Программная модель микроконтроллера МК51

C точки зрения программиста микроконтроллер представляет набор регистров и ячеек памяти с конкретными адресами и обозначениями (рис. 3.1). Резидентную память данных (РПД) составляют четыре банка регистров общего назначения, выбор которых осуществляется установкой и сбросом битов RS1 и RS0 в PSW, 128 программно управляемых флагов пользователя (регистры с адресами 20H-2FH) и регистры с адресами 30H-7FH, которые можно использовать как ОЗУ пользователя или стек. Стек — специально организованная область ОЗУ, предназначенная для временного хранения данных или адресов. Число, записанное в стек последним, извлекается из него первым. Указатель стека SP хранит адрес последней ячейки стека, в которой записана информация. При вызове подпрограммы в стеке автоматически сохраняется адрес возврата в основную программу. Как правило, в начале каждой подпрограммы сохраняют в стеке содержимое всех задействованных при ее выполнении регистров, а в конце подпрограммы восстанавливают их из стека. К адресному пространству РПД непосредственно примыкают адреса регистров специальных функций РСФ (знаком * отмечены регистры, допускающие адресацию отдельных бит, их адреса делятся на 8).

К полному адресному пространству ячеек внешнего ОЗУ данных обращение производится косвенно через 16-битовый регистр-указатель данных DPTR. Для чтения данных из таблиц, зашитых в памяти программ, используется косвенно-регистровая адресация. Любой байт из таблицы может быть выбран по адресу, определяемому суммой содержимого DPTR или РС (программный счетчик) и содержимого аккумулятора.

Результатом выполнения некоторых команд является не только изменение содержимого аккумулятора или РОН, но и формирование признаков (флагов) в специальном регистре слова состояния программы PSW (рис. 3.2).

Слово состояния программы PSW включает в себя четыре флага: С — перенос, АС — вспомогательный перенос, OV — переполнение и Р — паритет. Флаг OV устанавливается, если результат операции сложения/вычитания не укладывается в семи битах и старший бит результата не может интерпретироваться как знаковый. При выполнении операции деления флаг OV сбрасывается, а в случае деления на нуль — устанавливается. При умножении флаг OV устанавливается, если результат больше 255. Флаг Р равен 0, если число единиц аккумулятора четное.

В памяти программ есть пять адресов, которым соответствуют векторы прерываний от пяти источников. Стрелка на рисунке показывает порядок убывания их приоритетов.

Доступ к внешней памяти данных возможен с использованием 16-битного адреса (MOVX A,@DPTR) или 8-битного адреса (MOVX A,@Ri). В любых случаях использования 16-разрядного адреса старший байт адреса фиксируется (и сохраняется неизменным в течение одного цикла записи или чтения) в регистре-защелке порта P2.

Расширенная система команд обеспечивает побайтовую и побитовую адресацию. Отдельные программно доступные биты могут быть установлены, сброшены, могут пересылаться, проверяться и использоваться в логических вычислениях.