单片机存储器
单片机内部存储器结构与数据存取方法详解
单片机内部存储器结构与数据存取方法详解单片机是一种集成了处理器、内存和外设等功能于一体的微电子器件，广泛应用于各种电子设备中。
其中，内部存储器是单片机的核心组成部分之一。
本文将详细介绍单片机内部存储器的结构和数据存取方法。
一、单片机内部存储器的结构单片机的内部存储器主要包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两部分。
1. 随机存取存储器(RAM)RAM是单片机内部的易失性存储器，用于存储数据、程序临时数据和运行时数据。
单片机内部的RAM可以根据存取速度和使用要求的不同，分为片内RAM 和片外RAM两种。
片内RAM是单片机芯片内部集成的存储器，速度较快。
它可以分为片内可读写RAM(RW-RAM)和片内只读RAM(RO-RAM)两种类型。
片内可读写RAM可以被程序读取和修改，存储媒介是电容或电子触发器。
而片内只读RAM则只能被程序读取，不能被修改。
片内RAM的容量相对较小，一般在几十到几百字节之间。
片外RAM是连接在单片机芯片外部的存储器，速度较慢。
它可以进一步分为静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)两种类型。
SRAM是基于触发器构建的，数据存储在触发器中，读写速度快且无需刷新。
DRAM则是基于电容构建的，存储数据需要定期刷新，但容量较大。
2. 只读存储器(ROM)ROM是单片机内部的非易失性存储器，用于存储程序和常量数据。
ROM的内容在出厂时就被写入，一般无法被程序修改。
单片机内部的ROM可以分为只读存储器(ROM)和可编程只读存储器(PROM)两种类型。
ROM存储器内容固定不变，其中包含了单片机的初始化程序和系统代码。
PROM存储器则可以通过特殊的编程操作烧写程序和数据，但一旦写入后无法擦除和修改。
这类存储器在生产流程中被用于定制特殊功能的单片机。
二、单片机内部存储器的数据存取方法单片机内部存储器的数据存取方法根据存储器的类型和连接方式而有所不同。
1. RAM的数据存取方法对于片内RAM，数据的存取可以通过直接读写特定的RAM地址来实现。
8051单片机的存储器结构
8051单片机的存储器结构8051 单片机是一种常见的微控制器，它具有一个复杂的存储器结构。
8051 单片机的存储器结构包括以下几个部分：程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、特殊功能寄存器（SFR）和扩展存储器（EEROM）。
1. 程序存储器（ROM）程序存储器是存储 8051 单片机程序的地方，通常被称为EPROM或flash。
程序存储器的地址空间为0x0000到0xFFFF，共64K字节。
程序存储器用于存储程序代码、常量数据、用户函数和中断向量表。
由于程序存储器是只读存储器，因此它的内容只能在编程时被修改。
在8051单片机启动时，程序计数器（PC）从0x0000初始化，并指向程序存储器的第一个地址。
当任何指令被执行时，PC递增，指向下一个指令。
数据存储器是存储程序数据的地方，也称为随机存取存储器（RAM）。
数据存储器的地址空间为0x0000到0xFFFF，但是只有128个字节可以快速访问。
数据存储器中的地址在逻辑和物理上是一样的。
数据存储器通常用于存储变量、数组、堆栈等运行时数据，这些数据是程序运行时动态分配的。
数据存储器也可以被用作缓存或寄存器文件。
访问数据存储器时，通常需要将地址存储在一个或多个寄存器中，然后通过所选指令操作该地址。
3. 特殊功能寄存器（SFR）特殊功能寄存器是一组8位或16位的寄存器，用于存储控制器状态和控制器中的各种特殊功能。
特殊功能寄存器的地址范围为0x80到0xFF，共有128个字节。
