MCS-51单片机的8位I/O端口是如何进行存取的？

MCS-51单片机通常有4个8位I/O端口， 向各端口的写数据均写入到对应端口的锁存器中， 但对各端口的读操作却有两个方式：读锁存器和读引脚。

1 读-修改-写操作

Pn（指P0，P1，P2，P3）在51汇编语言中是特殊的标识符，既代表Pn端口引脚，又代表Pn锁存器（Pn SFR）。在MCS-51指令系统中有些指令读锁存器的值， 有些指令则读引脚上的值。读锁存器指令是从锁存器中读取一个值并进行处理， 把处理后的值（原值或已修改后的值）重新写入锁存器中。这类指令称为读-修改-写指令， 表1列举了有该功能的指令 当目的操作数是Pn端口或Pn端口的某一位时。 该指令读取锁存器的值。

这些指令的一个共同特点， 就是要先并行读入Pn锁存器（非Pn端口引脚）中的值，作一定的修改，然后再写入谚端口的锁存器。表1中晶后三条指令读-修改-写关系不够明显。实际上它们的执行过程序是：先将Pn的8位锁存器内容一起读人，再对指定位进行修改， 然后又 8位一起写入锁存器。

对于读-修改-写指令。直接读锁存器而不是读端口引脚， 是因为从引脚上读出的数据不一定能真正反映锁存器的状态 例如：若用Pn的某一位引脚直接驱动一个NPN三极管的基极，当向此端口写“1” 时， 三极管导通并把端口引脚的电平钳位约0.7 V （对于硅管） 这时，CPU若从此引脚读取数据。 会把该数据（应为1）错读为0;若直接从锁存器读取， 则读出正确的数据。

理解了Pn的特殊性及读-修改-写指令后， 就不难理解指令PUSH Pn的含义了。它的执行过程是：读Pn引脚（非读Pn锁存器）的值， 然后将此数值压入堆栈 以下是一段测试程序：

ORG 1000H

1000 75A07F MOV P2，#7FH

1003 7900 MOV R1，#00H

1005 74FF MOV A，#0FFH

1007 COA0 PUSH P2

1009 D0A0 POP P2

100B F3 MOVX @R1，A

100C 22 RET

这段程序原意是将FFH立即数存人外部RAM地址为7F00的单元中， 但具体的运行结果与这段程序是在片内或片外被执行有密切关系。若在片内，结果与程序原意一致;若在片外，MCU执行这段片外程序后 结果却把FFH错误地送到了外部RAM 的1000H地址去。为什么会出错？因为在执行片外程序时， 出现在P2端口引脚上的数据是PCH （程序指针的高8位，此时为10H），在执行PUSH P2指令时。读取P2引脚上的数据是10H.所

以将10H压入堆栈，紧跟的POP P2指令是将当前栈顶数据10H弹出并写入P2锁存器，然后执行的MOVX @R1，A指令，将A中的数据写入［P2R1］（此时P2RI=1000H）地址中 有兴趣的读者可以尝试一下。

2 可靠读取Pn锁存器中数据的方法

上述程序并无实际运行意义， 在这里只是引出如何可靠地读取Pn锁存器中的数据问题。在MCS51指令系统中并没有一条指令可以让汇编程序员直接读取Pn锁存器的数据。在表1中只有JBC Pn.Y，Label可以较快速地获取Pn锁存器第Y位的值。由于篇幅关系，本文只介绍P2锁存器的操作，其他锁存器的操作可参照P2写出 下面是获取P2锁存器值的子程序。

GetSfrP2：PUSH IE ;保护中断允许寄存器

CLR EA ;禁止所有中断

MOV A.#0FFH

JBC P2.0，$+5;P2锁存器位0为“1” 则清“0”并跳

;转到$+5地址（JBC P2.1，$+5）

CLR ACC.0 ;否则ACC.0清为“0”

JBC P2.1，$+5

CLR ACC.1

JBC P2.2，$+5

CLRACC2

JBC P2.3，$+5

CLR ACC 3

JBC P2.4，$+5

CLR ACC 4

JBC P2.5，$+5

CLRACC 5

JBC P2.6，$+5

CLR ACC.6

JBC P2.7，$+5

CLR ACC.7

MOV P2，A ;恢复P2锁存器原值

POPIE ;恢复中断允许寄存器

RET

另外也可在RAM 中建立各Pn锁存器的映像。通过专用程序对Pn锁存器进行操作 这样就可以在不对引脚状态有任何影响的情况下，快速可靠地读取与Pn锁存器一致的数值。以在内部RAM 中建立P2映像为例：

EP2 Data 60H ;P2锁存器映像

WriteSfrP2： MOV EP2，A ;将A写人P2锁存器映像

MOV P2，A ;将A写人P2锁存器

RET

ReadSfrP2： MOV A，EP2 ;将P2锁存器映像写入A

RET

如果确信读P2端口时的值都等于P2锁存器中的值，则可以用51单片机地址指针及其应用的操作方法，简单地PUSHP2和POP P2指令来保护和恢复现场程序段中使用的P2锁存器

以上三种读取Pn锁存器值的方法， 第二种方法，即在RAM 中建立Pn锁存器映像的方法，存取速度较快，适台MCS-51的任何工作方式，在读过程中不会对Pn锁存器及端口引脚状态有任何干扰，是三种方法中最好的。