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第一章概述

80C51命名规则

80C51/52

89C51/52

87C51/52

89C51和89C52的区别

片内通用RAM：128 bytes / 256 bytes

片内Flash Rom容量：4k bytes / 8k bytes

定时器：89C52有3个定时器(16位)，比89C51（定时器也是16位）多一个T2。

第二章基本结构

IO口

4个8位口，其中P0，P2可作为扩展数据/地址线。

P0口：双向I/O口，可用作地址数据总线（低8位地址及数据）

P1口：准双向I/O口

P2口：准双向I/O口，可用作总线，高8位地址

P3口：准双向I/O口，具有第二功能

P0～3口作I/O输入时，必须先向电路中的锁存器写入“1”，使输出驱动电路的FET截止。

P1～3口作为通用I/O口使用时，不需要外接上拉电阻。

P0口

作为通用IO口时，（漏极开路）必须加上上拉电阻。

当P0口作为输入口使用时，应区分读引脚和读锁存器两种情况：

凡属于读-修改-写方式的指令从锁存器读入信号，其它指令则从端口引脚线上读入信号。

51：灌电流能力强于拉电流能力（允许最大输入大于最大输出），IO口在复位时的状态为1（高电平）。

Cortex-M（GPIO）：灌电流能力与拉电流能力相同，IO口在复位时的状态为高阻态。

P3口第二功能

口线	第二功能	信号名称
P3.0	RXD	串行数据接收
P3.1	TXD	串行数据发送
P3.2	INT0	外部中断0申请
P3.3	INT1	外部中断1申请
P3.4	T0	定时器/计数器0计数输入
P3.5	T1	定时器/计数器1计数输入
P3.6	WR	外部RAM写选通
P3.7	RD	外部RAM读选通

特殊引脚

字母上方有/无横线：低/高电平有效

复位输入信号，高电平有效。

（External Access）

片外程序存储器访问允许，低电平有效。

EA=1，选择片内；EA=0，选择片外。

锁存，地址锁存允许信号输出。访问外部存储器时，实现低8位数据与地址分开。

取指，片外程序存储器读选通信号，低电平有效。

特殊指针和寄存器

51中的PC不可直接访问，与程序存储器地址相关。

程序计数器PC是一个独立的计数器，不属于内部的特殊功能寄存器。

PC中存放的是下一条将要从程序存储器中取出的指令的地址。

基本的工作过程：读指令时，程序计数器PC将其中的数作为所取指令的地址输出给程序存储器，然后程序存储器按此地址输出指令字节，同时程序计数器PC本身自动加1，指向下一条指令地址。

在执行转移时，PC被系统自动置入目标地址。

规则：后进先出，入栈 PUSH ，出栈 POP 。

MCS-51的堆栈只能开辟在芯片内部的数据存储器中。

SP：专用寄存器地址81H，SP的内容是堆栈栈顶的地址，系统复位后SP的内容是07H。

堆栈是为子程序调用和中断操作而服务的，实现保护断点和保护现场。

堆栈在子程序调用和中断的时候自动把端点地址进栈和出栈。

LCALL，RET，中断都会对堆栈操作。

通过 PUSH，POP 指令，用于保护现场和恢复现场。

51中的DPTR可直接访问，与数据存储器地址相关。

DPTR是一个16位的特殊功能寄存器，也可作为2个8位寄存器（DPH & DPL）。

主要功能是作为片外数据存储器或I/O寻址用的地址寄存器（间接寻址）或基址寄存器（变址寻址），故称为数据存储器地址指针。

单片机的大部分数据操作都要通过累加器A

主要功能：累加器A存放操作数，是ALU单元的输入之一，也是ALU运算结果暂存单元。
缺点：累加器的“瓶颈”作用
改进：寄存器阵列取代累加器

*B寄存器

在乘法（输入&高8位结果）和除法（除数&余数）指令中作为ALU的输入之一。

在其它情况下，B寄存器可以作为内部RAM中的一个单元来使用（类似ACC，但不完全）。

PSW.7 CY 进位标志

PSW.6 AC 辅助进位标志

PSW.5 F0 用户标志

PSW.4 RS1 寄存器组选择

PSW.3 RS0 寄存器组选择

PSW.2 OV 溢出标志, 带符号数加减运算溢出; 乘法积超过8位；除数为0

PSW.1 未用

PSW.0 P 奇偶标志

机器周期和指令周期

振荡脉冲（晶振）二分频为单片机时钟信号，时钟信号三分频为ALE，时钟信号六分频为机器周期。

节拍P：振荡脉冲周期P。

状态S：振荡周期的二分频，系统的时钟信号。前半周期对应的节拍叫P1，后半周期对应的节拍叫P2。

机器周期：一个机器周期的宽度为6个状态，并依次表示为S1～S6。

指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期。不同指令可包含有一、二、四个机器周期。

指令时序图

存储器结构和地址空间

两种基本结构

普林斯顿结构

统一编码，地址空间重合。
采用的将程序和数据合用一个存储器空间的结构（总线统一）。

哈佛结构

分别编码，地址空间独立。
将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构（总线独立）。
如MCS-51系列单片机（非典型哈佛结构，数据总线和程序总线硬件上不分离）。
如Cortex-M（改进型哈佛结构，总线硬件分离✅，地址空间重合❌）

