MCS-51单片机地址指针详细剖析

MCS-51单片机外部RAM的地址空间为64K，地址总线为16位，访问外接RAM可执行如下4条指令：

MOVX A,@DPTR

MOVX @DPTR,A

MOVX A,@RI

MOVX @RI,A

其中DPTR为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，作为地址指针时仅存低8位地址。

MCS-51执行上述指令时分为两个阶段：首先，是从外接程序存储器中取出指令代码，并进行分析。然后，执行对外接RAM的数据读/写操作。在这两个阶段，P0口、P1口上的地址选通是有区别的。

执行“MOVX A,@DPTR”和“MOVX @DPTR,A”指令时，在读指令代码阶段，由程序计数器（PC）提供A0~A15，低8位地址稳定后，在单片机地址锁存信号ALE作用下，P0.X口开始读入MOVX指令代码。在对外接RAM读写阶段，其过程与前述相同，只不过低8位地址不是来自程序计数器的低8位PCL，而是来自地址寄存器的高8位DPH;高8位地址不是来自程序计数器的高8位PCH,而是来自地址寄存器的高8位PCH。当DPL稳定后，由地址锁存器锁存，P0.X口上出现的是读/写外接RAM的数据信息。

执行“MOVX A,@Ri”和“MOVX @RI,A”指令时，取指阶段舆“movx a, @ dptr”和“movx @ dptr, a”过程完全相同。但在执行对外部RAM的读/写阶段，低8位地址来自Ri;高8位地址来自P2口锁存器（P2 SFR）。

由上所述，用R0和R1对外接RAM的间接寻址，可看作是一种页面寻址，由P2锁存器（P2 SFR）的当前值决定了当前页面地址。MCS-51单片机在复位时，P2 SFR为FFH，若程序运行中没有改变P2 SFR中的值，R0和R1只能对FF00H~FFFFH范围的外接RAM进行间接寻址，即FF页面寻址。由于用指令改变P2 SFR的值并不影响程序正常运行，因此可以用R0和R1对64K外接RAM空间的任意一个单元进行间接寻址。这样就使MCS-51单片机外接RAM的地址指针由1个变成3个，大大方便了程序设计。

下面以数据块传送子程序为例，说明R0和R1对外接RAM间接寻址的程序设计方法。假定数据块的源首地址为1000H,目的首地址为3045H,数据块长度为50H,程序清单如下所示：

程序1—用DPTR做地址指针

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做地址指针

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条指令，程序2用了10条指令。适当应用R0和R1地址指针，可以大大提高程序运行效率。

在应用R0和R1间址的外接RAM数据传送操作中，一般使用“MOV P2,#ADDR”和“MOV A,@RI”形式，其中#ADDR为高8位地址。在这两条指令之间不应插入有关改变P2 SFR值的指令。对P2口的读有两种情况：一种是读P2锁存器，如执行“MOV A,P2”指令，这并不会改变P2 SFR中的内容；另一种是读P2锁存器，如执行“INC P2”指令，该指令中的P2既是源操作数，又是目的操作数，通常称为“读—修改—写”指令，即从P2 SFR中读出内容，修改后又写入P2 SFR中。

在中断服务程序中，如果要用到地址指针，必须在保护现场程序段保护使用的地址指针，即使用“PUSH P2”和“PUSH Ri”指令。在中断返回之前又必须在恢复现场程序段恢复使用过的地址指针，即用“POP RI”和“POP P2”指令。

当单片机进入等待方式或节电方式，且又用硬件复位返回到原来的正常操作状态时，由于复位对P2 SFR写入FFH，改变了页地址。因此，在单片机进入等待方式或节电方式之前，也必须先将P2 SFR内容进行保护。当状态恢复进入原正常操作程序入口处时，再恢复P2 SFR的内容。