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吴鉴鹰大侃单片机系列之——存储器介绍

2014-6-5 11:21:12 8026

吴鉴鹰大侃单片机系列之——存储器介绍

一、存储器的简单分类介绍
1、ROM 　　ROM表示的是只读存储器，即：它只能读出信息，不能写入信息，计算机关闭电源后其内的信息仍旧保存，一般用它存储固定的系统软件和字库等。在制造过程中，将资料以一特制光罩（mask）烧录于线路中，其资料内容在写入后就不能更改，所以有时又称为“光罩式只读内存”（mask ROM）。此内存的制造成本较低，常用于电脑中的开机启动。

2、RAM RAM表示的是读写存储器，可其中的任一存储单元进行读或写操作，计算机关闭电源后其内的信息将不在保存，再次开机需要重新装入，通常用来存放操作系统，各种正在运行的软件、输入和输出数据、中间结果及与外存交换信息等，我们常说的内存主要是指RAM。　　

3、PROM 　　可编程程序只读内存(Programmable ROM，PROM)之内部有行列式的镕丝，视需要利用电流将其烧断，写入所需的资料，但仅能写录一次。 PROM在出厂时，存储的内容全为1，用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0(部分的PROM在出厂时数据全为0，则用户可以将其中的部分单元写入1)，以实现对其“编程”的目的。PROM的典型产品是“双极性熔丝结构”，如果我们想改写某些单元，则可以给这些单元通以足够大的电流，并维持一定的时间，原先的熔丝即可熔断，这样就达到了改写某些位的效果。另外一类经典的PROM为使用“肖特基二极管”的PROM，出厂时，其中的二极管处于反向截止状态，还是用大电流的方法将反相电压加在“肖特基二极管”，造成其永久性击穿即可。　

4、EPROM 　　可抹除可编程只读内存（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）可利用高电压将资料编程写入，抹除时将线路曝光于紫外线下，则资料可被清空，并且可重复使用。通常在封装外壳上会预留一个石英透明窗以方便曝光。　
5、OTPROM 　　一次编程只读内存（One time Programmable Read Only Memory，OPTROM）之写入原理同EPROM，但是为了节省成本，编程写入之后就不再抹除，因此不设置透明窗。　　
6、EEPROM 　　电子式可抹除可编程只读内存（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM）之运作原理类似EPROM，但是抹除的方式是使用高电场来完成，因此不需要透明窗。　　
7、快闪存储器　　快闪存储器（Flash memory）的每一个记忆胞都具有一个“控制闸”与“浮动闸”，利用高电场改变浮动闸的临限电压即可进行编程动作。　
8、快闪存储器　　指从游戏机主文件存储器里或者正版游戏卡带提取的游戏主文件，可以在各类模拟器上使用。例如街机模拟器，GBA模拟器的ROM，正是此意。　　

二、51单片机存储器介绍：
存储器是单片机的又一个重要组成部分，图6给出了一种存储容量为256个单元的存储器结构示意图。其中每个存储单元对应一个地址，256个单元共有256个地址，用两位16进制数表示，即存储器的地址（00H～FFH）。存储器中每个存储单元可存放一个八位二进制信息，通常用两位16进制数来表示，这就是存储器的内容。存储器的存储单元地址和存储单元的内容是不同的两个概念，不能混淆。

程序存储器
程序存储器概念
程序存储器是用于存放程序代码的，是控制计算机动作的一系列命令，单片机只认识由“0”和“1”代码构成的机器指令。如前述用助记符编写的命令MOV A，#20H，换成机器认识的代码74H、20H：（写成二进制就是01110100B和00100000B）。在单片机处理问题之前必须事先将编好的程序、表格、常数汇编成机器代码后存入单片机的存储器中，该存储器称为程序存储器。
介绍
程序存储器可以放在片内或片外，亦可片内片外同时设置。由于PC程序计数器为16位，使得程序存储器可用16位二进制地址，因此，内外存储器的地址最大可从0000H到FFFFH。8051内部有4k字节的ROM，就占用了由0000H～0FFFH的最低4k个字节，这时片外扩充的程序存储器地址编号应由1000H开始，如果将8051当做8031使用，不想利用片内4kROM，全用片外存储器，则地址编号仍可由0000H开始。不过，这时应使8051的第{31}脚（即EA脚）保持低电平。当EA为高电平时，用户在0000H至0FFFH范围内使用内部ROM，大于0FFFH后，单片机CPU自动访问外部程序存储器。

数据存储器
组成
单片机的数据存储器由读写存储器RAM组成。
介绍
其最大容量可扩展到64k，用于存储实时输入的数据。8051内部有256个单元的内部数据存储器，其中00H～7FH为内部随机存储器RAM，80H～FFH为专用寄存器区。实际使用时应首先充分利用内部存储器，从使用角度讲，搞清内部数据存储器的结构和地址分配是十分重要的。因为将来在学习指令系统和程序设计时会经常用到它们。8051内部数据存储器地址由00H至FFH共有256个字节的地址空间，该空间被分为两部分，其中内部数据RAM的地址为00H～7FH（即0～127）。而用做特殊功能寄存器的地址为80H～FFH。在此256个字节中，还开辟有一个所谓“位地址”区，该区域内不但可按字节寻址，还可按“位（bit）”寻址。对于那些需要进行位操作的数据，可以存放到这个区域。从00H到1FH安排了四组工作寄存器，每组占用8个RAM字节，记为R0～R7。究竟选用那一组寄存器，由前述标志寄存器中的RS1和RS0来选用。在这两位上放入不同的二进制数，即可选用不同的寄存器组，

特殊功能寄存器
介绍
特殊功能寄存器（SFR）的地址范围为80H～FFH。在MCS－51中，除程序计数器PC和四个工作寄存器区外，其余21个特殊功能寄存器都在这SFR块中。其中5个是双字节寄存器，它们共占用了26个字节。各特殊功能寄存器的符号和地址见附表。其中带*号的可位寻址。特殊功能寄存器反映了8051的状态，实际上是8051的状态字及控制字寄存器。用于CPU PSW便是典型一例。
分类
这些特殊功能寄存器大体上分为两类，一类与芯片的引脚有关，另一类作片内功能的控制用。与芯片引脚有关的特殊功能寄存器是P0～P3，它们实际上是4个八位锁存器（每个I/O口一个），每个锁存器附加有相应的输出驱动器和输入缓冲器就构成了一个并行口。MCS－51共有P0～P3四个这样的并行口，可提供32根I/O线，每根线都是双向的，并且大都有第二功能。其余用于芯片控制的寄存器中，累加器A、标志寄存器PSW、数据指针DPTR等的功能前已提及，而另一些寄存器的功能在后面有关部分再作进一步介绍。

附表

51单片机的特殊功能寄存器
符号	地址	功能介绍
B	F0H	B寄存器
ACC	E0H	累加器
PSW	D0H	程序状态字
TH2*	CDH	定时器/计数器2（高8位）
TL2*	CCH	定时器/计数器2（低8位）
RLDH*	CBH	外部输入（P1.1）计数器/自动再装入模式时初值寄存器高八位
RLDL*	CAH	外部输入（P1.1）计数器/自动再装入模式时初值寄存器低八位
T2CON*	C8H	T2定时器/计数器控制寄存器
IP	B8H	中断优先级控制寄存器
P3	B0H	P3口锁存器
IE	A8H	中断允许控制寄存器
P2	A0H	P2口锁存器
SBUF	99H	串行口锁存器
SCON	98H	串行口控制寄存器
P1	90H	P1口锁存器
TH1	8DH	定时器/计数器1（高8位）
TH0	8CH	定时器/计数器0（高8位）
TL1	8BH	定时器/计数器1（低8位）
TL0	8AH	定时器/计数器0（低8位）
TMOD	89H	T0、T1定时器/计数器方式控制寄存器
TCON	88H	T0、T1定时器/计数器控制寄存器
DPH	83H	数据地址指针（高8位）
DPL	82H	数据地址指针（低8位）
SP	81H	堆栈指针
P0	80H	P0口锁存器
PCON	87H	电源控制寄存器