1. 1. MICROCONTROLERE COMPATIBILE INTEL 8051
1.1. Caracteristici generale
Variante
- Intel 8051 clasic
- 8051 „extins”: Philips 80C51MX, Dallas 390 etc,
- Intel / Atmel WM 251
„SoC” – Sistem pe un singur cip
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
1

2. Schema bloc
- CPU
- Oscilator cu cuar
- 4 kB ROM
- 128 B RAM
- 4 porturi I/O pe câte 1 B
- 1 port serial
- 2 num r toare (timer) pe 16 b
ă ă
- Controler de întreruperi
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
2

3. 1.2. Organizarea memoriei
Memoria de program i date sunt fizic separate („Harvard”)
ş
a) Memoria de program
- Este de tip ROM sau EPROM
- Harta memoriei are 64 kB
- Pe cip se afl , de regul , 4 kB, 8 kB sau 16kB. Restul memoriei este extern
ă
ă
ă
i variante cu toat memoria de program extern
ă
ă
şă
- Exist
- Validarea cu PSEN (Program Store Enable)
←
- Dup RESET, (PC)
0000H
ă
- Loca ii de memorie rezervate :
Ini ializare programe:
vector de întrerupere tip 0:
timer 0:
vector de întrerupere tip 1:
timer 1:
0000H ÷ 0002H
0003H ÷ 000AH
000BH
0013H ÷ 001AH
001BH
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
3

4. b) Memoria de date
- Memoria extern are 64 kB
ă
- Memoria extern e accesat cu magistrala de date i adrese prin intermediul Port 0
ş
ă
ă
i eventual Port 2
ş
- Validarea se face cu RD, WR
- Magistrala de adrese poate avea numai 1 B sau 2 B
- Memoria intern este accesat cu adrese pe 1B
ă
ă
- Sunt 3 blocuri de câte 128 B:
“Lower 128”,
“Upper 128”,
“SFR Space”.
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
4

5. - “Upper 128” i SFR Space sunt fizic separate i adresate cu moduri de adresare diferite
- “Upper 128” nu e implementat în 8051 clasic
- “Upper 128” este adresabil indirect la variantele la care e implementat
- “Lower 128”:
4 bancuri de câte 8 registre R0 ÷ R7
16 B – un bloc de memorie adresabil pe bit
restul – memorie de date
este adresabil direct i indirect
ş
ş
ă
ă
ă
ş
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
5
ă

6. Memoria “Lower 128”
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
6

7. 1.3. Registre
- 32 de registre fizice
- 8 registre logice – setul de lucru: R0, R1,…, R7
- SFR – setul de registre speciale:
Byte 1
Byte 2
Byte 3
Byte 4
Byte 5
Byte 6
F7
B
EF
E8
E0
Byte 8
FF
F8
F0
Byte 7
E7
ACC
D8
DF
PSW
C8 T2CON
D7
D0
RCAP2L RCAP2H
TL2
TH2
C7
C0
B8
B0
A8
A0
98
90
88
80
CF
IP
P3
IE
P2
SCON SBUF
P1
TCON TMOD
P0
SP
BF
B7
AF
A7
9F
97
TL0
DPL
TL1
DPH
TH0
TH1
8F
PCON 87
Adresabile i pe bit
Disponibile numai pentru 8052
ş
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
7

8. ACC
B
PSW
SP
DPTR
Acumulator
Registrul extensie acumulator
„Program Status Word”
Indicator de stiv
Pointer date
ă
DPL
DPH
Port 0
Port 1
Port 2
Port 3
Control priorit i întreruperi
Control validare întreruperi
Control mod timer / counter
Control timer / counter
Control 2 timer / counter
timer / counter 0 high byte
timer / counter 0 low byte
timer / counter 1 high byte
timer / counter 1 low byte
timer / counter 2 high byte
timer / counter 2 low byte
timer / counter 2 registru captur high byte
timer / counter 2 registru captur high byte
Control serial
Buffer date seriale
Control alimentare
ă
ă
ă
P0
P1
P2
P3
IP
IE
TMOD
TCON
T2CON
TH0
TL0
TH1
TL1
TH2
TL2
RCAP2H
RCAP2L
SCON
SBUF
PCON
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
8

9. PSW
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
P
transport
transport auxiliar
disponibil utilizator
selec ie set de lucru registre
selec ie set de lucru registre
dep ire
definibil de c tre utilizator
paritate (în acumulator)
ă
AC
şă
CY
„Program Status Word”:
F0
RS1
RS0
OV
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
-
P
9

10. 1.4. Moduri de adresare
Adresare direct :
- Adresa complet are 8 b în formatul instruc iunii curente
- Se poate utiliza pentru memoria de date intern („Lower 128 ”)
- Se poate utiliza pentru SFR
ă
ă
ă
Adresare indirect :
- Poate fi pe 8 b sau pe 16 b
- Se pot accesa 256 B de memorie intern de date („Lower 128” i „Upper 128”)
sau 64 kB de memorie extern
- Pentru adresele pe 8 b se pot folosi R0, R1 sau SP
- Pentru adresele pe 16 b se poate folosi doar DPTR – pentru memoria extern
ă
ş
ă
ă
ă
Adresare implicit (în registru):
- Datele sunt accesate în unul dintre cel 8 registre din setul de lucru R0,…, R7
- Selec ia registrului vizat se face cu 3 bi i în chiar codul instruc iunii
- Anumite instruc iuni se refer la anumite registre (acumulator, pointer de date etc.)
Selec ia registrului se face în chiar codul instruc iunii
ă
ă
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
10

11. Adresare imediat :
- O constant care se afl în formatul instruc iunii curente, imediat dup cod
- Constanta poate fi pe 8 b sau 16 b
ă
ă
ă
ă
Adresare indexat :
- Se folose te doar pentru memoria de program !
- Pentru tabele de translatare cu DPTR sau PC ca baz
- Pentru salturi – ACC con ine deplasamentul
ă
i ACC intrare în tabel
ă
ş
şă
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
11

12. 1.5. Setul de instruc iuni
1) Instruc iuni aritmetice:
Semantic
(ACC) ← (ACC) + (s)
(ACC) ← (ACC) + (s) + (CY)
(ACC) ← (ACC) - (s) - (CY)
(ACC) ← (ACC) + 1
(s) ← (s) + 1
(DPTR) ← (DPTR) + 1
(ACC) ← (ACC) - 1
(s) ← (s) - 1
(B) ↑ (A) ← (B) * (A)
(A) ← (A) div (B), (B) ← (A) mod (B)
Ajustare zecimal
ă
ă
Sintax
ADD A, s
ADDC A, s
SUBB A, s
INC A
INC s
INC DPTR
DEC A
DEC s
MUL AB
DIV AB
DA A
Moduri de adresare
Dir. Ind. Reg. Im.
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
12
ă

13. 2) Instruc iuni logice:
Semantic
(ACC) ← (ACC) & (s)
(s) ← (s) & (ACC)
(s) ← (s) & ((PC)+1)
(ACC) ← (ACC) ∀ (s)
(s) ← (s) ∀ (ACC)
(s) ← (s) ∀ ((PC)+1)
(ACC) ← (ACC) ⊕ (s)
(s) ← (s) ⊕ (ACC)
(s) ← (s) ⊕ ((PC)+1)
(ACC) ← 00H
(ACC) ← not (ACC)
Rote te ACC stânga cu 1 bit
Rote te ACC cu CY stânga cu 1 bit
Rote te ACC dreapta cu 1 bit
Rote te ACC cu CY dreapta 1 bit
(ACC)h ↔ (ACC)l
ă
ş
ş
ş
ş
Sintax
ANL A, s
ANL s, A
ANL s, #data
ORL A, s
ORL s, A
ORL s, #data
XRL A, s
XRL s, A
XRL s, #data
CRL A
CPL A
RL A
RLC A
RR A
RRC A
SWAP A
Moduri de adresare
Dir. Ind. Reg. Im.
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
13
ă

14. 3) Transferuri de date:
Semantic
(ACC) ← (s)
(s) ← (ACC)
(d) ← (s)
(DPTR) ← ((PC)+2) ↑ ((PC)+1)
(SP) ← (SP) + 1, ((SP)) ← (s)
(d) ← ((SP)), (SP) ← (SP) - 1
(ACC) ↔ (s)
(ACC)l ↔ (Ri)l
ă
Sintax
MOV A, s
MOV s, A
MOV d, s
MOV DPTR, #data16
PUSH s
POP d
XCH A, s
XCHD A, @Ri
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
Moduri de adresare
Dir. Ind. Reg. Im.
14
ă

15. Observa ii
- Memoria extern este accesat cu MOVX
ă
ă
- Stiva cre te în sus!
PUSH s ; (SP) ← (SP) + 1
; ((SP)) ← (s)
ş
POP d
; (d) ← ((SP))
; (SP) ← (SP) – 1
- Cum accesarea stivei se face de fapt cu adresare indirect prin (SP),
ă
rezult c stiva poate ajunge numai în „Upper 128” (dac exist !) i NU în SFR.
ş
ă
ă
ă
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
15
ă

