C8051单片机基础第二章C8051F单片机结构及原理.ppt

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1、本章将以C8051F系列单片机中功能较全面、应用较广泛的C8051F02x子系列为典型例子，重点介绍以CIP-51为内核的C8051F系列单片机的结构、工作原理、存储器组织、时钟系统及复位源等。第二章C8051F单片机结构及原理第二章C8051F单片机结构及原理C8051F系列单片机的微控制器内核称为CIP-51，是在Intel公司标准8位8051单片机的组织结构和功能的基础上加以改进和提高形成的。所有C8051F系列单片机的微控制器内核都完全相同。2.1C8051F的CIP-51内核2.1C8051F的CIP-51内核CIP

2、-51内核是C8051F的中央处理器(CPU)部分，主要完成运算和控制功能，管理整个单片机系统的各个外设的工作。CIP-51的原理框图如下图所示，其组成与结构和8051的原理结构图比较相似，图的上半部分几乎和8051完全一样，下半部分也有近一半组成和8051—样。2.1.1CIP-51内核的组成及结构2.1C8051F的CIP-51内核不同的部分主要是增加了流水线结构、存储器和特殊功能寄存器SFR接口部分、电源控制与管理寄存器等。CIP-51微控制器中的SFR接口用于控制与管理模拟和数字外设功能部件，大大增强了处理能力。2.1

3、.1CIP-51内核的组成及结构2.1C8051F的CIP-51内核(1)主要功能部件及组成与8051相同；(2)与MCS-51指令系统完全兼容；(3)时钟频率为0～25MHz，执行速度一般可达25兆指令/秒，有的型号最高执行速度可达100兆指令/秒；2.1.2CIP-51内核的特点2.1C8051F的CIP-51内核(4)增加了流水线结构，70％指令的执行时间为1个或2个系统时钟周期；(5)与模／数、数字外设有关的SFR移到核外，通过SFR接口与CPU交换信息；(6)中断系统扩展为可处理22个中断源；(7)复位与时钟电路不包

4、括在核内；(8)具有程序和数据存储器安全管理功能。2.1.2CIP-51内核的特点2.1C8051F的CIP-51内核2.1.2CIP-51内核的特点2.1C8051F的CIP-51内核2.1.3CIP-51内核的基本部件1.中央处理器(CPU)中央处理器是单片机最核心的部分，主要完成运算和控制功能，与通用微处理器是基本相同的，只是它的控制功能更强。C8051F系列的CPU是一个字长为8位的中央处理单元，即它对数据的处理是以字节为单位进行的。2.1C8051F的CIP-51内核2.1.3CIP-51内核的基本部件2．数据存储器

5、(内部RAM)数据存储器用于存放变化的数据。C8051F内核中数据存储器的地址空间为00～FFH，作为数据存储器供用户使用，共256个RAM单元。C8051F中把控制与管理用的寄存器统称为特殊功能寄存器SFR，在逻辑地址上划分在内部RAM中，其地址为80H～FFH，与部分RAM的地址是重叠的，需要通过不同的指令区分。2.1C8051F的CIP-51内核2.1.3CIP-51内核的基本部件3．SFR总线接口特殊功能寄存器SFR的总线接口用于控制与管理核外的数字与模拟功能模块，以及所有的I/O端口等。通过编程可用于实现与外部设备中

6、数据的并行或串行数字量的输入输出，有些I/O端口还可实现模拟量的输人输出。2.1C8051F的CIP-51内核2.1.3CIP-51内核的基本部件4.存储器接口C8051F单片机中大部分系列都有位于片上的外部数据存储器空间RAM(称为XRAM)，除此，还可以向片外扩展64KBRAM。存储器接口就是用于控制与管理C8051F单片机片上和片外的数据存储器，它们都需用MOVX指令访问。2.1C8051F的CIP-51内核2.1.3CIP-51内核的基本部件5．流水线结构CIP-51采用了流水线处理结构，用于控制和管理取指令和执行指令

7、的过程。其已经没有机器周期时序，指令执行的最小时序单位为系统时钟，大部分指令只要1个～2个系统时钟即可完成。在流水线结构中包括指令寄存器和指令译码器。2.1C8051F的CIP-51内核2.1.3CIP-51内核的基本部件一般的8051系列单片机是取一条指令，然后译码执行，执行完之后再取下一条指令。但C8051F的取指令和执行指令是同时进行的，即在译码执行当前指令的同时，取下一条待执行指令放在指令寄存器中，这样在每个时钟周期都有一条指令在执行，同时又在取下一条指令，这种流水线结构大大提高了单片机的执行速度。2.1C8051F的

8、CIP-51内核2.1.3CIP-51内核的基本部件6．中断系统中断系统的主要作用是对外部或内部的中断请求进行管理与处理。C8051F系列单片机的中断系统可以满足一般控制应用的需要，C8051F系列单片机的中断源最多可达22个。2.1C8051F的CIP-51内核2.1.3C