单片机学习笔记——特殊功能寄存器（SFR）_（上）

目录

片内RAM的特殊功能寄存器

F0H——寄存器B

单片机乘法原理

单片机除法原理

E0H——累加器ACC

ACC和A的区别和联系

寄存器和存储器的区别和联系

D0H——程序状态控制字PSW

B8H——中断优先级控制寄存器IP

A8H——中断允许寄存器IE

B0H——特殊功能寄存器P3

A0H——特殊功能寄存器P2

---

---

片内RAM的特殊功能寄存器

片内RAM一共有21个特殊功能寄存器

F0H——寄存器B

寄存器B称为辅助寄存器，是为乘法和除法指令而设置的，仅在乘法、除法指令中为寄存器寻址，在其它指令中为直接寻址

乘法运算

	运算前	运算后
寄存器B	被乘数	结果的高8位
累加器ACC	乘数	结果的低8位

单片机乘法原理

1. 确定乘数和被乘数
2. 将乘数和被乘数化为二进制
3. 判断乘数是否为0，若为0，直接输出0
4. 乘数不为0时，被乘数的二进制序列和乘数的二进制序列按位运算——被乘数遇到乘数某位为0时，按全零序列左移一位；遇到乘数某位为1时，被乘数整体左移一位——每次移位结果相加
5. 直到乘数最高位为0时，停止计算并输出结果

（虽然在计算过程中，乘数和被乘数的先后顺序并不重要，但是在单片机的读出和写入过程中，由于其存储位置的不同，会有细微差别）

乘法算法

判断乘数是否为0，为0跳转至步骤4 将乘数与1作与运算，确定末尾位为1还是为0，如果为1，则相加数为当前被乘数；如果为0，则相加数为0；将相加数加到最终结果中 被乘数左移一位，乘数右移一位；回到步骤1 确定符号位，输出结果

---

使用控制电路实现乘除法时，用B寄存器存放在运算过程中保持不变的被乘数和除数

• 乘法运算中，需要不断地将乘数右移，判断其最低位，如果为1，则加上被乘数，故乘数不变
• 在除法运算中，要将被除数减去除数，得到余数，然后再加上商和向左移，所以除数是不变的

---

除法运算

	运算前	运算后
寄存器B	除数	余数
累加器ACC	被除数	商

单片机除法原理

1. 确定除数和被除数
2. 将除数和被除数化为二进制
3. 判断除数是否为0，是的话，无法计算
4. 除数不为0，被除数的二进制序列和除数的二进制序列按位运算——除数按位左移，被除数与除数按位相减，重复此操作，直到被除数小于除数时，得到商
5. 被除数减去除数与商之积即为其余数（进行左移减法之后被除数剩下的部分就是余数）

除法算法

取除数和被除数的绝对值，确定除数和被除数为1的位数（该位数就是移位减法要移动的位数） 不断用被除数去减除数，直到被除数小于被除数，当商小于除数的时候（即除不尽了） 确定商的符号：若被除数和除数异号时，商为负；同号时，商为正 确定余数的符号：余数和被除数同号

E0H——累加器ACC

ACC——8位，一个操作数经暂存器2进入ALU（算数逻辑单元）的输入端，与另一个来自暂存器1的操作数进行运算，结果再送回ACC，在指令中，使用助记符A表示

Accumulator Register是应用最广泛的专用寄存器——用于存放8位数据，许多单操作数指令的操作数、双操作数指令的一个操作数取自累加器。加、减、乘、除算术运算指令的结果都存放在累加器A或寄存器B

ACC和A的区别和联系

A 和 ACC，是同一个特殊功能寄存器，但编程时，有两种写法：

• 写成 A（指令操作），是寄存器寻址，指令长度和周期都较短，为2字节1周期，A在汇编后则隐含在指令操作码中，在指令中默认是无地址的
• 写成 ACC（累加器位操作），是直接寻址，周期和长度都多用一个字节，3字节2周期——汇编后的机器码必有一个字节的操作数，是累加器的字节地址E0H，可出现在用直接寻址的任何地方

【Practical】单片机中Acc与A的区别_push acc_Anova.YJ的博客-CSDN博客

同样的，工作寄存器R0~R7在指令中写法不同，生成的机器码也不同，如：

前者属于寄存器寻址，后者属于存储器直接寻址

R0和00H的级别不同

• 00H只是RAM区的一个普通单元，其读写速度要比慢得多。微型计算机内部通常设置工作寄存器组，运算的结果可以放在寄存器中而不必每次都放到存储器里，可以提高机器的工作速度。其实寄存器也是一种存储器，只不过它是CPU中的部件，速度最快而已

---

寄存器和存储器的区别和联系

• 寄存器存在于CPU中，速度很快，数目有限；计算机运算时，必须先将数据读入寄存器
• 存储器就是内存，速度稍慢，但数量很大

寄存器用于存储二进制代码，由触发器而成，一个触发器可存储1位二进制代码，故存放n位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成

按照功能的不同，可将寄存器分为

• 基本寄存器只能并行送入数据，也只能并行输出
• 移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐位右移或左移，数据既可以并行输入、并行输出，也可以串行输入、串行输出，还可以并行输入、串行输出，或串行输入、并行输出，十分灵活，用途也很广

存储器单元实际上是时序逻辑电路的一种。按存储器的使用类型可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，两者的功能有较大的区别，因此在描述上也有所不同
存储器是许多存储单元的集合，按单元号顺序排列。每个单元由若干二进制位构成，以表示存储单元中存放的数值

