opis_8051.pdf

Laboratorium Podstaw Techniki Mikroprocesorowej

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki PW

Obszar rejestrów specjalnych

MIKROKONTROLER 8051 - wiadomości podstawowe

1. Schemat blokowy mikrokontrolera 8051

F8H FFH

F0H B F8H

E8H EFH

E0H ACC E7H

D8H DFH

D0H PSW D7H

C8H T2CON RCAP2L RCAP2H TL2 TH2 CFH

C0H C7H

B8H IP BFH

B0H P3 B7H

A8H IE AFH

A0H P2 A7H

98H SCON SBUF 9FH

90H P1 97H

88H TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1 8FH

80H P0 SP DPL DPH 87H

↑

Adresowane

bitowo

3. Wybrane rejestry specjalne:

3.1 Rejestr stanu PSW (program status word)

Rejestr adresowany bitowo.

2. Struktura wewnętrznej pamięci danych mikrokontrolera Intel 8051

CY AC F0 RS1 RS0 OV - P

RAM dla użytkownika

CY PSW.7 - wskaźnik przeniesienia (symbol w asemblerze C)

AC PSW.6 - wskaźnik przeniesienia połówkowego

F0 PSW.5 - wskaźnik ogólnego przeznaczenia do wykorzystania przez programistę

RS1 PSW.4 - bit wyboru banku rejestrów

RS0 PSW.3 - bit wyboru banku rejestrów

OV PSW.2 - wskażnik nadmiaru (dla obliczeń w kodzie BCD)

007FH

obszar adresowany

bajtowo

0030H

002FH

obszar adresowany

bitowo

PSW.1 - wskaźnik definiowany przez użytkownika

0020H

PSW.0 - wskaźnik parzystości (ustawiany sprzętowo jeżeli liczba jedynek w akumulatorze jest

nieparzysta, zerowany w przeciwnym przypadku)

001FH

bank rejestrów nr

0018H

Wybór ban ku rejestrów

0017H

bank rejestrów nr

RS1

RS0

Bank rejestrów

Adres

0010H

00H-07H

08H-0FH

10H-17H

18H-1FH

bank rejestrów nr

0007H R7

0008H

3.2 Rejestry związane systemem przerwań

Mikrokontroler 8051 posiada 5 źródeł przerwań: 2 przerwania zewnętrzne, przerwanie od liczników

T0 i T1 oraz od portu szeregowego. Wektory przerwań przypisane konkretnym źródłom przerwań są

następujące:

0000H R0

bank rejestrów nr

000FH

Źródło przerwania

Znacznik przerwania

Wektor przerwania

IT0 TCON.0 - bit wyboru typu przerwania z zewnętrznego źródła nr 0 (programowe

ustawienie/zerowanie bitu powoduje, że przerwanie jest wywoływane przez opadające

zbocze/niski poziom).

źródło zewnętrzne nr 0

licznik T0

źródło zewnętrzne nr 1

licznik T1

port szeregowy

IE0

TF0

IE1

TF1

RI&TI

0003H

000BH

0013H

001BH

0023H

3.3.2 Rejestr sterowania trybem pracy liczników TMOD (Timer/Counter Mode Control Register)

Rejestr nie jest adresowany bitowo.

GATE C/T

M0 GATE C/T

3.2.1 Rejestr aktywacji przerwań IE (Interrupt Enable Register)

Rejestr adresowany bitowo. Jeżeli dany bit jest równy zero, związane z nim przerwanie nie jest aktywne.

Nadanie bitowi wartości równej 1 uaktywnia związane z nim przerwanie.

1444442444443 1444442444443

licznik T1 icznik T0

GATE - bramkowanie licznika sygnałem zewnętrznym, jeżeli GATE=1

C/T - wybór funkcji: C/T=1 - licznik impulsów zewn., C/T=0 - czasomierz (zlicza impulsy zegara).

M1 - bit wyboru trybu pracy

M0 - bit wyboru trybu pracy

EA -

- ES ET1 EX1 ET0 EX0

EA IE.7 - globalny bit aktywacji przerwań. Jeżeli EA=0, żadne przerwanie nie zostanie

przyjęte, jeżeli EA=1, aktywacja przerwań z danego źródła zależy od stanu

indywidualnego bitu aktywacji przerwań tego źródła.

