单片机基本框架

单片机从硬件到具体软件的学习思维导图。

单片机

• 1. 单片机结构
  • 1. 内部结构
    • cpu，ROM，RAM，定时/计数器，串/并行i/O口，震荡/定时电路
  • 2. 存储器
    • 片内ROM(程序)4kb：0000H~0FFFH
    • 片外ROM拓展(64kb)：0000H~FFFFH
    • EA=1时，片内，EA=0时，片外，
    • ROM几个特殊地址
      • 0000H，复位操作后程序入口
      • 0003H，外中断0程序入口
      • 000BH，定时器0程序入口
      • 0013H，外中断1程序入口
      • 001BH，定时器1程序入口
      • 0023H，串口中断程序入口
    • 片内数据(RAM低128字节)128b：00H~7FH
      • 00H~1FH(32单元)：寄存器区
        • 4组，由psw00/01/10/11选择
        • 通用寄存器R0~R7(特指选中的寄存器组里8个单元)
        • R0，R1作间接寄存器使用
      • 堆栈区(初始sp指07H)
  • 3. 特殊功能寄存器(共21个，高128字节.80H~FFH)
    • A累加器：自带全零标志Z，A=0时，Z=1(用于JZ)
    • B，用于乘除法
    • PSW
  • 4. 时钟和复位电路
    • 外部震荡：信号同步
    • 内部震荡
      • (时钟)震荡周期：1/f(osc)
      • 状态周期：2*震荡周期
      • 机器周期：12*震荡周期：12/f(osc)
      • 指令周期：(1~4)*机器周期
    • 复位
      • 上电
      • 开关
  • 5. 引脚
• 2. 指令系统
  • 常用符号
    • Rn(0~7) Ri(0/1) dir(8位直接字节地址，片内RAM和SFR) #data：二进制B，16进制H，十进制(空白) $：是出现的当前指令的首地址
  • 寻址方式
    • 立即寻址
      • 源操作数前有#都是
    • 直接寻址
      • 直接给出地址(内部数据存储器)
      • 直接使用特殊寄存器的名字，如p0(80H)
    • 寄存器寻址
      • B在乘除法时寄存器寻址(mul A B)，其他为直接寻址
      • A既可寄存器寻址又可直接寻址，直接时写ACC(push ACC)
    • 寄存器间接寻址 (寄存器里是数据的地址)
      • R0，R1(内部RAM)，(mov A，@Ri)
        • 内部mov
      • DPTR(外部RAM)，(movx A，@DPTR)
        • 外部movx
        • 若外部用Ri，地址低8位在Ri，高8位P2口
    • 变址寻址(ROM)
      • DPTR+PC+A=操作数地址
      • 只读不写，且目的操作数只能是A(mov A，@A+DPTR/PC)
        • pc指下一个即将运行的指令
        • pc不能人为赋值
      • 采用movc(查表)
    • 相对寻址
      • pc+偏移量=转移的目标地址
      • rel(8位有符号数)的范围：80H~7FH
    • 位寻址(片内RAM中20H~2FH)
  • 传送和交换指令
    • 传送
      • 外部RAM，只能是A，movx
      • 程序ROM，只能是A，只读不写，读到A里
      • 堆栈操作(内部RAM) (字节操作，直接寻址)
        • 入栈：sp先+1，在把值给新的sp指的地址
        • 出栈：把数据弹出后，sp再减1
        • 复位后SP=07H
        • 内部RAM，只有00H~7FH，不能越界
        • 后进先出
    • 交换
      • XCH，和其他交换一个字节
      • XCHD，交换低半字节(低4位)
      • SWAP，自己高4位和低4位交换
      • 必须有一个操作数是A
  • 算数运算和逻辑运算
    • 对PSW的影响
      • C(进/借位标志)：乘除后，C=0
      • A
      • F
      • RS1，RS2
      • OV
        • 乘积大于255/除法中B为0时，OV=1
      • P：A中1的个数为奇时，C=1
    • 指令
      • ADD，ADDC(借位加)
      • SUBB(借位减，没SUB)
      • ANL：逻辑与
      • ORL：逻辑或
      • XRL：逻辑异或
      • 自加：INC
      • 自减：DEC
      • 对标志位不影响
      • 十进制调整指令(DA A)
        • 只能作用在A里
      • 对A的专门指令
        • CLR A(清零) CPL A(按位取反) RL A(左环移1位) RLC A(代进位左环移1) RR A RRC A
      • 乘法：MUL AB(高8位在B，低8位在A)
      • 除法：DIV AB(余数在B，商在A)
  • 控制转移
    • 无条件
      • 长转移
        • LJMP addr16(标号)
      • 短转移
        • AJMP addr11(标号) (距离不能超过2kb)
      • 间接转移
        • JMP @A+DPTR
      • 相对转移
        • SJMP rel
          • rel=(目的地址-pc)补
    • 条件
