嵌入式系统 - I/O 编程
在 8051 中,I/O 操作是使用 4 个端口和 40 个引脚完成的。下面的引脚图显示了 40 个引脚的详细信息。I/O操作端口预留32个引脚,每个端口8个引脚。其他 8 个引脚指定为 V cc、GND、XTAL1、XTAL2、RST、EA(条)、ALE/PROG(条)和 PSEN(条)。
它是 40 引脚 PDIP(塑料双列直插式封装)
注- 在 DIP 封装中,您可以通过 IC 中间的切口识别第一个引脚和最后一个引脚。第一个引脚位于此切割标记的左侧,最后一个引脚(即本例中的第 40个引脚)位于切割标记的右侧。
I/O 端口及其功能
四个端口 P0、P1、P2 和 P3,每个端口使用 8 个引脚,因此它们是 8 位端口。复位后,所有端口均配置为输入,准备用作输入端口。当第一个 0 写入端口时,它成为输出。要将其重新配置为输入,必须将 1 发送到端口。
端口 0(引脚 32 – 引脚 39)
它有 8 个引脚(32 至 39)。它可用于输入或输出。与 P1、P2、P3 端口不同,我们通常将 P0 连接到 10K 欧姆的上拉电阻,将其用作开漏输入或输出端口。
它也被指定为 AD0-AD7,允许它用作地址和数据。对于8031(即ROMless芯片),当我们需要访问外部ROM时,P0将用于地址总线和数据总线。ALE(引脚号 31)指示 P0 是否有地址或数据。当ALE=0时,它提供数据D0-D7,但当ALE=1时,它提供地址A0-A7。如果没有可用的外部存储器连接,P0 必须在外部连接 10K 欧姆的上拉电阻。
MOV A,#0FFH ;(comments: A=FFH(Hexadecimal i.e. A=1111 1111) MOV P0,A ;(Port0 have 1's on every pin so that it works as Input)
端口 1(引脚 1 至 8)
它是一个 8 位端口(引脚 1 至 8),可用作输入或输出。它不需要上拉电阻,因为它们已经在内部连接。复位后,端口 1 被配置为输入端口。以下代码可用于将 55H 和 AAH 的交替值发送到端口 1。
;Toggle all bits of continuously MOV A,#55 BACK: MOV P2,A ACALL DELAY CPL A ;complement(invert) reg. A SJMP BACK
如果端口 1 配置为用作输出端口,则要再次将其用作输入端口,请通过向其所有位写入 1 对其进行编程,如以下代码所示。
;Toggle all bits of continuously MOV A ,#0FFH ;A = FF hex MOV P1,A ;Make P1 an input port MOV A,P1 ;get data from P1 MOV R7,A ;save it in Reg R7 ACALL DELAY ;wait MOV A,P1 ;get another data from P1 MOV R6,A ;save it in R6 ACALL DELAY ;wait MOV A,P1 ;get another data from P1 MOV R5,A ;save it in R5
端口 2(引脚 21 至 28)
端口 2 总共占用 8 个引脚(引脚 21 至 28),可用于输入和输出操作。正如 P1(端口 1)一样,P2 也不需要外部上拉电阻,因为它们已经在内部连接。它必须与 P0 一起使用,为外部存储器提供 16 位地址。因此也指定为(A0-A7),如引脚图所示。当8051连接到外部存储器时,它为16位地址的高8位提供路径,并且不能用作I/O。复位后,端口 2 被配置为输入端口。以下代码可用于将 55H 和 AAH 的交替值发送到端口 2。
;Toggle all bits of continuously MOV A,#55 BACK: MOV P2,A ACALL DELAY CPL A ; complement(invert) reg. A SJMP BACK
如果端口 2 配置为用作输出端口,则要再次将其用作输入端口,请通过向其所有位写入 1 来对其进行编程,如以下代码所示。
;Get a byte from P2 and send it to P1 MOV A,#0FFH ;A = FF hex MOV P2,A ;make P2 an input port BACK: MOV A,P2 ;get data from P2 MOV P1,A ;send it to Port 1 SJMP BACK ;keep doing that
端口 3(引脚 10 至 17)