ES IE.4 - indywidualny bit aktywacji przerwań z portu szeregowego

ET1 IE.3 - indywidualny bit aktywacji przerwań z licznika T1

EX1 IE.2 - indywidualny bit aktywacji przerwań ze źródła zewnętrznego nr 1

ET0 IE.1 - indywidualny bit aktywacji przerwań z licznika T0

EX0 IE.0 - indywidualny bit aktywacji przerwań ze źródła zewnętrznego nr 0

M1 M0 Tryb pracy

Opis

13-bitowy czasomierz

16-bitowy czasomierz/licznik

8-bit. licznik/czasomierz z automatycznym przeładowaniem

oba rejestry licznika T0 stają się niezależnymi 8-bitowymi

licznikami/czasomierzami. Licznik T1 zatrzymany.

3.2.2 Rejestr priorytetów przerwań IP (Interrupt Priority Register)

W systemie przerwań mikrokontrolera 8051 przewidziano 2 poziomy priorytetu: wyższy i niższy.

Jeżeli odpowiedni bit ma wartość 1, przerwania z nim związane ma priorytet wyższy, jeżeli wartość bitu wynosi

0, odpowiadające mu przerwanie ma priorytet niższy.

- PS PT1 PX1 PT0 PX0

PS IP.4 - określa priorytet przerwania z portu szeregowego

PT1 IP.3 - określa priorytet przerwania z licznika T1

PX1 IP.2 - określa priorytet przerwania ze źródła zewnętrznego nr 1

PT0 IP.3 - określa priorytet przerwania z licznika T0

PX0 IP.2 - określa priorytet przerwania ze źródła zewnętrznego nr 0

Aby uniknąć konfliktu w obrębie danego poziomu, została ustalona następująca kolejność:

3.3. Rejestry związane z licznikami T0 i T1

3.3.1 Rejestr sterowania licznikami TCON (Timer/Counter Control Register)

Rejestr adresowany bitowo.

TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

TF1 TCON.7 - wskaźnik przerwania z licznika T1 (ustawiany i zerowany sprzętowo)

TR1 TCON.6 - bit aktywacji licznika T1 (ustawiany/zeroany programowo, aby uruchomić/zatrzymać

licznik).

TF0 TCON.5 - wskażnik przerwania z licznika T0 (ustawiany i zerowany sprzętowo)

TR0 TCON.4 - bit aktywacji licznika T0 (ustawiany/zeroany programowo, aby uruchomić/zatrzymać

licznik).

IE1 TCON.3 - wskaźnik przerwania z zewnętrznego źródła nr 1 (ustawiany i zerowany sprzętowo).

IT1 TCON.2 - bit wyboru typu przerwania z zewnętrznego źródła nr 1 (programowe

ustawienie/zerowanie bitu powoduje, że przerwanie jest wywoływane przez opadające

zbocze/niski poziom).

IE0 TCON.1 - wskaźnik przerwania z zewnętrznego źródła nr 0 (ustawiany i zerowany sprzętowo).

SCON.1 (TI) - znacznik przerwania związanego z transmisją (zerowany programowo)

SCON.0 (RI) - znacznik przerwania związanego z odbiorem (zerowany programowo)

SM01 SM1 Tryb pracy

Opis

Częstotliwość

przesył synchroniczny

przesył asynchroniczny (8 bitów)

przesył asynchroniczny (9 bitów)

f osc /12

regulowana

f osc /32 lub f osc /64

regulowana

SMOD

Częstotliwość w trybie 2:

f ⋅

osc

Częstotliwość w trybach 1 i 3 jest określona przez zawartość rejestru TH1:

SMOD

⋅

osc

⋅

[

256

−

(

TH1

)

]

Licznik T1 zwykle pracuje wówczas jako czasomierz w trybie 2 (licznik 8-bitowy z automatycznym

przeładowaniem).

3.4.2. Rejestr PCON

Bit SMOD znajduje się w rejestrze PCON (adres 87H):

Rejestr PCO N nie jest adresowany bitowo.

SMOD -

GF1 GF0 PD IDL

SMOD -

bit podwojenia częstotliwości przesyłu danych w trybach 1, 2 i 3 portu szeregowego

GF1 -

wskaźnik (flaga) ogólnego przeznaczenia

GF0 -

wskaźnik (flaga) ogólnego przeznaczenia

PD -

bit aktywacji trybu POWER DOWN (tryb pracy z obniżonym poborem mocy)

IDL -

bit aktywacji trybu IDLE (tryb pracy z obniżonym poborem mocy)

4. Lista rozkazowa

3. 4 Rejestry związane z portem szeregowym

Port szeregowy jest w pełni dwukierunkowy (full duplex). Odbiór danych jest buforowany, tzn.

można rozpocząć odbiór drugiego bajtu zanim jego poprzednik zostanie odczytany z rejestru odbiornika (jeżeli

jednak w momencie gdy zakończył się odbiór drugiego bajtu, poprzedni nadal nie został odczytany, jeden bajt

zostanie bezpowrotnie stracony). Rejestr nadajnika i odbiornika są dostępne jako rejestr specjalny SBUF,

chociaż w rzeczywistości są to dwa odrębne rejestry (zapis do SBUF powoduje załadowanie wartości do rejestru

nadajnika, natomiast odczyt z SBUF to odczyt z rejestru odbiornika).

