初學單片機者必備

初學單片機幾個不易掌握的概念　隨著電子技術的迅速發展,計算機已深入地滲透到我們的生活中,許多電子愛好者開始學習單片機知識,但單片機的內容比較抽象,相對電子愛好者已熟悉的模擬電路、數字電路,單片機中有一些新的概念,這些概念非�；�本以至于一般作者不屑去談,教材自然也不會很深入地講解這些概念,但這些內容又是學習中必須要理解的,下面就結合本人的學習、教學經驗,對這些最基本概念作一說明,希望對自學者有所幫助。



　　一、總線:我們知道,一個電路總是由元器件通過電線連接而成的,在模擬電路中,連線并不成為一個問題,因為各器件間一般是串行關系,各器件之間的連線并不很多,但計算機電路卻不一樣,它是以微處理器為核心,各器件都要與微處理器相連,各器件之間的工作必須相互協調,所以就需要的連線就很多了,如果仍如同模擬電路一樣,在各微處理器和各器件間單獨連線,則線的數量將多得驚人,所以在微處理機中引入了總線的概念,各個器件共同享用連線,所有器件的8根數據線全部接到8根公用的線上,即相當于各個器件并聯起來,但僅這樣還不行,如果有兩個器件同時送出數據,一個為0,一個為1,那么,接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是不允許的,所以要通過控制線進行控制,使器件分時工作,任何時候只能有一個器件發送數據(可以有多個器件同時接收)。器件的數據線也就被稱為數據總線,器件所有的控制線被稱為控制總線。在單片機內部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元,這些存儲單元要被分配地址,才能使用,分配地址當然也是以電信號的形式給出的,由于存儲單元比較多,所以,用于地址分配的線也較多,這些線被稱為地址總線。



　　二、數據、地址、指令:之所以將這三者放在一起,是因為這三者的本質都是一樣的──數字,或者說都是一串‘0’和‘1’組成的序列。換言之,地址、指令也都是數據。指令:由單片機芯片的設計者規定的一種數字,它與我們常用的指令助記符有著嚴格的一一對應關系,不可以由單片機的開發者更改。地址:是尋找單片機內部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據,內部單元的地址值已由芯片設計者規定好,不可更改,外部的單元可以由單片機開發者自行決定,但有一些地址單元是一定要有的(詳見程序的執行過程)。數據:這是由微處理機處理的對象,在各種不同的應用電路中各不相同,一般而言,被處理的數據可能有這么幾種情況:
1.地址(如MOV DPTR,#1000H),即地址1000H送入DPTR。
2.方式字或控制字(如MOV TMOD,#3),3即是控制字。
3.常數(如MOV TH0,#10H)10H即定時常數。4.實際輸出值(如P1口接彩燈,要燈全亮,則執行指令:MOV P1,#0FFH,要燈全暗,則執行指令:MOV P1,#00H)這里0FFH和00H都是實際輸出值。又如用于LED的字形碼,也是實際輸出的值。
理解了地址、指令的本質,就不難理解程序運行過程中為什么會跑飛,會把數據當成指令來執行了。



　　三、P0口、P2口和P3的第二功能用法 初學時往往對P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解,認為第二功能和原功能之間要有一個切換的過程,或者說要有一條指令,事實上,各端口的第二功能完全是自動的,不需要用指令來轉換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號,當微片理機外接RAM或有外部I/O口時,它們被用作第二功能,不能作為通用I/O口使用,只要一微處理機一執行到MOVX指令,就會有相應的信號從P3.6或P3.7送出,不需要事先用指令說明。事實上‘不能作為通用I/O口使用’也并不是‘不能’而是(使用者)‘不會’將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETB P3.7的指令,并且當單片機執行到這條指令時,也會使P3.7變為高電平,但使用者不會這么去做,因為這通常這會導致系統的崩潰(即死機)。



　　四、程序的執行過程 單片機在通電復位后8051內的程序計數器(PC)中的值為‘0000’,所以程序總是從‘0000’單元開始執行,也就是說:在系統的ROM中一定要存在‘0000’這個單元,并且在‘0000’單元中存放的一定是一條指令。



　　五、堆棧 堆棧是一個區域,是用來存放數據的,這個區域本身沒有任何特殊之處,就是內部RAM的一部份,特殊的是它存放和取用數據的方式,即所謂的‘先進后出,后進先出’,并且堆棧有特殊的數據傳輸指令,即‘PUSH’和‘POP’,有一個特殊的專為其服務的單元,即堆棧指針SP,每當執一次PUSH指令時,SP就(在原來值的基礎上)自動加1,每當執行一次POP指令,SP就(在原來值的基礎上)自動減1。由于SP中的值可以用指令加以改變,所以只要在程序開始階段更改了SP的值,就可以把堆棧設置在規定的內存單元中,如在程序開始時,用一條MOV SP,#5FH指令,就時把堆棧設置在從內存單元60H開始的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設置堆棧指針的指令,因為開機時,SP的初始值為07H,這樣就使堆棧從08H單元開始往后,而08H到1FH這個區域正是8031的第二、三、四工作寄存器區,經常要被使用,這會造成數據的渾亂。不同作者編寫程序時,初始化堆棧指令也不完全相同,這是作者的習慣問題。當設置好堆棧區后,并不意味著該區域成為一種專用內存,它還是可以象普通內存區域一樣使用,只是一般情況下編程者不會把它當成普通內存用了。



　　六、單片機的開發過程 這里所說的開發過程并不是一般書中所說的從任務分析開始,我們假設已設計并制作好硬件,下面就是編寫軟件的工作。在編寫軟件之前,首先要確定一些常數、地址,事實上這些常數、地址在設計階段已被直接或間接地確定下來了。如當某器件的連線設計好后,其地址也就被確定了,當器件的功能被確定下來后,其控制字也就被確定了。然后用文本編緝器(如EDIT、CCED等)編寫軟件,編寫好后,用編譯器對源程序文件編譯,查錯,直到沒有語法錯誤,除了極簡單的程序外,一般應用仿真機對軟件進行調試,直到程序運行正確為止。運行正確后,就可以寫片(將程序固化在EPROM中)。在源程序被編譯后,生成了擴展名為HEX的目標文件,一般編程器能夠識別這種格式的文件,只要將此文件調入即可寫片。在此,為使大家對整個過程有個認識,舉一例說明:
ORG 0000H
LJMP START
ORG 040HSTART:
MOV SP,#5FH ;設堆棧
LOOP:
NOP
LJMP LOOP ;循環
END ;結束