---

累加器ACC作寄存器时的主要作用：

1、存储临时的数据，比如做算术运算时候的临时结果

2、存放函数的返回值，比如WINDOWS 的API函数中，返回值一般都是放在累加器中的

D0H——程序状态控制字PSW

Program State Word，存放着当前ALU的操作状态特征

注意以下几点

• 进位标志位CY（PSW.7），在指令中，使用C代替CY，如果要根据加减运算是否有仅为来决定程序的转移方向，则必须在运算前清零
• 用户标志位F0（PSW.5），可根据用户需求自定义作为软件标志
• 溢出标志位OV（PSW.2），符号数运算结果超出-128~+127时由硬件置1
• 保留位F1（PSW.1），89C51未使用，52用于用户标志位，和F0一样可自定义为软件标志

 RS0（PSW.3） 和 RS1（PSW.4）决定当前使用哪个工作寄存器组

---

B8H——中断优先级控制寄存器IP

中断

6个中断请求信号；2种触发方式；6个中断标志；5个中断源；2级中断允许控制；2个优先级；1个中断向量表；4个相关寄存器。

对单片机来讲，中断是指CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B，请求CPU迅速处理（中断发生）；CPU暂时停止当前工作（中断响应），转去处理事件B（中断服务）；待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A（中断返回），这一过程称之为中断

中断自然优先级 IP.0（PX0）最高，IP.7 最低，IP可进行位寻址，单片机复位时，各位全部清零——也就是说，复位之后所有的中断都处于低优先级，服务顺序按自然优先级

高优先级中断能够打断低优先级中断以形成中断嵌套，同级或低级对高级不能进行中断嵌套

优先级寄存器的各个位，如果置1——设为高优先级，如果置0——设为低优先级，同一优先级的排序仍按照自然优先级排序

置1操作方法

指令操作置1    MOV IP，#07H        ；将各个中断按需置1，提高优先级

位操作置1       SETB PX0   

（其中分号；用于汇编语言的注释）       

若几个同级中断同时向CPU请求中断响应，在没有设置中断优先级情况下，按照默认自然中断优先级响应中断；在设置中断优先级后，则按设置的高低顺序的自然优先级顺序确定响应的先后顺序

A8H——中断允许寄存器IE

必须先打开全局中断IE.8(EA)，才能决定其他的中断请求是否能被响应

置1操作方法（允许定时计数器0（ET0）中断）

指令操作置1    MOV IE，#82H      

位操作置1       SETB EA，SETB  ET0  ；SETB EA用于CPU开全局中断

（ET2只有89C52里面有 ）

B0H——特殊功能寄存器P3

P3口是6位双向口，既可以作为输入，也可以作为输出。从P3.0~P3.5两两一组，分别是串行口，外部中断口和定时器口，P3.6和P3.7分别是片外RAM的写读选通信号

p3的第二功能是中断，所以只要开中断就转化为第二功能，开中断用中断允许控制器IE，IE的地址是（A8H）把它的最高位置一，开总中断，然后你想用哪个中断就给那个中断置一

P3各线的第二功能

P3口是一个多功能端口，与P1，P2口的差别在于多了与非门和缓冲器。故使得P3口除了具有P1口的准双向I/O功能之外，还可以使用各引脚所具有的第二功能

与非门的作用实际上是一个开关，决定是输出锁存器上的数据还是输出第二功能的信号。WR和RD是第二输出功能引脚。当第二输出端为1时，输出Q端信号；当Q=1时，可输出第二输出端的信号。编程时，不必事先由软件设置P3口为通用I/O口还是第二功能

也就是直接对P3口做了一个操作，而没有使用它内部的特殊功能，比如没有使用过串口，也没有使用过外部中断，也没有使用过定时计数器的计数功能，也没有做外部扩展，这个时候没有对那些特殊功能做设置，这个输出功能线它就会是1，不需要来干预，这个是由指令和硬件配合来决定的，所以如果没有使用它的第二功能，这个线它肯定是1，这样的话外部引脚的电平就是仅由的内部总线来决定

A0H——特殊功能寄存器P2

P2口是8位输出口，只能作为输出使用，在P2口上可以连接LED、LCD等输出设备

P2口比P0口多了一个多路开关转换器，其输出端也不一样了——输出端是一个上拉电阻加一个非门。它也可作为普通的IO口和作为地址的高8位：当它作为普通的IO口时，控制端MUX为0，开关就打到下面和内部总线相连，一旦断开电平就会通过上拉电阻连接到VCC，外部引脚 P2.X 呈现的就是高电平；当内部电路写0时经过开关，非门端的场效应管就会导通，外部引脚 P2.X 就会呈现低电平

在使用输入功能的时候要先使内部总线先写1，否则经过输入通道读出外部电平的状态的时候就会读错，此时场效应管导通，无论是什么状态的电平，进来之后都只能读到是低电平，就会出错。（也就是说，如果使用之前写入的是0，Q是0，MUX控制开关打到0，经过非门，电平为1，场效应管导通，VCC经过一个电阻之后接地，外部引脚此时无论是什么情况，都不会连接到VCC的电路中，所以就是低电平——存在时钟信号的情况下，输出Q跟随输入D，即内部写0，输出端就为0）

D为输入端，Q为输出端，CLK为时钟输入端

为什么P2口使用输入功能的时候要在内部电路上写1

要先在内部总线上写1，目的就是使场效应管处于断开的状态，外部引脚的电平经过D端才能真正进去，当遇到外部高电平的时候，内部经过读引脚读进来的的电平才是1；外部遇到低电平的时候，内部总线上读进来才是0，这个时候读电平才不会出错

地址由P0口（低8位）和P2口（高8位）共同组成，P0分时复用，可作为地址的低8位，也可以作为8位数据的输出端；P2口则作为地址高8位的输出端