三个存储器地址空间（逻辑上）

片内、片外统一的64KB程序存储器地址空间

16位的PC以及16位的地址总线，寻址空间：。

整个程序存储器可以分为片内(ROM）和片外两部分。

由EA引脚所接的电平来确定CPU访问片内和片外存储器。

访问片外存储器时，当PC值超出片内ROM（4K）容量时，会自动转向片外程序存储器空间（1000H～FFFFH）执行。

7个特定保留地址

0000H 复位

0003H 外部中断（后续的8个字节存放程序）

000BH 计时器T0溢出

0013H 外部中断

001BH 计时器T1溢出

0023H 串行口中断

002BH 计时器T2/T2EX（52子系列）

片内256B（80C52位384B）数据存储器地址空间

8位的地址总线，寻址空间：

低128B单元

00H～1FH：32B，第0～3组通用寄存器区

通过RS0、RS1选择当前工作寄存器。

20H～2FH：16B，位寻址区（对应位地址00H～7FH）

16个字节单元，共包含128位，既可位寻址又可字节寻址。

30H～7FH：80B，字节寻址区（用户RAM区）只可直接字节寻址

高128B单元

80H～FFH：特殊功能寄存器SFR区

专用寄存器只可直接寻址，PC不占据RAM单元，不可寻址。

额外128B RAM（针对52系列）

高128B的RAM区和SFR区的地址空间是重叠的。

通过不同的寻址方式来加以区别：

即访问高128B RAM区时，选用间接字节寻址方式；

访问SFR区，则应选用直接寻址方式。

片外64KB数据存储器地址空间

只能用寄存器间接寻址的方法访问：所用的寄存器为DPTR、R1或R0，指令 MOVX 。

用R0、R1寻址：由于R0、R1为8位寄存器，因此最大寻址范围为256B。
用DPTR寻址：由于DPTR为16位寄存器，因此最大寻址范围为64KB。

区分程序存储器（内/外ROM）和数据存储器（内/外RAM）

第三章指令系统

属于CISC（Complex 复杂）指令集，指令长度不一。

指令由操作码和操作数组成：

操作数1称为目的操作数，操作数2称为源操作数 — 操作数1称为**目的操作数**，操作数2称为**源操作数**

推论（？）：指令长度是3字节，执行时间必定是2个机器周期。

7种寻址方式

寄存器寻址

指在指令中将指定寄存器的内容作为操作数。

用符号名称来表示寄存器。例如：INC R0

寻址范围包括：

四个寄存器组，32个字节（通过RS0，RS1选择）。
部分专用寄存器：ACC、B、DPTR。

直接寻址

指在指令中直接给出操作数单元的地址。例如：MOV A, 3AH

寻址范围（限于片内RAM）包括：

低128单元（在指令中直接以单元地址形式给出）。
特殊功能寄存器（访问特殊功能寄存器的唯一方法）。

虽然特殊功能寄存器可以使用符号标志，但在指令代码中还是按地址进行编码的

立即寻址

指在指令中直接给出操作数。

为了与直接寻址指令中的直接地址相区别，在立即数前面必需加上前缀"#"。

寄存器间接寻址

指在指令中给出的寄存器内容是操作数的地址，从该地址中取出的才是操作数本身。

在寄存器的名称前面加前缀"@"。

寻址范围包括：

片内RAM的低128B单元（8051），只能采用R0或R1为间址寄存器，其形式为@Ri(i=0, 1)。
片外RAM的64KB单元，使用DPTR作为间址寄存器，其形式为@DPTR。
片外RAM的低256B单元，可使用DPTR、R0或R1作为间址寄存器。
堆栈操作指令（PUSH和POP）以堆栈指针（SP）作间址寄存器的间接寻址方式，访问片内RAM。（第一种的补充）

变址寻址

以DPTR或PC作基址寄存器，累加器A作变址寄存器，以两者内容相加。形成的16位程序存储器地址作为操作数地址。例如：MOVC A, @A+DPTR。

变址寻址指令一共三条，还有两条是：

MOVC A, @A+PC。
JMP @A+DPTR。

变址寻址方式是专门针对程序存储器。

变址寻址指令都是一字节指令。

变址寻址一般用于查表操作。

相对寻址

指在指令中给出的操作数为程序转移的偏移量。把PC的当前值加上指令中给出的地址偏移量rel，构成了程序转移的目的地址。例如：JNZ rel。

偏移量rel是一个以补码形式表示的带符号的8位二进制数。

位寻址

对数据位进行操作。例如：ANL C, 30H，还有CLR、ADDR。

寻址范围包括：

内部RAM中的位寻址区，28位。
专用寄存器中的可寻址位：11个SFR，83位。

寻址位的表示方法：

直接使用位地址 D5H / 位名称 F0 / 单元地址加位 D0H.5 / 专用寄存器符号加位 PSW.5

上述7种寻址方式针对源操作数。
目的操作数寻址方式简单，只有4种方式：直接寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址，位寻址。