      • JZ，JNZ
      • 减1不为0，DJNZ (减1，结果回送，再判是否为0)
      • CJNE A，dir，rel(3字节，pc+rel)
        • 影响C，不影响A和dir的值
    • 绝对转移
    • 调用
      • 调用结束为RET
      • 长调用：LCALL(PC=AS+3)
      • 短调用：ACALL(PC=AS+2)
        • 16位，高5位必须一致，即距离不超过2kb
    • 子程序返回指令RET
    • 中断返回指令RETI
  • 空操作指令
    • NOP：PC=PC+1，只消耗一个机器周期时间
  • 位操作
    • 对象：C，RAM中20H~2FH字节的地址，SFR中11个
      • 子主题
    • mov
      • mov C，bit(不能同时是位)
    • CLR清零
    • CPL位取反
      • SETB(位置1)
• 3. 程序设计
  • 伪指令
    • org(定义起始地址)
    • 字节定义：DB
    • 字定义：BW
      • 高位低地址，低位高地址(顺序排列)
    • 保留字节：DS(留空位)
    • 等值指令(EQU)
    • 位定义：标号 BIT 位地址
  • 子程序
    • ACALL和LCALL
  • 程序分类
    • 顺序
    • 分支
    • 循环
    • 子程序
• 4. 输入输出接口P0~P3
  • 接口
    • p0口
      • 输入输出口
      • 扩展时，作为低8位地址/数据总线，时分复用
      • 读入时，对其写1
      • 输出接上上拉电阻
    • p1口
      • 输入输出口
    • p2口
      • 输入输出口
      • 扩展时，作为高8位地址总线
    • p3口
      • 输入输出口
      • 第二功能(大部分)
        • p3.0为RXD，p3.1为TXD，(串口输入R输出T)
        • p3.2外中断0，p3.3外中断1
        • p3.4定时器0，p3.5定时器1
        • p3.6外部拓展写，p3.7外部拓展读
• 5. 中断系统
  • 中断类型
    • 外0
    • 定0
    • 外1
    • 定1
    • 串行口
  • IE(中断控制)
    • 总开关EA
      • EA，，，ES，ET1，EX1，ET0，EX0
  • TCON(中断标志位及中断方式选择)
    • TF1，TR1，TF0，TR0，IE1，IT1，IE0，IT0
    • IT为外触方式，1为下降沿，0为低电平
    • TF为定时器溢出标志位
  • IP(优先级别控制器)
    • 自然顺序：外0>定0>外1>定1>串行口
    • PS，PT1，PX1，PT0，PX0
  • 四个阶段
    • 中断请求
      • 人工
    • 中断响应
      • 机器
    • 中断服务
      • 人工
    • 中断返回
      • RETI
  • 中断编程
    • 流程注意
      • EA，和小开关
      • 外部中断触发方式选择
      • 预置IP优先级
      • 保护现场
• 6. 定时/计算器
  • TMOD(定时器工作方式寄存器)
    • GATE，C/T，M1，M0，GATE，C/T，M1，M0
    • C/T：(1/0)：C计算，T定时 GATE一般取0 M1M0：工作方式选择
    • 整体赋值，不能位操作
  • 工作方式
    • 方式0
      • 13位
    • 方式1
      • 16位
    • 方式2
      • 8位(还有高8位装初值)，非一次性
    • 方式3(仅定0)
      • 一次性
        • TL0(定时/计算)，TH0(定时)
  • 初值的计算
    • 计数
      • 2^n-初值=要计的次数
    • 定时
      • (2^n-初值)*机器周期=要定的时间，(机器周期=12/fosc)
  • 初值装入
    • 0(13位)
      • 初值高8位入TH0，低5位补零齐入TL0
    • 1(16位)
      • 初值高8位入TH0，低8位入TL0
    • 2(8位)
      • 初值一共8位，同时入TH0和TL0
• 7. 串行通信
  • 波特率
    • 每秒传送数据的位数
  • TI发送前清0，发送结束后软件自动置1
  • RI接收前清0，接收结束后软件自动置1
  • SCON(串行控制器)
    • SM0，SM1，SM2，REN，TB8，RB8，TI，RI
    • SM1，SM0方式选择 REN接收允许位 TI，RI：发，收中断
  • PCON(只用到最高位SMOD倍增控制位)
    • SMOD：0不加倍，1加倍
    • 不能位操作，整体赋值
  • 工作方式
    • 0(8位)
      • RXD，可发送可接收
      • TXD输出波特率固定为fosc/12
    • 1(10位)
      • RXD，仅接收
      • TXD输出波特率可变，波特率=(2^SMOD/32)*(fosc/(12*(256-初值)))
    • 2(11位)
      • RXD，仅接收
      • TXD输出波特率固定为(2^SMOD/64)*fosc
    • 3(11位)
      • RXD，仅接收
      • TXD输出波特率可变，波特率=(2^SMOD/32)*(fosc/(12*(256-初值)))
• 8. 总线与系统扩展