oznaczenia:

akumulator

wskaźnik przeniesienia

DPTR

wskaźnik danych, rejestr 16-bitowy

rejestr R0-R7 z aktywnego banku rejestrów

direct

8-bitowy adres lokacji w wewnętrznej pamięci danych (adresowanie

bezpośrednie)

@Ri

8-bitowa lokacja w wewnętrzej pamięci danych dostępna pośrednio poprzez

zawartość rejstru R1 lub R0 (adresowanie rejestrow pośrednie)

3.4.1 Rejestr SCON sterujący pracą portu szeregowego

8-bitowa stała (adresowanie natychmiastowe)

#nn

16-bitowa stała (adresowanie natychmiastowe)

Rejestr SCON dostępny bitowo

bit

adres bitu dostępnego bezpośrednio (z obszaru 20H-2FH wewnętrznej pamięci

danych lub z niektórych rejestrów specjalnych)

SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8

/bit

negacja zawartości bitu o adresie "bit"

SCON.7 (SM0) - wybór trybu pracy portu szeregowego

SCON.6 (SM1) - wybór trybu pracy portu szeregowego

SCON.5 (SM2) - jeżeli SM2=1, to przerwanie związane z odebraniem znaku zgłasza się tylko wtedy, gdy

RB8=1.

SCON.4 (REN) - bit odblokowania odbioru (REN=1 odblokowuje odbiór)

SCON.3 (TB8) - 9-ty bit danych transmitowany w trybie 2 lub 3, wartość nadawana programowo

SCON.2 (RB8) - 9-ty bit danych odebrany w trybie 2 lub 3, albo bit stopu w trybie 0 lub 1

rel

przesunięcie 8-bitowe o wartościach zawartych w przedziale <-128, 127>

etykieta

adres 11-bitowy lub 16-bitowy

Tryby adresowania wewnętrznej pamięci danych:

a) Adresowanie bezpośrednie (możliwe dla całego obszaru) np. instrukcja:

mov A, 32H ⇒ (A)←(32H)

oznacza, że do akumulatora podstawiana jest zawartość komórki pamięci o adresie 32H.

UWAGA !!! Jeżeli trzeba zastosować adresowanie bezpośrednie w stosunku do akumulatora, to występuje on

jako ACC , np. instrukcje push ACC i pop ACC .

Instrukcja

Długość

(bajty)

Czas

(cykle)

Opis

DEC A

DEC n

DEC direct

DEC i

Dekrementacja

(zmniejszanie o 1)

Adresowanie natychmiastowe, np. instrukcja:

mov A, #32H

⇒

(A)←32H

MUL B

4 Mnożenie A⋅B (młodszy bajt wyniku w A, starszy w B)

oznacza, że do akumulatora podstawiana jest wartość 32H.

c) Adresowanie przez nazwę rejestru, dotyczy akumulatora, rejestru DPTR oraz rejestrów R0-R7 z

wybranego banku rejestrów, np. instrukcja:

mov A , R0

DIV B

4 Dzielenie całkowite A/B (wynik dzielenia w A, reszta

dzielenia w B)

⇒

(A)←(R0)

DA A

1 Korekcja dziesiętna (dla kodu BCD)

oznacza, że do akumulatora jest podstawiana zawartość rejestru R0

d) Adresowanie rejestrowe pośrednie (dla obszaru 0000H-007FH), np. instrukcja

mov A, @R0 ⇒ (A)←((R0))

oznacza, że do akumulatora wpisywana jest zawartość komórki pamięci, której adres znajduje się w rejestrze

R0.

e) Adresowanie bezpośrednie bitów (dla obszaru 0020H-002FH oraz rejestrów specjalnych,

adresowanych bitowo np. instrukcja:

mov C , ACC.7 ⇒ (C)←(ACC.7)

oznacza, że do wskaźnika przeniesienia C (PSW.7) wpisywana jest wartość najstarszego bitu akumulatora

Inne przykłady adresowania bezpośredniego bitów:

mov TCON.5, C

jb 21H.3, skacz

jnb P1.0, pętla

4.2 Operacje logiczne

Instrukcja

Długość

(bajty)

Czas

(cykle)

Opis

ANL A, Rn

ANL A, direct

ANL A, @Ri

ANL A, #n

ANL direct, A

ANL direct, #n

iloczyn logiczny (wynik w pierwszym argumencie)

ORL A, Rn

ORL A, direct

ORL A, @Ri

ORL A, #n

ORL direct, A

ORL direct, #n

suma logiczna (wynik w pierwszym argumencie)

4.1 Operacje arytmetyczne

Jednym z argumentów dwuargumentowych operacji arytmetycznych jest zawsze akumulator, wynik operacji

również jest umieszczony w akumulatorze.