指令格式

单字节指令

双字节指令

三字节指令

指令总结

数据传送类

指令	主要功能	影响标志位	示例代码
MOV	数据传送	无	`MOV A, #data`
MOVC	程序存储器数据传送	无	`MOVC A, @A+DPTR` `MOVC A, @A+PC`
MOVX	外部RAM数据传送	无	`MOVX A, @DPTR`
PUSH	入栈	无	`PUSH ACC`
POP	出栈	无	`POP ACC`
XCH	交换	无	`XCH A, R0`
XCHD	低半字节交换	无	`XCHD A, @R0`
SWAP	累加器高低半字节交换	无	`SWAP A`

一条指令不出现两个Rn寄存器。

MOV DPTR, #data16 是唯一16位数据传输指令。

MOVX 类外部RAM数据传送，只能通过累加器A进行。

MOVC 类查表指令，DPTR基址称为远程查表，PC基址称为近程查表。

源操作数为A的寻址属于寄存器寻址；ACC的属于直接寻址，相当于对地址E0H寻址。

算数运算类

指令	主要功能	影响标志位	示例代码
ADD	加法	CY，AC，OV	`ADD A, #34H`
ADDC	带进位加法	CY，AC，OV	`ADDC A, R0`
SUBB	带借位减法	CY，AC，OV	`SUBB A, #56H`
INC	加1	无	`INC A`
DEC	减1（DPTR不允许减1）	无	`DEC R0`
DA	十进制调整	CY，AC	`DA A`
MUL	乘法低0位A，高8位B	CY=0，OV	`MUL AB`
DIV	除法商A，余数B	CY=0，OV	`DIV AB`

对于带符号数运算，当和的第7位与第6位中有一位进位而另一位不产生进位时，溢出标志OV置1，否则为0。OV＝1表示两个正数相加，和为负数；或两个负数相加，而和为正数的错误结果。

十进制调整指令是紧接着加法指令：

累加器低4位大于9或辅助进位标志位AC=1，则进行低4位加6修正；
累加器高4位大于9或进位标志位CY=1，则进行高4位加6修正；
累加器高4位大于等于9，低4位大于9，则进行高低4位均加6修正。

乘积小于等于FFH时，OV=0；否则OV=1。

除数为0时，OV=1；否则OV=0。

逻辑运算类

指令	主要功能	影响标志位	示例代码
ANL	与运算	无	`ANL A, #0FH`
ORL	或运算	无	`ORL A, R0`
XRL	异或运算	无	`XRL A, #55H`
CLR	清零	根据位	`CLR A`
CPL	取反	根据位	`CPL A`
RL	循环左移	无	`RL A`
RR	循环右移	无	`RR A`
RLC	带进位循环左移	CY	`RLC A`
RRC	带进位循环右移	CY	`RRC A`

控制转移类

指令	主要功能	影响标志位	示例代码
AJMP	绝对转移 2K	无	`AJMP rel`
LJMP	长转移 64K	无	`LJMP rel`
SJMP	短转移 PC127	无	`SJMP rel`
JZ	为零转移	无	`JZ rel`
JNZ	非零转移	无	`JNZ rel`
CJNE	数值不等转移	CY（减法有无借位）	`CJNE A, #data`
DJNZ	减1非零转移	无	`DJNZ Rn, rel`
LCALL	长调用 64K	无	`LCALL rel`
ACALL	绝对调用 2K	无	`ACALL rel`
RET	子程序返回	无	`RET`
RETI	中断服务程序返回	无	`RETI`
NOP	空指令	无	`NOP`

布尔操作类

指令	主要功能	影响标志位	示例代码
MOV	位传送	根据位	`MOV C, bit`
SETB	置位	根据位	`SETB C`
CLR	清位	根据位	`CLR C`
CPL	取反	根据位	`CPL C`
ANL	位求与	根据位	`ANL C, bit`
ORL	位求或	根据位	`ORL C, bit`
JB	位为1转移三字节	无	`JB bit, rel`
JNB	位为0转移三字节	无	`JNB P1.0, rel`
JC	CY为1转移二字节	无	`JC rel`
JNC	CY为0转移二字节	无	`JNC rel`
JBC	位为1转移并清0 三	无	`JBC bit, rel`

无法对2个可寻址位直接进行传输MOV bit, bit。

第四章程序设计

伪指令

ORG 汇编起始地址伪指令

[<标号>:] ORG <地址16位>

通常在由ORG定位时，其地址应当由小到大，不能重叠。

有效范围一直到下一条ORG伪指令出现为止。

跟在ORG伪指令后面的程序段或数据段是绝对地址还是浮动地址段，依赖于ORG右边的表达式性质。

END 汇编终止伪指令

[<标号>:] END [<表达式>]

