单片机的硬件结构

书上是以MCS-51为例介绍的单片机硬件结构。对硬件不太感兴趣，省略若干内容。

按功能来分主要包括如下部分：

• CPU
• RAM
• ROM
• 四个并行I/O口
• 1个串行口
• 2个16位定时器/计数器
• 中断系统
• 特殊功能寄存器

CPU是8位的，RAM只有可怜的128B，8051ROM为4KB。

引脚介绍省略……

PSW(Program Status Word)

• CY：进位标志CY（PSW 7）。它表示了运算是否有进位（或借位）。如果操作结果在最高位有进位（加法）或者借位（减法），则该位为1，否则为0。
• AC：辅助进位标志AC。又称半进位标志，它反映了两个八位数运算低四位是否有半进位，即低四位相加（或减）有否进位（或借位），如有则AC为1状态，否则为0。
• F0：标志0（用户可用途一般用途）
• RS1,RS0：在四组工作寄存器中选择
• OV：溢出标志位OV。MCS－51反映带符号数的运算结果是否有溢出，有溢出时，此位为1，否则为0。
• P：奇偶标志P。反映累加器ACC内容的奇偶性，如果ACC中的运算结果有偶数个1（如11001100B，其中有4个1），则P为0，否则，P=1。

PC

PC是程序计数器，正常时存放着下一条将要执行的指令，在程序跳转以及子程序调用的时候会有变化。PC是16位的，2¹⁶=65536，所以51可以寻址64KB的存储器空间。复位后PC的值是0000H。

ROM

RAM称为数据存储器，ROM称为程序存储器，SFR称为特殊功能寄存器。RAM又分为内部RAM与外部RAM，ROM也分为内部ROM与外部ROM，不过ROM的区分仅仅是物理上的，逻辑上ROM不区分内外。

ROM中有5个特殊地址：

RAM

SFR

特殊功能寄存器以及其地址见下图。空白地区不能读写，行为随机。

SFR列表

时钟周期、机器周期与指令周期

时钟周期：T_osc = 1 / f_osc。

机器周期：12T_osc = 12 / f_osc。

指令周期：1~3个机器周期。单字节指令一个机器周期，双字节可能1或2个机器周期，而3字节指令肯定是两个机器周期，乘除法个别、是4个机器周期。