XRL A, Rn

XRL A, direct

XRL A, @Ri

XRL A, #n

XRL direct, A

XRL direct, #n

suma rozłączna - exclusive-or (wynik w pierwszym

argumencie)

Instrukcja

Długość

(bajty)

Czas

(cykle)

Opis

ADD A, Rn

ADD A, direct

ADD A, @Ri

ADD A, #n

Dodawanie bez przeniesienia

CLR A

1 zerowanie akumulatora

CPL A

1 negacja poszczególnych bitów akumulatora

RL A

1 rotacja akumulatora w lewo

ADDC A, Rn

ADDC A, direct

ADDC A, @Ri

ADDC A, #n

Dodawanie z przeniesieniem

RLC A

1 rotacja w lewo poprzez bit przeniesienia

RR A

1 rotacja akumulatora w prawo

RRC A

1 rotacja w prawo poprzez bit przeniesienia

SWAP A

1 zamiana połówek akumulatora

SUBB A, Rn

SUBB A, direct

SUBB A, @Ri

SUBB A, #n

Odejmowanie (zawsze z pożyczką)

INC A

INC n

INC direct

INC i

INC P R

Inkrementacja (zwiększanie o 1)

4.3 Przesłania danych

Instrukcja

Długość

(bajty)

Czas

(cykle)

Opis

4.5 Skoki w programie

Instrukcja

Długość

(bajty)

Czas

(cykle)

Opis

MOV A, Rn

MOV A, direct

MOV ,@i

MOV A,#n

MOV Rn, A

MOV Rn, direct

MOV Rn, #n

MOV direct, A

MOV direct, Rn

MOV direct, direct

MOV direct, @Ri

MOV direct, #n

MOV @Ri, A

MOV @Ri, direct

MOV @Ri, #n

MOV DPTR, #nn

przesłanie w obrębie wewnętrznej pamięci danych

(pierwszy argument jest celem, drugi źródłem)

*) CALL etykieta

- wywołanie procedury etykieta

RET

RETI

´2

powrót z procedury

powrót z procedury obsługi przerwania

*) JMP etykieta

- skok bezwarunkowy

JZ rel

JNZ rel

skok warunkowy, jeżeli A=0

skok warunkowy, jeżeli A≠0

CJNE A, direct, rel

CJNE A, #n, rel

CJNE Rn, #n, rel

CJNE @Ri, #n, rel

porównaj dwa pierwsze argumenty i skacz jeżeli nie są

sobie równe

DJNZ Rn, rel

DJNZ direct, rel

zdekrementuj pierwszy argument i skacz, jeżeli wynik

różny od zera

NOP

1 nic nie rób

5. Komunikacja z zewnętrzną pamięcią danych

MOVC A, @A+DPTR

MOVC A, @A+PC

przesłania pomiędzy pamięcią programu i akumulatorem

MOVX A, @DPTR

MOVX A, @Ri

MOVX @DPTR, A

MOVX @Ri, A

przesłania z /do zewnętrznej pamięci danych

PUSH direct

POP direct

położenie na stos

zdjęcie ze stosu

XCH ,n

XCH A,direct

XCH ,i

wymiana zawartości między rejestrami

XCHD A, @Ri

1 wymiana młodszej cyfry

4.4 Operacje na bitach

Instrukcja

Długość

(bajty)

Czas

(cykle)

Opis

6. Komunikacja z zewnętrzną pamięcią programu

CLR C

CLR bit

zerowanie wskaźnia przeniesienia C

zerowanie bitu

SETB C

SETB bit

ustawianie wskaźnia przeniesienia C

ustawianie bitu

CPL C

CPL bit

negacja wskaźnia przeniesienia C

negacja bitu

ANL C,bit

ANL C, /bit

iloczyn logiczny

ORL C,bit

ORL C, /bit

suma logiczna

MOV C, bit

MOV bit, C

przesłanie

JC rel

JNC rel

skacz, jeżeli C=1

skacz, jeżeli C=0

JB bit, rel

JNB bit, rel

skacz, jeżeli bit=1

skacz, jeżeli bit=0

*) W rzeczywistoœci istnieje więcej wariantów tej instrukcji. W zależności od sytuacji asembler przetłumaczy formę podaną

w tabeli na odpowiedni wariant .

JBC bit, rel

2 skacz, jeżeli bit=1i wyzeruj bit

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: