51单片机存储程序和数据 - 全文

初学51总是会有这样的疑问，从电脑下载程序到开发板后，程序去哪了？ C51中，用户或应用程序，系统程序和数据都是存放在哪的？

51单片机从物理结构上，可分为片内，片外程序存储器，片内片外数据存储器。

51单片机从功能上，有程序存储器，片内数据存储器，特殊功能寄存器，位地址空间，片外数据存储器。

程序存储器

51单片机的程序存储器用于存储代码和一些固定表格常数。
可寻址的程序存储器空间为64KB。

51单片机的从物理角度上可分为：片内，片外程序存储器，作为编址空间，编址规律是：先片内，后片外，片内片外连续，不重叠。
如图：为51单片机程序存储器编址图。

 

 

单片机如何执行指令?
如图：

 

无论片内程序存储器，还是片外程序存储器，他们的地址是共享的。如果片内4KROM的话，地址就是0x0000-0x0FFF，从0x1000-0xFFFF就是外部ROM的地址空间。可外部ROM的0x0000-0x0FFF的这一部分是否使用呢，这取决于单片机EA引脚的电平值。EA=1时就是使用内部ROM的这一部分，外部ROM的这一部分浪费不用；EA=0时就是使用外部ROM的这一部分，内部ROM浪费不用。从CODE段读取数据要使用汇编的MOVC指令，单片机会根据MOVC指令、EA状态、要读取的地址值，来自动地判断从什么存储器里取数据。

程序地址空间一般可以根据用户需要任意安排使用，但是cpu执行特殊程序的入口地址，用户必须按照规定存放相应的程序。
特殊程序入口地址如图：

 

 

数据存储器

51单片机内外数据存储器是两个独立的地址空间，应单独编址。
片内数据存储器地址空间"00H-FFH"，RAM地址空间“00H-7FH”特殊功能寄存器SFR地址空间“80H-FFH”
片外数据存储器地址空间“0000H-FFFFH”
如图：

 

 

为了使片内数据存储器的存储空间合理运用，对低128字节的RAM划分了不同的功能区。
如图：

 

位寻址区，地址空间20H-2FH,16个单元，共128位。

数据缓冲区，地址空间30H-7FH,共80个单元。

特殊功能寄存器
特殊功能寄存器（SFR,Special Function Registers）别称专用寄存器，主要用于管理，控制，片内逻辑部件，并行i/o口，串行i/O口，定时器/计数器，中断系统等功能模块的工作。

总结：对于数据存储器，则分为内部数据存储器（IDATA/RAM）和外部数据存储器（XDATA）两个部分，但这两个存储器就不像code存储器那样共享地址空间的了。一般的8051芯片，内部RAM只有128B，从0x00-0x7F，而从0x80-0xFF则是SFR（CPU工作寄存器和各种外设寄存器都在此）的区域。对于8052来说，内部RAM有256B，所以0x80-0xFF是高128B的RAM在使用。可这部分不是SFR专用的吗？是SFR专用，但注意，SFR的访问只能使用“直接寻址方式”（使用特定的汇编指令来实现），区别就在这里。只有通过直接寻址访问的地址才是SFR，否则就是普通的RAM。至于外扩的RAM（XDATA），地址也是从0x0000-0xFFFF的，而且这里的0x0000和内部RAM的0x00是不同的，是完全独立的两个空间。他们的访问方法也是不同的。MCS-51使用MOVX指令，来读写XDATA区。而且，访问XDATA区，是需要DPTR寄存器来辅助的。因为只有DPTR才能装得下十六位的XDATA地址。参考：

特殊功能寄存器

特殊功能寄存器（SFR,Special Function Registers）别称专用寄存器，主要用于管理，控制，片内逻辑部件，并行i/o口，串行i/O口，定时器/计数器，中断系统等功能模块的工作。

51单片机中，专用寄存器与片内RAM统一编址，且作为直接寻址使用。

51单片机有18个专用寄存器，其中3个是双字节寄存器，占用21个字节。

在SFR块的地址空间80H-FFH中，仅仅只有21个字节作为特殊功能寄存器离散分布在这128个字节范围中，其余字节无定义，但是用户不能对这些字节进行“读写操作”

下图为特殊功能寄存器的名称，表示符，地址一览表。