它也是8位的,可以用作输入/输出。该端口提供一些极其重要的信号。P3.0 和 P3.1 分别是 RxD(接收器)和 TxD(发送器),共同用于串行通信。P3.2 和P3.3 引脚用于外部中断。P3.4和P3.5分别用于定时器T0和T1。P3.6 和 P3.7 是写入 (WR) 和读取 (RD) 引脚。这些是低电平有效引脚,意味着当赋予它们 0 时它们将被激活,并且这些引脚用于向基于 8031 的系统中的外部 ROM 提供读写操作。
P3位 | 功能 | 别针 |
---|---|---|
P3.0 | 接收数据 | 10 |
P3.1 < | 发送端 | 11 |
P3.2 < | INT0 的补码 | 12 |
P3.3 < | INT1 | 13 |
P3.4 < | T0 | 14 |
P3.5 < | T1 | 15 |
P3.6 < | WR | 16 |
P3.7 < | RD 的补充 | 17 号 |
端口 0 和端口 2 的双重角色
端口 0 的双重角色- 端口 0 也被指定为 AD0–AD7,因为它可用于数据和地址处理。将 8051 连接到外部存储器时,端口 0 可以提供地址和数据。然后,8051 微控制器将输入复用为地址或数据,以节省引脚。
端口 2 的双重作用- 除了用作 I/O 外,端口 P2 还与端口 0 一起为外部存储器提供 16 位地址总线。端口 P2 也指定为 (A8–A15),而端口 0 提供通过 A0–A7 降低 8 位。换句话说,我们可以说,当 8051 连接到最大可达 64KB 的外部存储器 (ROM) 时,这可以通过 16 位地址总线实现,因为我们知道 216 = 64KB。Port2 用于 16 位地址的高 8 位,不能用于 I/O,这是外部 ROM 的任何程序代码的寻址方式。
引脚硬件连接
V cc - 引脚 40 为芯片提供电源,电压为 +5 V。
Gnd - 引脚 20 为参考提供接地。
XTAL1、XTAL2(引脚 18 和引脚 19) - 8051 有片上振荡器,但需要外部时钟来运行。石英晶体连接在芯片的 XTAL1 和 XTAL2 引脚之间。该晶体还需要两个 30pF 的电容器来生成所需频率的信号。每个电容器的一侧接地。8051 IC 有多种速度可供选择,这完全取决于石英晶体,例如 20 MHz 微控制器需要频率不超过 20 MHz 的晶体。
RST(引脚 9) - 它是输入引脚和高电平有效引脚。在该引脚上施加高脉冲(即 1)后,微控制器将重置并终止所有活动。此过程称为上电复位。激活上电复位将导致寄存器中的所有值丢失。它将把程序计数器设置为全 0。为了确保复位的有效输入,高脉冲必须至少保持两个机器周期的高电平,然后才能变低,这取决于电容器值及其充电速率。(机器周期是执行单个指令所需的最小频率)。
EA 或外部访问(引脚 31) - 它是一个输入引脚。该引脚为低电平有效引脚;一旦施加低脉冲,它就会被激活。如果微控制器 (8051/52) 具有片上 ROM,则 EA(条形)引脚连接至 V cc。但在没有片上 ROM 的 8031 微控制器中,代码存储在外部 ROM 中,然后由微控制器读取。在这种情况下,我们必须将EA(引脚号31)连接到Gnd,以表明程序代码存储在外部。
PSEN 或程序存储启用(引脚 29) - 这也是一个低电平有效引脚,即在施加低脉冲后被激活。它是一个输出引脚,与基于 8031(即 ROMLESS)系统中的 EA 引脚一起使用,以允许在外部 ROM 中存储程序代码。
ALE 或(地址锁存使能) - 这是一个输出引脚,高电平有效。特别用于8031 IC与外部存储器的连接。可以在决定 P0 引脚用作地址总线还是数据总线时使用。当 ALE = 1 时,P0 引脚用作数据总线;当 ALE = 0 时,P0 引脚用作地址总线。
I/O 端口和位寻址能力
这是在为 8051 编写代码时使用最广泛的 8051 功能。有时我们只需要访问端口的 1 或 2 位,而不是整个 8 位。8051 提供访问端口各个位的能力。
以单位方式访问端口时,我们使用语法“SETB X.Y”,其中 X 是端口号(0 到 3),Y 是数据位 D0-D7 的位数(0 到 7)其中 D0 是 LSB,D7 是 MSB。例如,“SETB P1.5”设置端口 1 的高位 5。
以下代码显示了如何连续切换位 P1.2。
AGAIN: SETB P1.2 ACALL DELAY CLR P1.2 ACALL DELAY SJMP AGAIN
单比特指令
指示 | 功能 |
---|---|
设置位 | 设置位(位 = 1) |
清除位 | 清除该位(位 = 0) |
CPL位 | 对位取反(位=非位) |
JB位,目标 | 如果位= 1则跳转到目标(如果位则跳转) |
JNB 位,目标 | 如果位 = 0 则跳转到目标(如果没有位则跳转) |
JBC 位,目标 | 如果位 = 1,则跳转到目标,清除位(如果位则跳转,然后清除) |