89C52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析-中文翻譯

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89C52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析功能特性描述AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。VCC : 電源GND: 地P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作將無效。這一位置 “1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)的地址空間映象如表1所示。并不是所有的地址都被定義了。片上沒有定義的地址是不能用的。讀這些地址，一般將得到一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)；寫入的數(shù)據(jù)將會(huì)無效。用戶不應(yīng)該給這些未定義的地址寫入數(shù)據(jù)“1”。由于這些寄存器在將來可能被賦予新的功能，復(fù)位后，這些位都為“0”。定時(shí)器2 寄存器：寄存器T2CON 和T2MOD 包含定時(shí)器2 的控制位和狀態(tài)位，寄存器對(duì)RCAP2H和RCAP2L是定時(shí)器2的捕捉/自動(dòng)重載寄存器。中斷寄存器：各中斷允許位在IE寄存器中，六個(gè)中斷源的兩個(gè)優(yōu)先級(jí)也可在IE中設(shè)置。存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)MCS-51器件有單獨(dú)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以64K尋址。程序存儲(chǔ)器：如果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開始。對(duì)于89S52，如果EA 接VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲(chǔ)器（地址為0000H～1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000H~FFFFH。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：AT89S52 有256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。高128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說高128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。當(dāng)一條指令訪問高于7FH 的地址時(shí)，尋址方式?jīng)Q定CPU 訪問高128 字節(jié)RAM 還特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（SFR）。例如，下面的直接尋址指令訪問0A0H（P2口）存儲(chǔ)單元MOV 0A0H , #data使用間接尋址方式訪問高128 字節(jié)RAM。例如，下面的間接尋址方式中，R0 內(nèi)容為0A0H，訪問的是地址0A0H的寄存器，而不是P2口（它的地址也是0A0H）。MOV @R0 , #data堆棧操作也是簡(jiǎn)介尋址方式。因此，高128字節(jié)數(shù)據(jù)RAM也可用于堆?？臻g?？撮T狗定時(shí)器WDT是一種需要軟件控制的復(fù)位方式。WDT 由13位計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門狗定時(shí)器復(fù)位存儲(chǔ)器（WDTRST）構(gòu)成。WDT 在默認(rèn)情況下無法工作；為了激活WDT，戶用必須往WDTRST 寄存器（地址：0A6H）中依次寫入01EH 和0E1H。當(dāng)WDT激活后，晶振工作，WDT在每個(gè)機(jī)器周期都會(huì)增加。WDT計(jì)時(shí)周期依賴于外部時(shí)鐘頻率。除了復(fù)位（硬件復(fù)位或WDT溢出復(fù)位），沒有辦法停止WDT工作。當(dāng)WDT溢出，它將驅(qū)動(dòng)RSR引腳一個(gè)高個(gè)電平輸出。WDT的使用為了激活WDT，用戶必須向WDTRST寄存器（地址為0A6H的SFR）依次寫入0E1H和0E1H。當(dāng)WDT激活后，用戶必須向WDTRST寫入01EH和0E1H喂狗來避免WDT溢出。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到8191(1FFFH)時(shí)，13 位計(jì)數(shù)器將會(huì)溢出，這將會(huì)復(fù)位器件。晶振正常工作、WDT激活后，每一個(gè)機(jī)器周期WDT 都會(huì)增加。為了復(fù)位WDT，用戶必須向WDTRST 寫入01EH 和0E1H（WDTRST 是只讀寄存器）。WDT 計(jì)數(shù)器不能讀或?qū)?。?dāng)WDT 計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，將給RST 引腳產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖輸出，這個(gè)復(fù)位脈沖持續(xù)96個(gè)晶振周期（TOSC），其中TOSC=1/FOSC。為了很好地使用WDT，應(yīng)該在一定時(shí)間內(nèi)周期性寫入那部分代碼，以避免WDT復(fù)位。掉電和空閑方式下的WDT在掉電模式下，晶振停止工作，這意味這WDT也停止了工作。在這種方式下，用戶不必喂狗。有兩種方式可以離開掉電模式：硬件復(fù)位或通過一個(gè)激活的外部中斷。通過硬件復(fù)位退出掉電模式后，用戶就應(yīng)該給WDT 喂狗，就如同通常AT89S52 復(fù)位一樣。通過中斷退出掉電模式的情形有很大的不同。中斷應(yīng)持續(xù)拉低很長(zhǎng)一段時(shí)間，使得晶振穩(wěn)定。當(dāng)中斷拉高后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。為了防止WDT在中斷保持低電平的時(shí)候復(fù)位器件，WDT 直到中斷拉低后才開始工作。這就意味著WDT 應(yīng)該在中斷服務(wù)程序中復(fù)位。為了確保在離開掉電模式最初的幾個(gè)狀態(tài)WDT不被溢出，最好在進(jìn)入掉電模式前就復(fù)位WDT。在進(jìn)入待機(jī)模式前，特殊寄存器AUXR的WDIDLE位用來決定WDT是否繼續(xù)計(jì)數(shù)。默認(rèn)狀態(tài)下，在待機(jī)模式下，WDIDLE＝0，WDT繼續(xù)計(jì)數(shù)。為了防止WDT在待機(jī)模式下復(fù)位AT89S52，用戶應(yīng)該建立一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)離開待機(jī)模式，喂狗，再重新進(jìn)入待機(jī)模式。UART在AT89S52 中，UART 的操作與AT89C51 和AT89C52 一樣。為了獲得更深入的關(guān)于UART 的信息，可參考ATMEL 網(wǎng)站（http://www.atmel.com）。從這個(gè)主頁，選擇“Products”，然后選擇“8051-Architech Flash Microcontroller”，再選擇“ProductOverview”即可。定時(shí)器0 和定時(shí)器1在AT89S52 中，定時(shí)器0 和定時(shí)器1 的操作與AT89C51 和AT89C52 一樣。為了獲得更深入的關(guān)于UART 的信息，可參考ATMEL 網(wǎng)站（http://www.atmel.com）。從這個(gè)主頁，選擇“Products”，然后選擇“8051-Architech Flash Microcontroller”，再選擇“Product Overview”即可。定時(shí)器2定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它既可以做定時(shí)器，又可以做事件計(jì)數(shù)器。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位選擇（如表2所示）。定時(shí)器2有三種工作模式：捕捉方式、自動(dòng)重載（向下或向上計(jì)數(shù)）和波特率發(fā)生器。如表3 所示，工作模式由T2CON中的相關(guān)位選擇。定時(shí)器2 有2 個(gè)8位寄存器：TH2和TL2。在定時(shí)工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期，TL2 寄存器都會(huì)加1。由于一個(gè)機(jī)器周期由12 個(gè)晶振周期構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)頻率就是晶振頻率的1/12。種方式下，每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣外部輸入。一個(gè)機(jī)器周期采樣到高電平，而下一個(gè)周期采樣到低電平，計(jì)數(shù)器將加1。在檢測(cè)到跳變的這個(gè)周期的S3P1 期間，新的計(jì)數(shù)值出現(xiàn)在寄存器中。因?yàn)樽R(shí)別1－0的跳變需要2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)晶振周期），所以，最大的計(jì)數(shù)頻率不高于晶振頻率的1/24。為了確保給定的電平在改變前采樣到一次，電平應(yīng)該至少在一個(gè)完整的機(jī)器周期內(nèi)保持不變。捕捉方式在捕捉模式下，通過T2CON中的EXEN2來選擇兩種方式。如果EXEN2=0，定時(shí)器2時(shí)一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，溢出時(shí)，對(duì)T2CON 的TF2標(biāo)志置位，TF2引起中斷。如果EXEN2=1，定時(shí)器2做相同的操作。除上述功能外，外部輸入T2EX引腳（P1.1）1至0的下跳變也會(huì)使得TH2和TL2中的值分別捕捉到RCAP2H和RCAP2L中。除此之外，T2EX 的跳變會(huì)引起T2CON 中的EXF2 置位。像TF2 一樣，T2EX 也會(huì)引起中斷。捕捉模式如圖5所示。自動(dòng)重載當(dāng)定時(shí)器2 工作于16 位自動(dòng)重載模式，可對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)向上計(jì)數(shù)或向下計(jì)數(shù)。這一功能可以通過特殊寄存器T2MOD（見表4）中的DCEN（向下計(jì)數(shù)允許位）來實(shí)現(xiàn)。通過復(fù)位，DCEN 被置為0，因此，定時(shí)器2 默認(rèn)為向上計(jì)數(shù)。DCEN 設(shè)置后，定時(shí)器2就可以取決于T2EX向上、向下計(jì)數(shù)。如圖6 所示，DCEN=0 時(shí)，定時(shí)器2 自動(dòng)計(jì)數(shù)。通過T2CON 中的EXEN2 位可以選擇兩種方式。如果EXEN2=0，定時(shí)器2計(jì)數(shù)，計(jì)到0FFFFH后置位TF2溢出標(biāo)志。計(jì)數(shù)溢出也使得定時(shí)器寄存器重新從RCAP2H 和RCAP2L 中加載16 位值。定時(shí)器工作于捕捉模式，RCAP2H和RCAP2L的值可以由軟件預(yù)設(shè)。如果EXEN2=1，計(jì)數(shù)溢出或在外部T2EX（P1.1）引腳上的1到0的下跳變都會(huì)觸發(fā)16位重載。這個(gè)跳變也置位EXF2中斷標(biāo)志位。置位DCEN，允許定時(shí)器2向上或向下計(jì)數(shù)。在這種模式下，T2EX引腳控制著計(jì)數(shù)的方向。T2EX上的一個(gè)邏輯1使得定時(shí)器2向上計(jì)數(shù)。定時(shí)器計(jì)到0FFFFH溢出，并置位TF2。定時(shí)器的溢出也使得RCAP2H和RCAP2L中的16位值分別加載到定時(shí)器存儲(chǔ)器TH2和TL2中。T2EX 上的一個(gè)邏輯0 使得定時(shí)器2 向下計(jì)數(shù)。當(dāng)TH2 和TL2 分別等于RCAP2H 和RCAP2L中的值的時(shí)候，計(jì)數(shù)器下溢。計(jì)數(shù)器下溢，置位TF2，并將0FFFFH加載到定時(shí)器存儲(chǔ)器中。定時(shí)器2上溢或下溢，外部中斷標(biāo)志位EXF2 被鎖死。在這種工作模式下，EXF2不能觸發(fā)中斷。