特殊功能寄存器的内容可以被用于控制 CPU 的各种特殊功能，如控制定时器/计数器、外设 I/O 端口和串行通信接口等等。
特殊功能寄存器中的某些位用于确定控制器中的功能开关。
因此，通过对特殊功能寄存器的读写来控制和管理 8051 单片机的各种功能。
扩展存储器通常被称为 EEROM(Electrically Erasable Read Only Memory)，它是非易失性存储器的一种。
单片机存储器扩展
单片机存储器扩展在单片机的应用中，常常会遇到内部存储器容量不足的情况。
这时候，就需要对单片机的存储器进行扩展，以满足系统对存储容量的需求。
单片机的存储器可以分为程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储单片机运行的程序代码，而数据存储器则用于存储程序运行过程中的数据。
当单片机内部的存储器无法满足应用需求时，就需要通过外部扩展来增加存储容量。
在进行存储器扩展之前，我们需要了解单片机的存储器寻址方式。
不同的单片机可能有不同的寻址方式，但通常都包括直接寻址、间接寻址和变址寻址等。
了解寻址方式对于正确进行存储器扩展至关重要。
对于程序存储器的扩展，常用的方法是使用外部只读存储器（ROM），如 EPROM（可擦除可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）等。
扩展时，需要将外部 ROM 与单片机的地址总线、数据总线和控制总线正确连接。
地址总线用于指定存储器的地址，数据总线用于传输数据，控制总线则用于控制存储器的读写操作。
以常见的 8051 单片机为例，它的地址总线为 16 位，可以寻址64KB 的存储空间。
如果要扩展 32KB 的程序存储器，我们可以选用一片容量为 32KB 的 EPROM 芯片，如 27256。
将 EPROM 的地址线 A0A14 与单片机的地址总线 A0 A14 相连，数据线 D0 D7 与单片机的数据总线 D0 D7 相连。
控制总线中的片选信号（CS）通常通过地址译码器来产生，以确保在特定的地址范围内选中该 EPROM 芯片。
在数据存储器的扩展方面，常用的是外部随机存取存储器（RAM），如静态 RAM（SRAM）和动态 RAM（DRAM）。
SRAM 速度较快，但价格相对较高；DRAM 价格较低，但需要不断刷新。
同样以 8051 单片机为例，如果要扩展 8KB 的数据存储器，可以选用一片 6264 SRAM 芯片。
连接方式与程序存储器扩展类似，地址线和数据线分别与单片机的对应总线相连。
单片机存储的原理及应用
单片机存储的原理及应用1. 介绍单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成了微处理器、内存、输入输出设备和时钟等功能于一体的集成电路芯片。
在单片机中，存储器是其核心组成部分之一，它用于存储程序代码、数据和临时结果。
本文将介绍单片机存储的原理及应用。
2. 单片机存储的原理在单片机中，存储器主要分为两种类型：程序存储器和数据存储器。
2.1 程序存储器程序存储器，也称为只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM），用于存储程序代码。
ROM中存储的程序代码是在制造过程中被固化在芯片中的，无法被修改。
常见的ROM类型包括：•ROM：只读存储器，程序代码在制造过程中被固化，无法修改。
•PROM：可编程只读存储器，程序代码在制造过程后，使用特殊设备进行编程，一次性写入。
•EPROM：可擦写可编程只读存储器，通过紫外线照射来擦除存储的数据，然后使用特殊设备进行编程。
•EEPROM：可擦写可编程电可修改只读存储器，擦写和编程可以通过电气方式进行。
2.2 数据存储器数据存储器用于存储程序中使用的变量、常量和临时结果等数据。