16. 4) Transferuri de date cu memoria extern :
ă
Semantic
(ACC) ← ((R0)) sau (ACC) ← ((R1))
((R0)) ← (ACC) sau ((R1)) ← (ACC)
(ACC) ← ((DPTR))
((DPTR)) ← (ACC)
ă
Sintax
MOVX A, @Ri
MOVX @Ri, A
MOVX A, @DPTR
MOVX @DPTR, A
Moduri de adresare
Dir. Ind. Reg. Im.
ă
Observa ii
- Acumulatorul este folosit întotdeauna.
- Folosirea lui DPTR impune utilizarea tuturor celor 8 bi i ai Port 2 ca magistral de adrese.
ă
5) Citire din tabele de translatare în memoria de program („lookup tables”):
Semantic
(ACC) ← ((ACC)+(DPTR))
(ACC) ← ((ACC)+(PC))
ă
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
ă
Sintax
MOVC A, @A+DPTR
MOVC A, @A+PC
Moduri de adresare
Dir. Indexat
Reg. Im.
16
ă

17. 6) Instruc iuni pe bit:
Semantic
(CY) ← (CY) & bit
(CY) ← (CY) & not bit
(CY) ← (CY) ∀ bit
(CY) ← (CY) ∀ not bit
(CY) ← bit
bit ← (CY)
(CY) ← 0
bit ← 0
(CY) ← 1
bit ← 1
(CY) ← not (CY)
bit ← not bit
(PC) ← (PC)+disp dac (CY) = 1
(PC) ← (PC)+disp dac (CY) = 0
(PC) ← (PC)+disp dac bit = 1
(PC) ← (PC)+disp dac bit = 0
(PC) ← (PC)+disp dac bit = 1; bit ← 0
ă
ă
ă
ă
ă
ă
Sintax
ANL C, bit
ANL C, /bit
ORL C, bit
ORL C, /bit
MOV C, bit
MOV bit, C
CLR C
CLR bit
SETB C
SETB bit
CPL C
CPL bit
JC disp
JNC disp
JB bit, disp
JNB bit, disp
JBC bit, disp
Moduri de adresare
Dir. Ind. Reg. Im.
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
17
ă

18. Observa ii
- Bi ii sunt adresa i în „Lower 128” i în SFR.
ş
- CY face parte din PSW.
ă
- Salturile se fac cu adresare relativ –128 la +127 B în memoria de program fa
de pozi ia
ă
instruc iunii curente.
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
18

19. 7) Salturi:
(PC) ← (PC)+disp dac (ACC) = 0
(PC) ← (PC)+disp dac (ACC) ≠ 0
(s) ← (s) – 1; dac (s) ≠ 0
(PC) ← (PC)+disp
(PC) ← (PC)+disp dac (ACC) ≠ (s)
(PC) ← (PC)+disp dac
(s) ≠ ((PC)+1)
ă
ă
ă
CJNE A, s, disp
CJNE s,#data,disp
(PC) ← adr
(PC) ← ((A)+(DPTR))
(SP) ← (SP) + 1, ((SP)) ← (PC)
(PC) ← adr
(PC) ← ((SP)), (SP) ← (SP) - 1
(PC) ← ((SP)), (SP) ← (SP) - 1
ă
ă
ă
RET
RETI
NOP
JZ disp
JNZ disp
DJNZ s, disp
Semantic
ă
Sintax
JMP adr
JMP @a+DPTR
CALL adr
Moduri de adresare
Dir. Ind. Reg. Im.
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
19

20. Observa ii
- JMP este un mnemonic general pentru:
SJMP salt cu adresare relativ – format 2B.
ă
LJMP salt cu adresare direct – format 3B.
ă
AJMP salt cu adresare direct co constant pe 11b – format 2B.
ă
ă
- Identic pentru CALL.
- Toate salturile condi ionate folosesc adresare relativ .
ă
- DJNZ este ciclu cu contor; s se folose te drept contor.
ş
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
20

21. 1.6. Desf urarea în timp a instruc iunilor
şă
- Un ciclu ma in are 6 st ri S1,…, S6.
ă
ă
ş
- Fiecare stare are 2 perioade tact
- A adar, fiecare ciclu ma in are 12 perioade de tact
ă
ş
ş
- În general, instruc iunile dureaz 1 ciclu ma in .
ă
ş
ă
- Se face „fetch” în S1 i în S4.
ş
- MOVX necesit 2 cicluri ma in .
ă
ş
ă
În acest caz nu exist „fetch” în cadrul celui de-al 2-lea ciclu ma in .
ă
ş
ă
Microcontrolere - Capitolul 1
Corneliu BURILEANU
21