EQU 赋值伪指令

<字符名称> EQU <赋值项>

定义的标号，在整个源程序中不能更改。

DL 定义标号值伪指令

<字符名称> DL <表达式>

可更改已定义的标号值。

DB 定义数据字节伪指令

[<标号>:] DB <8位数表>

DW 定义数据字伪指令

[<标号>:] DW <16位数表>

仅 DW 采用大端模式存储

小端模式：一个Word中的低位的Byte放在内存中这个Word区域的低地址处。
大端模式：一个Word中的高位的Byte放在内存中这个Word区域的低地址处。

DS 定义存储区伪指令

[<标号>:] DS <8位或16位数>

BIT 位定义伪指令

<字符名称> BIT <位地址>

编程方法

运算

多字节加减，移位，BCD码……

数据传送和交换

将R0←→R7，R4←→20H

程序从0000H地址开始

使用XCH和MOV指令实现数据交换

通过A累加器作为中间变量来实现交换

查表

散转

第五章中断

中断矢量

中断源	中断矢量地址
外部中断0	0003H
定时器/计数器0	000BH
外部中断1	0013H
定时器/计数器1	001BH
串行口	0023H
定时器/计数器2 （52）	002BH

定时控制寄存器 TCON

地址88H，位地址8FH~88H

位地址	8F	8E	8D	8C	8B	8A	89	88
位符号

：外部中断申请触发方式控制位。

1为脉冲方式，负跳变有效；0为电平方式，低电平有效

：T1计数溢出，由硬件置位，响应中断时 由硬件复位。不用中断时用软件清零。

：T0计数溢出，由硬件置位，响应中断时 由硬件复位。不用中断时用软件清零。

：时，外部中断1向CPU申请中断请求。

：时，外部中断0向CPU申请中断请求。

串行口控制寄存器 SCON

地址98H，位地址9FH~98H

位地址	9F	9E	9D	9C	9B	9A	99	98
位符号

：串行口发送中断请求标志位。

：串行口接受中断请求标志位。

中断响应后用软件对TI、RI标志清零

中断允许控制寄存器 IE

地址A8H，位地址AFH~A8H

位地址	AF	AE	AD	AC	AB	AA	A9	A8
位符号		/	/

：中断允许总控制位。

1为中断总允许，0为中断总禁止

：外部中断允许控制位。

1为外部中断允许，0为外部中断禁止

：定时/计数中断允许控制位。

1为定时/计数中断允许，0为定时/计数中断禁止

：串行中断允许控制位。

1为串行中断允许，0为串行中断禁止

CPU复位后，，即禁止所有中断。

中断优先级控制寄存器 IP

地址B8H，位地址BFH~B8H

位地址	BF	BE	BD	BC	BB	BA	B9	B8
位符号	/	/

：外中断优先级设定位。

：定时中断优先级设定位。

：串行中断优先级设定位。

0为优先级低，1为优先级高

中断优先级控制原则和控制逻辑

低优先级中断请求不能打断高优先级的中断服务。高优先级中断请求可以打断低优先级的中断服务。

在中断服务程序运行中，不响应同级的其他中断请求。

在主程序运行中，同级的多个中断请求同时出现时，响应次序为：

外中断0 → 定时中断0 → 外中断1 → 定时中断1 → 串行口中断

内部有专门的硬件电路实现优先级逻辑控制

中断响应时间

中断请求标志位查询（1个机器周期）

执行 LCALL 指令（2个机器周期）

中断响应最短时间：3个机器周期

CPU正在执行的是 RETI 指令或访问 IP、IE 指令（2个机器周期）

乘法指令 MUL 或除法指令 DIV （4个机器周期）

中断响应最长时间：8个机器周期

（不考虑CPU正处在同级或高一级的中断服务中）

中断控制程序的设计

中断服务程序的设计

第六章定时器/计数器

T0/T1相关特殊功能寄存器

TMOD

工作方式控制寄存器；地址89H，不能位寻址；低4位用来定义T0，高4位用来定义T1。

GATE 门控位

GATE=0 以运行控制位TR0或TR1启动定时器；
GATE=1 以外中断请求信号INT0或INT1启动定时器。

C/T 定时方式或计数方式选择位

C/T=0 定时工作方式；
C/T=1 计数工作方式。

M1、M0 工作方式选择位

TCON

逐位定义的8位寄存器，字节地址为88H，位寻址的地址为88H～8FH

位地址	8F	8E	8D	8C	8B	8A	89	88
位符号

TR0，TR1：定时器控制位，0为停止工作，1为启动定时器/计数器。

T0/T1定时器工作方式

方式0

13位定时器/计数器 M1=0 M0=0

定时时间：个机器周期。

计数寄存器由THx高八位(作计数器)和TLx的低5位构成。TLx的高3位未用。

方式1

16位定时器/计数器 M1=0 M0=1

定时时间：个机器周期。

计数寄存器由THx高八位(作计数器)和TLx的低八位十六位组成。

方式2

定时常数自动重装载的8位定时器/计数器 M1=1 M0=0

TLx作为8位计数寄存器，THx作为8位计数常数寄存器。

TLx计数溢出后申请中断，同时THx的内容重新装入TLx，继续计数。重新装入不影响THx的内容。

适用于作为串行口波特发生器使用。

方式3

M1=1 M0=1

TL0用于8位定时器/计数器，TH0用于8位定时器。

8位计数/定时器TL0占用了T0的GATE、INT0、启动/停止控制位TR0、T0引脚(P3.4) 以及计数溢出标志位TF 0和T0的中断矢量(地址000BH)；

TH0所构成的定时器只能作为定时器用，因为此时的外部引脚T0已为定时器／计数器TL0所占用。这时它占用了T1的启动/停止控制位TR1、计数溢出标志位TF1及T1中断矢量(地址为001BH)。

由于此时计数溢出标志位TF1及T1中断矢量(地址为001BH)已被TH0所占用，所以T1仅能作为波特率发生器或其它不用中断的地方。

作串行口波特率发生器时，T1的计数输出直接去串行口，只需设置好工作方式，串行口波特率发生器自动开始运行，如要停止工作，只需向T1送一个设为工作方式3的控制字即可。

举例

要求在P1.0引脚上产生周期为2ms的方波输出。（已知晶体振荡器的频率为fosc=6MHz。用T0作定时器，设为方式0，设定1ms的定时，每隔1ms使P1.0引脚上的电平变反。）

计算定时常数

，

取低13位，高8位TCH=F0H，低5位TCL=0CH。

设定TMOD

编写程序

使用T1的方式1，设定1ms的定时。同样，在P1.0引脚上产生周期为2ms的方波输出。晶体振荡器的频率为fosc＝6MHz。

计算定时常数

高8位TCH=FEH，低8位TCL=0CH

设定TMOD

编写程序

欲用80C51产生两个方波，一个周期为200μs，另一个周期为400μs，该80C51同时使用串行口，用定时器/计数器作为波特率发生器。

计算定时常数

需要三个定时器，T0采用方式3，分解成2个8为定时器，T1设置为方式2作波特率发生器用。

设晶振频率，周期

TL0产生100μs定时，每隔100μs取反，由P1.0输出方波(T=200μs)

TCL0=2^8-100μs/1.3021μs=179.2，取TCL0=179=03BH

TH0产生200μs定时，每隔200μs取反，由P1.1输出方伯

TCH0=2^8-200μs/1.3021μs=102.4，取TCH0=102=66H

TH1的波特率

波特率2400，定时常数TC2=F6H

设定TMOD

编写程序

第七章串口通信

基本概念

单工方式

信号（不包括联络信号）在信道中只能沿一个方向传送

半双工方式

双方均具有发送和接受信息的能力，信道也具有双向传输性能；

通信的任何一方都不能同时既发送信息又接受信息，即在指定的时刻，只能沿一个方向传送信息。

全双工方式

信号沿两个方向同时传送，任何一方在同一时刻既能发送又能接收信息。

异步串行通信的同步技术

通信双方约定一个通信速率；

采用相同的数据传输格式；

将要传送的数据由一个0电平的“起始位”引导，中间为8位（9位）的数据位，后面有一个高电平的“停止位”——数据帧格式；

异步通信的字符帧格式由于添加了“起始位”和“停止位”，占用了传输时间，降低了传输效率，因此仅适用于远距离的数据通信。

波特率

定义：串行通讯时每秒钟信号变化次数，单位“BAUD”；

比特率：数据传输速率bps（bit per second）；

在二进制通讯中，比特率等于波特率；

1秒钟传送1位，就是1波特，即1bps（位/秒）

串行状态控制寄存器 SCON

SM0、SM1:串行口工作方式选择位

SM2:多机通道控制位

用于串行口工作方式2、3

若 SM2=1 ，当接收到第9数据位RB8为1，则数据有效，并使 RI=1 ，产生串行口接受中断。当接受到第9数据位RB8为0，则数据无效，不产生中断。
若 SM2=0 ，则无论接收到的第9数据位RB8为1或为0，数据均有效，并使 RI=1 ，产生串行口接收中断。

用于串行口工作方式0，SM2必须设置为0。
用于串行口工作方式1，若 SM2=1 ，则停止位（第9数据位RB8）必须为1。

REN：允许接收位，用软件置位或清零

REN=0 禁止接收
REN=1 允许接收

TB8：发送数据位8，用软件置位或清零

在方式2和方式3时，TB8要发送的是第9位数据；
方式1下：

TB8=0 表示主机发送的是数据；
TB8=1 表示主机发送的是地址。

RB8：接受数据位8

方式1中接收到的是停止位，方式0中不使用这一位。

TI：发送中断标志

TI=1 表示串行口一帧数据发送结束，TI由软件清零。

RI：接受中断标志

RI=1 表示串行口一帧数据接受结束，RI由软件清零。

电源控制寄存器 PCON

SMOD：波特率倍增位

SMOD=1 表示串行口波特率加倍。

编程和应用

方式0的编程和应用

80C51的串行口方式0是同步移位寄存器方式。应用方式0可以扩展并行I/O口。

例1.使用74LS164的并行输出瑞接8只发光二极管，利用它的串入并出功能，把发光二极管从左向右依次点亮，并不断循环之。

方式1的编程和应用

例2. 试编写双机通信程序。甲、乙双机均为串行口方式1并以定时器T1的方式2为波特率发生器，波特率为2400。（使用6MHz的晶振）

波特率的计算

甲机发送：将以片内RAM的78H及77H的内容为首地址、以76H及75H的内容减1为末地址数据块内容，通过串行口传至乙机。

乙机接收：通过RXD引脚接收甲机发来的数据，接收波特率与甲机一样。接收的第一、二字节是数据块的首地址，第三、四字节是数据块的末地址加1，第五字节开始是数据，接收到的数据依次存入数据块首地址开始的存储器中。

例3. 通过串行口发送带奇偶校验位的数据块ASCII码由7位组成，因此其最高位可作为奇偶校验位用。数据块通过串行口发送和接收，采用8位异步通信，波特率为1200，已知。从内部RAM单元20H~3FH中取出ASCII码加上奇偶校验位之后发出。设串行口为方式1，定时器/计数器 T1为方式2作为串行口的波特率发生器。

波特率的计算

例4. 通过串行口接收带奇偶校验位的数据块。把接收到的32个字节数据存放到20H~3FH中，波特率仍为1200，若奇校验出错，将进位标志C置“1”。

方式2、3的编程和应用

串行工作方式3与方式2的区别只是波特率是可以由用户设置的。方式3的波特率设置与方式1相同。

串行工作方式2、3用于多机通信。

第9数据位TB8也可以用于校验位。

例5. 利用第8位作为奇偶校验位编写发送中断程序。

第八章-1 系统并行扩展

外部并行扩展相关引脚

地址总线 AB

P2：高8位
P0：低8位（与数据总线复用）

数据总线 DB

P0（与地址总线复用）

控制总线 CB

程序、数据扩展特点

程序、数据都通过P2、P0口扩展；

程序扩展用 PSEN 引脚；

数据扩展用 /WR 和 /RD 引脚；

程序空间和数据空间完全独立（符合哈佛结构的特点），但不是真正的哈佛结构。

扩展连接图

第八章-2 系统串行扩展

SPI总线扩展系统

SCK：同步移位脉冲；

MOSI：主机输出，从机输入；

MISO：主机输入，从机输出；

/CS：从机片选线；

典型芯片：93C46。

I2C总线

I2C总线采用两线制：数据线SDA、时钟线SCL；

I2C总线为同步总线，数据的传送与时钟信号完全同步；

I2C总线采用主从方式，由主控器寻址从器件，启动总线，产生时钟脉冲；

所有与SDA、SCL总线相连的器件（单片机和外围器件）都应当具备I2C总线接口；

I2C总线接口器件在出厂时按照芯片的型号都具有唯一的8位地址（4位内部硬件地址、3位引脚定义的外部地址和1位方向地址）。

典型芯片：24C0X，DS1307。

I2C总线时序

根据I2C时序Start和Stop定义可知：

在传输数据时，当SCL高电平，SDA不能变化

因SCL由主机控制，所以：

主机在SCL低电平时输出数据至SDA；

主机在SCL高电平时读取SDA数据。

扩展连接图

第九章 ARM基础

Cortex-M3/M4 处理器数据宽度

ARM Cortex-M为32位RISC处理器

32位寄存器；
32位内部数据；
32位总线接口。

ARM Cortex-M采用32位寻址，地址空间4GB（以字节为基础）。

除了32位数据，还可以处理：

字节/Byte（8bits）；
半字/Halfword（16bits=2bytes）；
字/Word（32bits=4bytes）；
双字/Doubleword（64bits=8bytes）。

Cortex-M3/M4 数据存贮顺序

每个字节对应一个地址：

小端模式 (Little endian)：（一般常用）一个Word中的最低Byte存贮在 bit0 to bit7

大端模式 (Big endian)：一个Word中的最低Byte存贮在 bit24 to bit31

Cortex-M4采用little endian小端模式

数据地址的对齐

存贮器系统32位（4字节），地址按字节定义

访问方式包括字（32位），半字（16位），字节（8位）

对齐传输方式

字变量的地址必须是4的整数倍
半字变量的地址必须是2的整数倍

非对齐传输方式

对字和半字的地址无限制

Cortex-M3/M4 指令流水线

Cortex支持Thumb2

同时支持ARM指令（32位）和Thumb指令（16位）
兼顾了指令密度和指令速度

具有三级流水线

取指→译码→执行

某些指令执行多个周期，此情况下流水线停止

跳转到分支后，流水线清空

可一次读取两条指令（16-bit指令）

通用寄存器

：低寄存器

一些16位指令只能访问低寄存器。

：高寄存器

可用于32位和16位指令。

：栈指针（SP）

用于PUSH和POP操作，物理上实际存在两个栈指针：主栈指针MSP和进程栈指针PSP；
不使用操作系统时仅用MSP。

：链接寄存器（LR）

用于函数或子程序调用时返回地址的保存。当执行了函数或子程序调用时，LR的数值会自动更新。

：程序计数器（PC）（可访问，是与51的明显区别之一）

可读可写，读操作返回当前指令地址加4；写PC引起跳转操作。

xPSR 程序状态寄存器

APSR中的5个标志位：

N：负数标志（Negative）；

Z：零结果标志（Zero）；

C：进位/借位标志（Carry）；

V：溢出标志（oVerflow）；

S：饱和标志（Saturation），它不作为条件转移的依据。

存贮器

可访问多达4GB（的存贮器空间；存贮器保护单元MPU，定义各存贮区域的访问权限，防止越界访问

根据典型用法，分为：

程序代码访问区（如CODE区）；

数据访问区（如RAM区）；

外设；

处理器的内部控制和调试部件。

堆栈区

Cortex-M4使用的是“向下生长的满栈”模型。堆栈指针SP指向最后一个被压入堆栈的32位数值。在下一次压栈时，SP先自减4，再存入新的数值。

对32位操作，对齐到4字节边界，SP的最低两位总是为0。

嵌套向量中断控制器（NVIC）

NVIC 处理异常和中断配置、优先级以及中断屏蔽，位于存贮器映像的系统控制空间（SCS）。

中断等一些异常具有可编程的优先级。

中断可嵌套，即抢占式，高优先级可打断低优先级中断过程。

向量化的异常/中断入口。

向量表

该向量表实际上是一个32位整数数组，每个元素都是一个32位数，对应异常服务例程的入口地址。

异常服务例程的地址最低位必须为1，以指示Thumb状态。

复位流程

1. 处理器复位：多手段触发复位信号，处理器停止当前所有操作，进入复位状态；

读取MSP初值：从0x00000000地址处读取32位数据，加载到主堆栈指针寄存器MSP；

读取复位向量：从0x00000004地址处读取32位复位向量，即复位服务程序入口地址；

跳转并执行启动代码：跳转到复位服务程序入口，开始取指；

……

指令集

32位或16位的RISC指令集

指令丰富，功能强大

指令后缀

～S：要求更新APSR中的相关标志。

～EQ：Equal

～NE：NotEqual

～LT：LessThan

～GT：GreatThan

……

处理器内部数据转移指令

指令	功能	示例
MOV	在两个寄存器/寄存器与特殊寄存器间传输数据	`MOV Rn, Rm`
MOV	把一个立即数加载到寄存器	`MOV Rn, #data`
MOVW(Move Wide)	修改低16位，清零高16位	`MOVW Rn, #data32`
MOVT(Move Top)	修改高16位，不影响低16位	`MOVT Rn, #data32`
MVN	寄存器内容取2进制补码传输	`MVN Rn, Rm`

在两个寄存器间传送数据（32允许✅，51禁止❌）；

可在指令后加入后缀～S ，在数据转移的同时更新ASPR标志；

MOVW 和 MOVT 的配合使用，可以方便修改寄存器的内容（32位）。

存贮器访问指令

数据类型	位角度	LOAD	STORE
unsigned_int_8	Byte	`LDRB`	`STRB`
signed_int_8	Signed Byte	`LDRSB`	`STRSB`
unsigned_int_16	Halfword	`LDRH`	`STRH`
signed_int_16	Signed Halfword	`LDRSH`	`STRSH`
int_32	Word	`LDR`	`STR`
int_64	Double Word	`LDRD`	`STRD`
int_n*32	Multiple Word	`LDRM`	`STRM`

类型	功能	示例
立即数偏移（前序）	从地址Rn+offset处读取低位内容送到Rd	`LDR Rd, [Rn, #offset]`
ㅤ	往地址Rn+offset处存储Rd中的低位内容	`STR Rd, [Rn, #offset]`
寄存器偏移（前序）	从存贮器位置Rn+(Rm<<n)处读取低位内容送到Rd	`LDR Rd, [Rn, Rm{, LSL, #offfset}]`
ㅤ	往存贮器位置Rn+(Rm<<n)处存储Rd中的低位内容	`STR Rd, [Rn, Rm{, LSL, #offfset}]`
立即数偏移（后序）	读存储器Rn处内容至Rd并更新Rn+offset	`LDR Rd, [Rn], #offset`
ㅤ	读存储器Rn处内容至Rd并更新Rn+offset	`STR Rd, [Rn], #offset`
多重存贮器访问	从Rd指定的存贮器地址读取多个字到寄存器列表，地址在每次读取后加4(Increase After)	`LDMIA Rd!, {寄存器列表}`
ㅤ	依次将寄存器列表的值写入Rd指定的地址，地址在每次读取后加4	`STMIA Rd!, {寄存器列表}`
ㅤ	从Rd指定的存贮器地址读取多个字到寄存器列表，地址在每次读取前减4(Decrease Before)	`LDMDB Rd!, {寄存器列表}`
ㅤ	依次将寄存器列表的值写入Rd指定的地址，地址在每次读取前减4	`STMDB Rd!, {寄存器列表}`

立即数偏移（前序）：以一个寄存器作为存贮器的基准地址（指针），与一个立即数相加，其和作为访问存贮器的地址。（偏移量后可加后缀!表示指令执行完成后更新存放地址的寄存器）

寄存器偏移（前序）：以一个寄存器作为存贮器的基准地址（指针），与另一个从索引寄存器值相加，其和作为访问存贮器的地址。从索引寄存器值在相加前，可左移位。

立即数偏移（后序）：该方式也有一个立即数偏移值，但是在存贮器访问期间不用偏移值，仅在数据结束后更新地址寄存器（指针）。指令无需后缀!。

跳转指令

类型	功能	示例
跳转	跳转到`label`，范围2KB	`B label`
ㅤ	长跳转，跳转到[R1]中的地址，最低位应为1，保持Thumb状态	`BX R1`
条件跳转	基于APSR的当前条件值执行	`B<cond> label`