数据存储器通常包括随机存储器（Random-Access Memory，简称RAM）和非易失性存储器（Non-Volatile Memory，简称NVM）两种类型。
•RAM：随机存储器，数据可以随机读写，但是断电后会丢失。
RAM 分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）两种类型。
•NVM：非易失性存储器，数据断电后不会丢失。
NVM包括闪存（Flash）、磁盘等多种形式。
3. 单片机存储的应用单片机存储器在各个领域都有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用场景：3.1 嵌入式系统单片机广泛应用于嵌入式系统中。
嵌入式系统通常需要处理实时任务，如控制器、仪表盘、自动化设备等。
单片机通过程序存储器存储系统的控制程序，通过数据存储器存储实时数据，实现系统的功能。
单片机的RAM存储器详解
单片机的RAM存储器详解随着计算机技术的不断发展，单片机作为一种集成电路芯片，在嵌入式系统中得到了广泛的应用。
而在单片机中，RAM存储器是一种非常重要的组成部分，它承担着临时存储数据的功能。
本文将详细解析单片机的RAM存储器，包括其定义、分类、特性以及应用等方面。
一、RAM存储器的定义RAM（Random Access Memory）即随机存取存储器，它是一种电子数字式存储器，能够按任意顺序访问其中的存储单元。
与之相对应的是ROM（Read-Only Memory），只能读取而不能写入。
二、RAM存储器的分类根据存储单元内容的易失性，RAM存储器可以分为静态RAM （SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。
1. 静态RAM静态RAM采用存储单元由触发器构成，存储单元内部无需再进行刷新操作。
它的特点是读写速度快，但占用的空间较大。
静态RAM广泛应用于高性能嵌入式系统，如通信设备、计算机内存等。
2. 动态RAM动态RAM的存储单元由电容构成，需要定期刷新来保持数据的稳定。
它的特点是存储单元内部简单，占用空间小，但读写速度较慢。
动态RAM主要应用于低成本的嵌入式系统，如消费电子产品中的视频游戏机、智能手机等。
三、RAM存储器的特性RAM存储器有以下几个主要特性：1. 随机读写：RAM存储器可以根据地址直接读写数据，不需要按顺序进行操作。
2. 数据易失性：RAM存储器是易失性存储器，即断电后存储的数据会丢失。
因此，在单片机使用RAM存储数据时，需要特别注意数据的备份和保护。
3. 存储密度高：RAM存储单元内部结构简单，实现的存储密度较高。
4. 读写速度快：相比于ROM存储器，RAM存储器的读写速度更快，适合对数据进行频繁读写的应用场景。
四、RAM存储器的应用RAM存储器在单片机中广泛应用于各种需要临时存储数据的场景，下面是一些常见的应用：1. 作为程序存储器：在单片机中，RAM存储器可以用作存储程序代码，这种方式被称为RAM执行。
单片机的存储器
单片机的存储器在单片机的世界里，存储器就如同一个信息的宝库，它承担着存储和管理数据与程序的重要任务。
如果把单片机比作是一个聪明的大脑，那么存储器就是大脑中的记忆区域，负责记住各种关键的信息和指令。
单片机的存储器可以大致分为两类：只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）。
只读存储器就像是一本无法修改的百科全书，里面的内容在制造的时候就已经被确定下来，并且在后续的使用过程中无法更改。
而随机存取存储器则更像是一个可以随时记录和修改的笔记本，能够根据我们的需要灵活地存储和更新数据。
先来说说只读存储器（ROM）。
它又可以分为几种不同的类型，比如掩膜 ROM、可编程 ROM（PROM）、可擦除可编程 ROM （EPROM）和电可擦除可编程 ROM（EEPROM）。
掩膜 ROM 是在芯片制造过程中，通过掩膜工艺将信息一次性写入的。
这就好比是在生产一本书的时候，直接把内容印在了书页上，一旦印好就无法更改。
所以掩膜 ROM 通常用于存储那些在单片机运行过程中不会改变的程序或数据，比如一些固化的系统程序。
可编程 ROM（PROM）则给了我们一次写入的机会。
它在出厂时里面的内容是空白的，我们可以通过特定的编程设备将数据写入其中。
但一旦写入，就不能再修改了，就像在一张白纸上写下了字，就无法擦掉重写。
可擦除可编程 ROM（EPROM）则相对灵活一些。
我们可以通过紫外线照射的方式将里面的数据擦除，然后重新写入新的内容。
这就像是用一块可以擦除的黑板，擦干净后又能重新书写。
电可擦除可编程 ROM（EEPROM）则更加方便。
它不需要通过紫外线照射，而是通过电信号就可以实现数据的擦除和重新写入。
这使得在实际应用中，对数据的更新和修改变得更加便捷。
接下来是随机存取存储器（RAM）。
RAM 可以随时进行读和写操作，这使得它非常适合用于存储那些在单片机运行过程中需要频繁改变的数据。
静态随机存取存储器（SRAM）的速度较快，但集成度相对较低，成本也较高。
MCS-51单片机的内部存储器
③ F0（PSW.5）——用户标志位。这是一个由用户自定义的标 志位，用户根据需要用软件方法置位或复位。例如用它来控 制程序的转向。
4. 堆栈类型
向上生长型和向下生长型。MCS-51的堆栈是向上生长的。
5. 堆栈使用方法
① 调用子程序或中断时，返回地址（断点）自动进栈。程序返回时， 断点再自动弹回PC。
② 使用专用的堆栈操作指令，进行进出栈操作。保护现场（PUSH）； 恢复现场（POP）。
1.4 内部程序存储器
MCS-51单片机的程序计数器PC为16位，因此可以寻址的 地址空间为64KB。8051和8751单片机内部有4KB字节 ROM/EPROM程序存储器（0000H～0FFFH），1000H～FFFFH是外 部扩展程序存储器地址空间。而8052单片机内部有8KB ROM程 序存储器，同样可以扩展到64KB。在64KB程序存储器中，有6 个地址单元具有特殊功能。
3. 堆栈指示器
堆栈共有两种操作：进栈和出栈。
但不论是数据进栈还是出栈，都是对堆栈的栈顶单元进行的， 即对堆栈栈顶单元的写和读操作。为了指示栈顶地址，所以 要设置堆栈指示器SP。SP的内容就是堆栈栈顶的存储单元地 址。
MCS-51单片机由于堆栈设在内部RAM上，因此SP是一个8位 寄存器。实际上SP就是专用寄存器的一员。系统复位后，SP 的内容为07H，但由于堆栈最好在内部RAM的30H～7FH单元中 开辟，所以在程序设计时，应注意把SP值初始化为30H。SP的 内容一旦确定，栈顶的位置就确定了。
51单片机存储器结构介绍
51单片机存储器结构介绍单片机是一种微型电脑芯片，他能够实现数字信号的处理和控制。
而存储器是单片机的核心组成部分之一，用于存储程序指令和数据。
本文将介绍51单片机的存储器结构。
一、内部存储器1. 代码存储器（ROM）代码存储器是用来存放程序指令的地方，它通常具有只读的特点，因此称之为只读存储器（Read-Only Memory）。
在51单片机中，常见的ROM有EPROM、EEPROM和Flash。
其中，EPROM需要使用紫外线擦除后才能进行写入操作，而EEPROM和Flash则支持电子擦除和写入操作。
2. 数据存储器（RAM）数据存储器用于存储程序中的数据，可以进行读取和写入操作。
51单片机中的RAM分为内部RAM和外部RAM两种类型。
内部RAM 是静态随机存储器（SRAM），容量通常较小，但读取速度快。
而外部RAM则可以通过外部接口来扩展存储容量。
二、外部存储器除了内部存储器之外，51单片机还支持外部存储器的连接，以扩展存储容量。
1. 并行存储器并行存储器是指通过并行接口与单片机进行数据交换的存储器，常见的有静态随机存储器（SRAM）、动态随机存储器（DRAM）和闪存等。
并行存储器的访问速度较快，但通信线路和引脚较多，连接复杂。
2. 串行存储器串行存储器是通过串行接口与单片机进行数据交换的存储器，常见的有串行EEPROM和串行闪存等。
串行存储器相对于并行存储器来说，引脚和通信线路较少，连接较为简单，但访问速度相对较慢。
三、存储器扩展技术1. 存储器芯片选择在实际应用中，我们需要根据需求选择合适的存储器芯片。
不同的存储器芯片具有不同的特性，比如容量大小、访问速度、耗能情况等，需要根据具体需求进行选择。
2. 存储器接口设计单片机与存储器之间的通信需要通过特定的接口进行连接。
在设计存储器接口时，需要考虑接口的引脚数目、速度要求、稳定性等因素，并且保证接口与存储器芯片的电气特性匹配。
3. 存储器管理技术存储器管理是针对大容量存储器的一种管理方法，用于提高存储效率和数据存取速度。
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单片机存储器
1. MCS-51单片机的存贮器有程序存贮器ROM和数据存贮器RAM 之分。
由于外部程序存贮器和外部数据存贮器的地址可以重迭，所以我们说MCS-51单片机的寻址空间为2×64KB=128KB ，不过要注意：“片外程序存贮器和片外数据存贮器，根据实际需要也可以合并成一个统一的地址空间，此时最大寻址空间为64KB而不是128KB了。
”
对外部程序存贮器的写操作是由编程器完成，而对其读操作则是由读选通控制信号/PSEN( Program Store Enable)再配以读操作指令MOVC来完成。
也就是由MOVC指令产生信号/PSEN，从而对片外程序存储器进行读操作。
对外部数据存贮器的写操作是由写选通控制信号/WR再配以指令MOVX来完成，而对其读操作则是由读选通控制信号/RD再配以MOVX 来完成。
也就是由指令MOVX指令产生/WR或/RD信号，从而对片外RAM进行写或读操作。
2. 程序存贮器ROM
MCS-51单片机中设有一个片内、片外程序存贮器选择控制信号/EA(External Access)。
MCS-51单片
机程序存储器
示意图
如果使/EA=1，则片内、片外程序存贮器ROM统一编址为64KB。
系统复位后，将先执行片内存贮器ROM中的程序。
当PC中内容超过OFFFH或1FFFH时，将自动转到执行片外程序存贮器中的程序。
片内程序存储器空间为0000H～0FFFH或0000H～1FFFH，片外程序存储器空间的地址不能与片内程序存储器空间地址相重迭。
至于具体执行哪里的程序完全取决于PC值。
如果使/EA=0，则只执行片外程序存贮器的程序，其地址空间为0000H～FFFFH 。
换言之，如果片内无程序存贮器ROM或不想访问片内程序存贮器ROM，则必须使/EA=0 。
注意：当系统复位时PC内容为0000H ，这意味着程序的执行总要从0000H单元开始，但用户程序又不能从0000H开始存放。
这是因为在程序存储器中有7个非常特殊的、固定的单元，这些单元所存放的内容是有特定要求的。
0000H单元：存放一条跳转指令，从而使用户程序自跳转地址处开始存放。
0003H单元：存放外部中断0的中断服务程序的入口地址。
（/INT0）000BH单元：存放定时器/计数器0溢出的中断服务程序的入口地址。
（T0）
0013H单元：存放外部中断1的中断服务程序的入口地址。
（/INT1）001BH单元：存放定时器/计数器1溢出的中断服务程序的入口地址。
（T1）
0023H单元：存放串行口中断服务程序的入口地址。
（串口）
002BH单元：存放定时器/ 计数器2溢出的中断服务程序的入口地
址。
（T2）
以上这些特殊单元，不允许被用户程序内容所占据！
3. 数据存贮器RAM和特殊功能寄存器SFR
