單片機(jī)位地址計算方法研究

陳業(yè)慧，涂德鳳，程　明（安徽新華學(xué)院　電子通信工程學(xué)院，安徽　合肥　230088）

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單片機(jī)位地址計算方法研究

陳業(yè)慧，涂德鳳，程明
（安徽新華學(xué)院電子通信工程學(xué)院，安徽合肥230088）

摘要：介紹了一種單片機(jī)位地址計算方法，針對MCS-51內(nèi)部RAM256B中位地址段20H-2FH16個字節(jié)單元拆分成的128個位地址，無需查表，快速準(zhǔn)確地得到位地址，并就該計算方法在可位尋址的SFR以及其他主流單片機(jī)系列位地址計算的適用性進(jìn)行了分析.

關(guān)鍵詞：AT89S52；存儲器；位地址；SFR

1　引言

自1980年直到現(xiàn)在，MCS-51系列單片機(jī)憑借其優(yōu)越的性能和完善的結(jié)構(gòu)，成為一種通用計算機(jī).其強(qiáng)大的位處理功能，為處理復(fù)雜程序標(biāo)志位的置位、清零或檢測以及確定程序的運行方向等提供了極大的方便.但許多單片機(jī)愛好者在開始學(xué)習(xí)期間，對其存儲器地址沖突問題上倍感棘手.本文主要介紹了一種單片機(jī)位地址的計算方法，針對內(nèi)部RAM128字節(jié)中位地址段20H-2FH16個字節(jié)單元拆分成的128位地址，無需查表，快速準(zhǔn)確地得到位地址，并就該計算方法在可位尋址的SFR以及其他單片機(jī)系列位地址計算的適用性進(jìn)行了分析，也便于工作人員準(zhǔn)確定位地址并利用好每一個存儲單元.

2　MCS-51單片機(jī)位地址和位地址計算方法

MCS-51存儲器配置方式采用哈佛結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)組織可以分成3個不同的存儲空間，64kB程序存儲器、64kB外部RAM和256B內(nèi)部RAM，其中256B的內(nèi)部RAM又分為兩部分：高128B和低128B，低128B的內(nèi)部RAM才是真正的RAM區(qū)，主要被用來寫入或讀出數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1　MCS-51存儲器基本機(jī)構(gòu)圖

51系列優(yōu)點之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器.它的處理對象不是字或字節(jié)而是位.它不光能對片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測試等，還能進(jìn)行位的邏輯運算，其功能十分完備，使用起來得心應(yīng)手.51系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(qū)間，十六個字節(jié)，單元地址20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理（作位處理時，合128個位，相應(yīng)位地址為00H～7FH），使用極為靈活.這一功能無疑給使用者提供了極大的方便，因為一個較復(fù)雜的程序在運行過程中會遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運行過程中，需要對有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測，以確定程序的運行方向.而實施這一處理（包括前面所有的位功能），只需用一條位操作指令即可.

2.1位尋址區(qū)（20H-2FH）

片內(nèi)RAM的20H—2FH單元為位尋址區(qū)，既可作為一般單元用字節(jié)尋址，也可對它們的位進(jìn)行尋址，使用極其靈活.為使用者在復(fù)雜程序中分支程序標(biāo)志位的的置位、清零或檢測，以確定程序的運行方向提供了極大的方便.而實施這一處理（包括前面所有的位功能），只需用一條位操作指令即可.位地址分配如下表1所示：

表1　位地址分配

2.2計算方法

由于單片機(jī)中只有內(nèi)部RAM和特殊功能寄存器的部分單元有位地址，分別針對2部分分析位地址的計算方法.

（1）當(dāng)位地址涉及空間在內(nèi)部RAM位尋址20H～2FH段時，假設(shè)其位表示成2XH.Y，其中X∈（0，F(xiàn)），Y∈（0，7），即2XH.Y的范圍在20H.0-2FH.7，則計算方法如下：

由上式可得，20H.0=00H，2FH.7=FFH，故位地址表達(dá)的范圍落在00H-7FH范圍.

同理亦可反推位地址3BH=27.3，快速準(zhǔn)確，與表1相符.

（2）對于高128B片內(nèi)RAM來說，此公式不適用，比如P0.0即80H.0，如果用此公式將得到00H的結(jié)果，必然是錯誤的.

故修正如下，對于可位尋址的SFR，位地址與字節(jié)地址相關(guān)，規(guī)則如下：字節(jié)地址高四位定義為M，低四位定義為N，則字節(jié)地址為MN.位號定義為Z，則MNH.Z=M（N+Z）H.

P0.0即80H.0，由規(guī)則可以得到該位位地址=80H.

PS即B8H.5，由規(guī)則可得該位位地址=BDH，與表2相符.

表2　特殊功能寄存器

3　位尋址與字節(jié)尋址的區(qū)別

對位地址中的內(nèi)容進(jìn)行位操作的尋址方式成為位尋址.對字節(jié)地址中的內(nèi)容進(jìn)行位操作的尋址方式稱為直接尋址.位尋址只能對有位地址的內(nèi)部RAM和特殊功能寄存器的部分單元進(jìn)行尋址操作.它是一種直接尋址方式，由指令給出直接位地址.而字節(jié)尋址給出的是字節(jié)地址.

區(qū)分兩者需要根據(jù)不同的指令及偽指令，酌情判斷.單片機(jī)有專用的12條指令專用于位操作，不會混淆，例如：

SETB TR0；（TR0）←1

CLR20H；（24H.0）←0

4　適用性研究

本文提出的單片機(jī)位地址計算方法針對Intel51系列及相關(guān)兼容性的單片機(jī)，比如ATmel公司及STC的51系列的典型產(chǎn)品等，簡單迅速而準(zhǔn)確的得到位地址，有效解決復(fù)雜的組合邏輯問題，避免進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)傳送、字節(jié)屏蔽和測試一分支等操作為初學(xué)者及單片機(jī)愛好者及工作人員準(zhǔn)確定位地址并利用好每一個存儲單元提供了便利.但因存儲器結(jié)構(gòu)及指令的不同，不適用于AVR、PIC單片機(jī)，其中AVR系列單片機(jī)中并不能直接對RAM單元中的位進(jìn)行操作，若想對RAM中的某位置位時，必須通過狀態(tài)寄存器SREG的T位進(jìn)行中轉(zhuǎn).如對RAM中的R0寄存器的第4位置位，則：

BSET6；狀態(tài)寄存器T置位

BLDR0，4；將T位復(fù)制到R0的第4位顯然，后者比前者要復(fù)雜.

5　結(jié)論

本文介紹的針對MCS-51系列單片機(jī)位地址計算方法，無需查表，快速準(zhǔn)確地得到位地址，有效解決了單片機(jī)初學(xué)者及工作人員對于位地址的定位，同時也為教學(xué)提供了方便.該方法簡單準(zhǔn)確，使用Inter、Atmel及STC等系列通用單片機(jī)中，為利用位尋址有效解決復(fù)雜的組合邏輯問題，避免進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)傳送、字節(jié)屏蔽和測試一分支等操作提供了便利.

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號：TP368

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）06-0032-02

收稿日期：2016-02-11