条件执行

IT <cond> : IF-THEN

ITE <cond> : IF-THEN-ELSE

ITTEE <cond> : IF-THEN*2-ELSE*2（最多）

位段操作

位段区(Bit-band Region)：操作单字节的实际内存区域。SRAM和外设区中各有一块大小1MB的位段区。

位段别名区(Bit-band Alias)：32MB的内存区域。对这块区域中某个字地址的访问，会被硬件自动映射为对位段区中对应字节的对应位的访问。

位操作是一种“原子操作（不可中断的一个或一系列操作）”，不会被其他指令打断。

第十章 ARM编程

结构体变量的地址及对应关系

共9个16位GPIO口：GPIOA～GPIOI

注意：结构体成员在内存中的地址按顺序排列！

用结构体定义外设的优点：

相关的设置参数放置在一个结构体中；

对外设操作时，将相关寄存器地址映射到结构体的成员；

结构体变量地址对应该结构体的首地址。

通用IO口

MODER0[1:0]～MODER15[1:0]

端口x配置位，软件修改位值，配置I/O方向模式:

00 输入（复位状态）；
01 通用输出模式；
10 复用功能模式；
11 模拟模式。

BR0~BR15（BSRH）

端口x复位位

0 不会对相应ODRx位执行操作；
1 对相应ODRx位进行复位。

BS0～BS15（BSRL）

端口x置位位

0 不会对相应ODRx位执行操作；
1 对相应ODRx位进行置位。

中断系统

STM32F407包含10个内核中断和82个可屏蔽中断通道。

中断/异常响应过程

压栈：把8个寄存器值压入栈（未使用浮点功能）；

取向量：从向量表中找出对应的服务程序入口地址；

中断处理：选择堆栈指针MSP/PSP，更新堆栈指针SP，更新连接寄存器LR，更新程序计数器PC；

出栈：把8个寄存器值出栈。

NVIC中断优先级

优先级包括抢占优先级和响应优先级:

共占4bit，哪几个bit表示抢占优先级或响应优先级可设置；

编号越小，优先级越高；

抢占优先级高的中断可以打断优先级低的中断；

抢占优先级相同时，两个中断同时到达，则先处理响应优先级高的中断。

定时器

定时器1和8：高级控制定时器，16位自动重装载；

定时器2和5：通用定时器，32位自动重装载；

定时器3和4：通用定时器，16位自动重装载；

定时器6和7：基本定时器，16位自动重装载；

定时器9-14：通用定时器，16位自动重装载

定时器相互完全独立，不共享任何资源；功能强大，可用于定时、计数、PWM控制等；

PWM模式占空比设置

预分频设置（Prescaler）：TIM1->PSC = P-1;

定时器周期和计数方式设置（自动重装载 Auto-Reload Register)：TIM1->ARR = N-1;

PWM占空比设置（捕获/比较1 Capture/Compare Register 1）：TIM1—>CCR1 = PWM;

直接内存访问DMA

无需CPU直接控制传输，通过硬件为RAM与I/O设备开辟直接传输数据的通道，提高系统的效率。

STM32F4具有2个DMA控制器（DMA1和DMA2），共16个数据流（每个控制器8路），每个数据流有8个通道，大部分外设均可通过DMA控制。

第一章 概述

80C51命名规则

89C51和89C52的区别

第二章 基本结构

IO口

特殊引脚

特殊指针和寄存器

机器周期和指令周期

存储器结构和地址空间

第三章 指令系统

7种寻址方式

指令格式

指令总结

第四章 程序设计

伪指令

编程方法

第五章 中断

中断矢量

定时控制寄存器 TCON

串行口控制寄存器 SCON

中断允许控制寄存器 IE

中断优先级控制寄存器 IP

中断优先级控制原则和控制逻辑

中断响应时间

中断控制程序的设计

中断服务程序的设计

第六章 定时器/计数器

T0/T1相关特殊功能寄存器

T0/T1定时器工作方式

举例

第七章 串口通信

基本概念

单工方式

半双工方式

全双工方式

异步串行通信的同步技术

波特率

串行状态控制寄存器 SCON

电源控制寄存器 PCON

编程和应用

方式0的编程和应用

方式1的编程和应用

方式2、3的编程和应用

第八章-1 系统并行扩展

外部并行扩展相关引脚

相关芯片

程序、数据扩展特点

扩展连接图

第八章-2 系统串行扩展

SPI总线扩展系统

I2C总线

I2C总线时序

扩展连接图

第九章 ARM基础

Cortex-M3/M4 处理器数据宽度

Cortex-M3/M4 数据存贮顺序

Cortex-M3/M4 指令流水线

通用寄存器

xPSR 程序状态寄存器

存贮器

堆栈区

嵌套向量中断控制器（NVIC）

向量表

复位流程

指令集

位段操作

第十章 ARM编程

结构体变量的地址及对应关系

通用IO口

中断系统

定时器

直接内存访问DMA

第一章概述

第二章基本结构

第三章指令系统

第四章程序设计

第五章中断

第六章定时器/计数器

第七章串口通信