数据存贮器RAM可分为片外、片内两个空间。
①片外数据存贮器RAM如图所示。
片外数据存贮器示意图
MOVX指令是专门访问片外RAM的，由MOVX指令自动产生片外RAM 写选通信号/WR或者读选通信号/RD 。
②片内数据存贮器RAM可分51子系列、52子系列两种情况。
MCS-51单片机51子系列的片内RAM为128字节，而52子系列的片内RAM为256字节。
片内RAM被分为3个区。
特殊功能寄存器SFR虽然是片内寄存器，但不属于片内RAM，只不过是与片内RAM统一编址罢了，其地址位于80H～FFH之间。
片内数据存贮器RAM示意图
工作寄存器区00H～1FH
工作寄存器又称通用寄存器，是供用户编程时、临时寄存8位信息的。
本区分四组，每组包括RO～R7 8个通用寄存器。
任一时刻只有其中一组被选中。
复位时自动选中0组，但用户可通过修改PSW.4、PSW.3对组别进行选择。
这给用户编程提供了便利，尤其是在调用子程序以及进行中断处理时，只需换一下寄存器组便可达到不破坏主程序所用寄存器内容的目的，不过要注意返回时应复原PSW，从而使主程序原来使用的寄存器组得以恢复。
例如：CLR PSW.4 ；RS1=0
SETB PSW.3 ；RSO1=1
MOV RO，#28H ；将立即数28H送入第1组的RO单元即片内RAM 08H中
位寻址区20H～2FH ：位寻址区的每一位都被赋予了一个
位地址，见下表：
正因为有位地址，所以本区的16个单元既可按字节寻址、又可按位寻址，而且每一位都有两种表示方式，例如25H.2与2AH等效；28H.0与40H等效，也就是说汇编程序对这两种位的表示方式都可接受。
通常可将程序中所要用到的状态标志、位控制变量等放于位寻址区。
例如：SETB 07H 或SETB 20H.7 ；
将片内RAM 20H单元的D7位置1，而该单元中其它各位则保持不变
用户区30H～7FH或30H～FFH
用户RAM区又称数据缓冲区，它是用户便签式数据存储区。
对于51子系列，共有从30H～7FH 80个字节单元；对于52子系列，共有从30H～FFH 208个字节单元。
一般堆栈设于此区。
当堆栈指针SP 的内容被赋予本区的某一地址时，就应该留出足够的字节单元作为堆栈，以免堆栈操作与非堆栈数据发生冲突。
工作寄存器区、位寻址区也可以作为一般的用户区来使用。
最后要特别注意：片内RAM从00H～7FH字节单元既可直接寻址、又可间接寻址；片内RAM从80H～FFH字节单元只能间接寻址。
③特殊功能寄存器SFR(Special Function Register)
特殊功能寄存器又称专用寄存器，它包括除PC之外的所有专用寄存器，如I/O口锁存器，定时器、串行口、中断等的控制和状态寄存器，累加器ACC，B寄存器，堆栈指针SP，数据指针DPTR，程序状态字PSW等。
SFR不属于片内RAM，但要与片内RAM统一编址，且其地址空间为80H～FFH 。
在80H～FFH这128个字节单元的SFR 区域中，仅有21个(51子系列)或26个(52子系列)字节单元属于SFR，其余字节单元是空的，未作定义的。
这是为今后MCS-51系列新型单片机保留的字节空间，所以用户就不要访问空字节了。
专用寄存器按字节直接寻址，尤其要注意其中还有12个专
用寄存器具有位地址，因此这12个SFR不仅可按字节直接寻址，而且还可按位直接寻址。
它们分别是：
P0 P1 P2 P3
TCON SCON T2CON
IE IP
PSW
A
B
能位寻址的上述12个专用寄存器，其地址都可被8整除，且其某位的位地址等于该专用寄存器的字节单元地址加上位数0～7 。
下表是各专用寄存器的表示符号、名称、地址、以及可位寻址字节单元的位地址与位名称。
注意，带*号的只有52子系列才具有。
小结：位地址的表示方式有四种，即：位地址
位名称
字节地址.位数
SFR名.位数。