分析at89s52单片机的存储器结构

1．程序存储器

设计人员编写的程序存放在微处理器的程序存储器中。

at89s52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，程序存储器的结构如图1所示。

图1 at89s52程序存储器的结构

at89s52片内片外的程序存储器在统一逻辑空间中，地址从0000h～ffffh，共有64k字节范围。引脚接高电平时，程序从片内程序存储器0000h开始执行，即访问片内存储器。当pc值超出片内rom容量时，会自动转向片外程序存储器空间执行。引脚接低电平时，迫使系统全部执行片外程序存储器0000h开始存放的程序。

2．数据存储器

at89s52 有256 字节片内数据存储器。地址为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。高128 字节与特殊功能寄存器重叠，也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。

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，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，利用psw的第3和第4位（rs0和rs1），即可选中这四组通用寄存器。

内部数据存储器的20h—2fh单元为位寻址区，可作为一般单元用字节寻址，也可对它们的位进行寻址，位寻址区地址如表1所示

表1 ram位寻址区地址表

3 中断服务程序的入口地址

在程序存储区中，为中断服务程序保存了一段中断服务程序的入口地址：其中一组特殊单元是0003h—0032h，各个单元各有用途，它们被分为六段，每个段8个字节，专门留给中断服务程序使用，被称为中断矢量区。at89s52共有8个中断源，6个中断矢量，它们的定义如下表2所，

表2 中断服务程序的入口地址

4．特殊功能寄存器sfr（special function register）

特殊功能寄存器是指有特殊用途的寄存器集合，也称为专用寄存器，本质上是一些具有特殊功能的片内ram单元，反映单片机的运行状态，很多功能也通过特殊功能寄存器来定义和控制程序的执行。

at89s52单片机内部高128（80～ffh）地址分配给特殊功能寄存器。这个地址空间和芯片内数据存储器的高128字节地址完全重叠，但两者在物理硬件上是完全独立的，用寻址方式来区分这个完全重叠的地址空间。使用直接寻址方式访问这个地址空间时，访问的是特殊功能寄存器；使用间接寻址方式访问这个地址空间时，访问的是数据存储器。

at89s52有32个特殊功能寄存器，它们被离散地分布在内部ram的80h～ffh地址中，这些寄存的功能已作了专门的规定，用户不能修改其结构。

5．几个注意问题

（1）地址的重叠性

单片机中的所有存储器都必须分配地址，可以寻址的地址范围为64kb，数据存储器与程序存储器都占用相同的地址。

程序存储器中片内片外0000h～0ffffh低4kb地址完全重叠，但是我们使用引脚进行区分：＝0时，选择片外，=1时，选择片内，这样就完全区分开来了。

数据存储器中片内外0000h～00ffh的256个单元地址完全重叠，片内外数据的访问采用不同指令来区分：mov指令访问片内数据存储器，movx指令访问片外数据存储器。

（2）程序存储器（rom）与数据存储器（ram）的区分

程序存储器（rom）与数据存储器（ram）的区分在使用上是严格区分的，程序存储器只能放置程序指令及常数表格，对程序存储器中数据的访问只可以使用movc指令。而数据存储器则存放数据，片内外的 *** 作指令分别用mov，movx进行 *** 作。

（3）位地址空间的区域划分

片内ram中的20h～2fh的128位，以及sfr中的位地址，这些位寻址单元与位指令集构成了位处理器系统

MCS-51单片机在物理的角度上有四个存储空间：

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，从用户的角度上，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（MOVC）

2、256B的片内数据存储器的地址空间（MOV）

3、以及64K片外数据存储器的地址空间（MOVX）

在访问三个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令以产生不同的存储器空间的选通信号。

程序ROM：

寻址范围：0000H ~ FFFFH 容量64KB

EA = 1，寻址内部ROM；EA = 0，寻址外部ROM

地址长度：16位

作用： 存放程序及程序运行时所需的常数

数据存储器片内数据存储器为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。其中片内数据存储器分为两部分，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。

因为控制信号线的不同：外扩的RAM芯片既能读出又能写入，所以通常都有读写控制引脚，记为OE和WE。外扩RAM的读、写控制引脚分别与MCS-51的RD和WR引脚相连。

外扩的EPROM在正常使用中只能读出，不能写入，故EPROM芯片没有写入控制引脚，只有读出引脚，记为OE，该引脚与MCS-51单片机的PSEN相连

访问片外程序存储器和访问数据存储器使用不同的指令用来区分同一地址空间硬件上，控制信号不一样：片外程序存储器工作，要PSEN信号有效。

片外数据存储器工作，要RD或WR信号有效；软件上，寻址不一样，片外程序存储器工作，要用MOVC，片外数据存储器工作，要用MOVX；虽然地址都是0000H~FFFFH，不会发生冲突的。

扩展资料：

访问存储空间时，需要用到两个指针变量，为DPTR和PC。其中pc为程序计数器，指向下一条需要执行的指令的地址，DPTR为数据指针寄存器，这两个变量的长度都为16位。

这是51单片机内部结构决定的，无法改变。所以这两个指针的寻址能力都为64K。这样看来，两类存储器的扩展能力都为64K 。

51单片机有以下几个内存模块组成：

1rom或者flash，叫程序存储区，你写的程序是存在这里面的，上电后从这里面执行。

程序存储区也分为片内和片外，一般来说，现在的51很多已经做到了64k，所以很少有外扩

片外flash或者片外的rom了，flash或者rom不管是片内还是片外的，只能用来定义常量，是用code来修饰，也就是说，用code来修饰的东西，在程序运行过程中，不能修改；

2ram有------内部ram的低128位（00-7f)，对应c语言就是data,比如我定义一个变量，

data

unsigned

char

var

=

0;

那么，这个

var变量就是放在内部的低128位ram中

-------内部ram的高128位（80-ff)，对应c语言就是idata,比如我定义一个变量，

idata

unsigned

char

var

=

0;

那么，这个

var变量就是放在内部的高128位ram中

-------特殊功能寄存器（sfr）（80-ff)，对应c语言就是sfr比如我定义一个变量，

sfr

unsigned

char

var

=

0x90;

那么，这个

var变量就是放在内部的特殊功能寄存器中,这是你对var *** 作，相当于 *** 作一个特殊的寄存器，但是小心，不能随便定义sfr变量，很危险

------外部ram

64k（0000-ffff）

外部的ram可以扩展到65536个，但是前256个算是一页，这一页比较特殊，是用

pdata来修饰的，当然，也可以用xdata来修饰。

除了第一页的256个以外的其他65280个空间，只能用xdata来修饰；

回过头来讨论pdata和xdata，这两个都能修饰外部ram的第一页，但是，pdata只能修饰第一页，即最前面的256个外部ram,那么，这最前面的256个到底用pdata还是xdata好的呢？

答案是pdata，因为xdata修饰的变量，用的是dptr寻址，pdata用的是r0和r1dptr因为是16位的，所以可以覆盖整个的64k外部ram，r0和r1是8位，所以只能寻址最前面的256个，也就是外部ram的第一页，但是，用r0寻址，比dptr快一倍，代码也小的很多

楼主又疑惑了，好多地址是重复的，比如，我向80h地址写一个数值，单片机怎么知道读的是内部的高128位ram？还是sfr？还是外部64k的ram呢？

答案是用指令，如果是直接寻址，那么访问的就是sfr，如果是r0或者r1间接寻址，就是内部高128位ram，如果是dptr或者是r0，r1间接寻址，且配合的是movx指令，那么就是访问外部64kram中的第80h个地址。

概括一下来说，51的内存由以下组成：

1----程序存储器（包括片内flash或rom,也包括片外flash或rom，c语言用code定义）

2----内部低128位ram,c语言用data定义

3---内部高128位ram,c语言用idata定义

4---内部sfr，c语言用sfr定义

5---外部65536个ram（通常，很多单片机厂家不会给你扩展那么多的，一般来说扩展256个字节或者1024个字节就差不多了，最近宏晶的出了个扩展4096字节的。这65536字节的ram，前256个可以用pdata修饰，也可以用xdata修饰，超过256个之后的，只能用xdata修饰）

以上所说的只是针对51内核的单片机，其他内核的，像arm之类的，不是这种结构的。

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