,就不好了,比如这个存储器单元中的数值是0FFH另一个存储器的单元是00H,那么这根线到底是处于高电平,还是低电平?岂非要打架看谁历害了?所以我们要让它们分离。办法当然很简单,当外面的线接到集成电路的管脚进来后,不直接接到各单元去,中间再加一组开关(参考图4 )就行了。平时我们让开关关闭着,如果确实是要向这个存储器中写入数据,或要从存储器中读出数据,再让开关接通就行了。这组开关由三根引线选择:读控制端、写控制端和片选端。要将数据写入片中,先选中该片,然后发出写信号,开关就合上了,并将传过来的数据(电荷)写入片中。如果要读,先选中该片,然后发出读信号,开关合上,数据就被送出去了。注意图4,读和写信号同时还接入到另一个存储器,但是由于片选端不一样,所以虽有读或写信号,但没有片选信号,所以另一个存储器不会“误会”而开门,造成冲突。那么会不一样时选中两片芯片呢?只要是设计好的系统就不会,因为它是由计算控制的,而不是我们人来控制的,如果真的出现同时出现选中两片的情况,那就是电路出了故障了,这不在我们的讨论之列。

   从上面的介绍中我们已经看到,用来传递数据的八根线并不是专用的,而是很多器件大家共用的,所以我们称之为数据总线,总线英文名为BUS,总即公交车道,谁者能走。而十六根地址线也是连在一起的,称之为地址总线。

半导体存储器的分类

  按功能能分为只读和随机存取存储器两大类。所谓只读,从字面上理解就是只能从里面读,不能写进去,它类似于我们的书本,发到我们手回之后,我们只能读里面的内容,不能随意更改书本上的内容。只读存储器的英文缩写为ROM(READ ONLY MEMORY)

所谓随机存取存储器,即随时能改写,也能读出里面的数据,它类似于我们的黑板,我能随时写东西上去,也能用黑板擦擦掉重写。随机存储器的英文缩写为RAM(Random Access Memory)这两种存储器的英文缩写一定要记牢。

注意:所谓的只读和随机存取都是指在正常工作情况下而言,也就是在使用这块存储器的时候,而不是指制造这块芯片的时候。不然,只读存储器中的数据是怎么来的呢?其实这个道理也很好理解,书本拿到我们手里是不能改了,能当它还是原材料——白纸的时候,当然能由印刷厂印上去了。

顺便解释一下其它几个常见的概念

  PROM,称之为可编程存储器。这就象我们的练习本,买来的时候是空白的,能写东西上去,可一旦写上去,就擦不掉了,所以它只能用写一次,要是写错了,就报销了。(现在已经被淘汰)

  EPROM,称之为紫外线擦除的可编程只读存储器。它里面的内容写上去之后,如果觉得不满意,能用一种特殊的办法去掉后重写,这就是用紫外线照射,紫外线就象“消字灵”,能把字去掉,然后再重写。当然消的次数多了,也就不灵光了,所以这种芯片能擦除的次数也是有限的——几百次吧。(现在已经被淘汰)

   EEPROM,也叫 E2PROM称之为电可擦可编程只读存储器,它和EEPROM类似,写上去的东西也能擦掉重写,但它要方便一些,不需要光照了,只要用电就能擦除或者重新改写数据,所以就方便许多,而且寿命也很长(几万到几十万次不等)。

  FLASH,称之为闪速存储器,属于EEPROM的改进产品,它的最大特点是必须按块(Block)擦除(每个区块的大小不定,不同厂家的产品有不同的规格), 而EEPROM则可以一次只擦除一个字节(Byte)。FLASH现在常用于大容量存储,比如u盘

  再次强调,这里的所有的写都不是指在正常工作条件下。不管是PROM还是EPROM,它们的写都要有特殊的条件,一般我们用一种称之为“编程器”的设备来做这项工作,一旦把它装到它的工作位置,就不能随便改写了。

 

 

 

转载自——电子开发网