MCS-51單片機外部RAM的地址指針及其應用

MCS-51單片機外部RAM的地址空間為64K ， 地址總線為16位，訪問外接RAM可執行如下4條指令：

MOVX A,@DPTR

MOVX @DPTR,A

MOVX A,@RI

MOVX @RI,A

其中DPTR為16位地址寄存器，地址高8位存于DPH，地址低8位存于DPL；Ri(I=0,1)是8位寄存器，作為地址指針時僅存低8位地址。

MCS-51執行上述指令時分為兩個階段：首先，是從外接程序存儲器中取出指令代碼，并進行分析。然后，執行對外接RAM的數據讀/寫操作。在這兩個階段，P0口、P1口上的地址選通是有區別的。

執行“MOVX A,@DPTR”和“MOVX @DPTR,A”指令時，在讀指令代碼階段，由程序計數器（PC）提供A0~A15，低8位地址穩定后，在單片機地址鎖存信號ALE作用下，P0.X口開始讀入MOVX指令代碼。在對外接RAM讀寫階段，其過程與前述相同，只不過低8位地址不是來自程序計數器的低8位PCL，而是來自地址寄存器的高8位DPH;高8位地址不是來自程序計數器的高8位PCH,而是來自地址寄存器的高8位PCH。當DPL穩定后，由地址鎖存器鎖存，P0.X口上出現的是讀/寫外接RAM的數據信息。

執行“MOVX A,@Ri”和“MOVX @RI,A”指令時，取指階段輿“movx a, @ dptr”和“movx @ dptr, a”過程完全相同。但在執行對外部RAM的讀/寫階段，低8位地址來自Ri;高8位地址來自P2口鎖存器（P2 SFR）。

由上所述，用R0和R1對外接RAM的間接尋址，可看作是一種頁面尋址，由P2鎖存器（P2 SFR）的當前值決定了當前頁面地址。MCS-51單片機在復位時，P2 SFR為FFH，若程序運行中沒有改變P2 SFR中的值，R0和R1只能對FF00H~FFFFH范圍的外接RAM進行間接尋址，即FF頁面尋址。由于用指令改變P2 SFR的值并不影響程序正常運行，因此可以用R0和R1對64K外接RAM空間的任意一個單元進行間接尋址。這樣就使MCS-51單片機外接RAM的地址指針由1個變成3個，大大方便了程序設計。

下面以數據塊傳送子程序為例，說明R0和R1對外接RAM間接尋址的程序設計方法。假定數據塊的源首地址為1000H,目的首地址為3045H,數據塊長度為50H,程序清單如下所示：

程序1—用DPTR做地址指針

MOV R2,#00H

MOV R3,#10H

MOV R4,45H

MOV R5,#30H

MOV R7,#50H

LOOP: MOV DPL,R2

MOV DPH,R3

MOVX A,@DPTR

INC DPTR

MOV R2,DPL

MOV R3,DPH

MOV DPL,R4

MOV DPH,R5

MOVX @DPTR,A

INC DPTR

MOV R4,DPL

MOV R5,DPH

DJNZ R7,LOOP

RET

程序2—使用R0和R1做地址指針

MOV DPTR,#1000H

MOV P2,#30H

MOV R0,#45H

MOV R7,#50H

LOOP: MOVX A,@DPTR

MOVX @R0,A

INC DPTR

INC R0

DJNZ R7,LOOP

RET

程序1用了19條指令，程序2用了10條指令。適當應用R0和R1地址指針，可以大大提高程序運行效率。

在應用R0和R1間址的外接RAM數據傳送操作中，一般使用“MOV P2,#ADDR”和“MOV A,@RI”形式，其中#ADDR為高8位地址。在這兩條指令之間不應插入有關改變P2 SFR值的指令。對P2口的讀有兩種情況：一種是讀P2鎖存器，如執行“MOV A,P2”指令，這并不會改變P2 SFR中的內容；另一種是讀P2鎖存器，如執行“INC P2”指令，該指令中的P2既是源操作數，又是目的操作數，通常稱為“讀—修改—寫”指令，即從P2 SFR中讀出內容，修改后又寫入P2 SFR中。

在中斷服務程序中，如果要用到地址指針，必須在保護現場程序段保護使用的地址指針，即使用“PUSH P2”和“PUSH Ri”指令。在中斷返回之前又必須在恢復現場程序段恢復使用過的地址指針，即用“POP RI”和“POP P2”指令。

當單片機進入等待方式或節電方式，且又用硬件復位返回到原來的正常操作狀態時，由于復位對P2 SFR寫入FFH，改變了頁地址。因此，在單片機進入等待方式或節電方式之前，也必須先將P2 SFR內容進行保護。當狀態恢復進入原正常操作程序入口處時，再恢復P2 SFR的內容。