第9章〓“高楼大厦，各有功用”存储器结构及功能
章节导读： 

从本章开始，我们就正式进入STC8系列单片机片内资源的学习了。考虑到学习脉络的顺序性和完整性，我们首先“拿下”单片机存储器资源内容，虽说这部分的知识非常“枯燥”，但是小宇老师构造了“宿舍楼”和“双峰教学楼”给大家，相信大家一定能轻松愉快地掌握。本章共分为7节。9.1节正面讲解了存储器知识点的必要性，并不是“鸡肋”的存在； 9.2节带领大家回到了8032微控制器时代，“忆苦思甜”地感受下单片机存储器的发展与变化； 9.3节~9.5节以“建楼”为故事引入讲解了RAM及ROM区域结构、功能及内部划分； 9.6节讲解了Keil C51环境中的常规存储器配置及相关选项卡功能； 9.7节通过两个基础项目讲解了STC8系列单片机存储器单元的操作方法、特殊参数及字节数据的简单处理。希望朋友们活学活用，快乐进阶。


9.1存储器难道不是“鸡肋”知识点吗


从本章开始，我们就正式学习STC8系列单片机的片内资源了，之前的章节中我们接触过RAM、ROM、EEPROM、IAP和ISP等名词，这些名词都与存储器资源相关，所以片内资源篇的第一章就给大家讲清楚STC8系列单片机的存储器资源。

可能有不少朋友对本章的内容感到疑惑，因为除单片机原理书籍之外，很多单片机应用类书籍都不会单独去写单片机内部存储器的相关内容，单片机的开发往往都是在编程环境中写好代码，经过编译器的处理后直接“烧录”就行了，谁也不用去关心程序和数据是怎么放置的，我们只需要去关心程序代码即可。所以有不少朋友觉得存储器知识是“鸡肋”的(鸡肋的意思就是肉少骨多，吃的过程比较麻烦，食之无肉，弃之可惜，多形容没什么太大意义的事物)。但是小宇老师并不这样认为，就拿人体来说，我们健康的时候压根儿感觉不到心脏有什么太大的“作用”，等到高血压、心绞痛的时候才会发现这种基础“资源”的重要性。

光是嘴巴说意义不大，直接上例子吧！假设我是用A51语言编写STC系列单片机代码，我可能会在初学的时候产生一大堆的疑问，随便列举3个疑问如下。


疑问1： 使用数据传送类指令时，为啥要区分MOV、MOVX和MOVC等指令头，干吗要有“变址寻址”这种方法？“MOVC A,@A+DPTR”的形式如何理解？不能直接跨界访问数据吗？

疑问2： 某程序源码的第一句话是“ORG 0000H;”，我知道ORG是一个伪指令，它可以让程序从ORG指令指定的地址处开始执行。我也知道0000H表示一个十六进制地址，但是0000这个地址在哪儿？是在RAM还是ROM？为什么程序都要从这里开始？


疑问3： 有的编程者在初始化程序时非要写“MOV SP,#80H”这样的语句，我不理解的是SP是个堆栈指针，它的默认地址就在07H。既然有个默认值，为什么那么多的编程者非要把它迁移到80H地址后面去呢？


有的朋友忍不住了，站出来和小宇老师说： 老师啊，我根本就不打算学习汇编语言，你说的这些指令、地址、堆栈指针什么的太偏硬件底层了，现在有了C51语言之后谁还用A51语言写代码啊！别人Keil C51的开发环境已经在C编译器的调控下把程序优化得很好了，程序存储压根儿不用我操心，我们就算没有存储器的知识也能把单片机玩得“飞起来”。所以我认为这本书添加这个“存储器”章节确实有点儿“鸡肋”。


好！朋友们说得非常在理，Keil C51环境做得确实很好，特别值得一提的是,Keil C51内部的编译器确实能合理分配相关资源，用户最关心的问题可能是“程序是否装得下”而不是“程序是怎么装下的”。长久的学习习惯让我们忽略了存储器资源的相关内容，感觉不到存储器的存在，但是这样的学习还是会有问题的，若是不信，我们再来看4个疑问。假设我们现在不用A51语言，换成C51语言来编程，看看下面的疑问你能否解释。





疑问1： 我是51初学者，我看别人C51程序中写了句“#pragma COMPACT”，然后紧接着写了“unsigned char xdata i;”和“unsigned char code NUM［10］;”，这三句话中的“#pragma”“COMPACT”“xdata”“code”是什么意思呢？我查了一遍，它们不属于C51数据类型啊！在标准C语言中也没有这些关键字啊！


疑问2： 我是刚入职的初级技术员，公司前辈遗留了一个项目给我，打开工程后看到了很多类似于“unsigned char data COMBUF［8］ _at_ 0x20;”这样的语句，这句话中的“data”“_at_”“0x20”是什么意思呢？要是去掉这3个东西我是能看懂的，这是在定义数组，但是加上这些字符后这个数组COMBUF［8］去哪儿了呢？


疑问3： 我是学过51的，看了公司“大牛”写的一个中断服务函数“void Int0() interrupt 0 using 1”我就纳闷了，我知道“interrupt 0”是外部中断1的意思，但是这个“using 1”是什么？为什么我找了几本书都没有这样的写法？最奇怪的是Keil C51居然不报错？我自己改成“using 2”居然也没有什么问题，这个参数用来干嘛的？


疑问4： 我用Keil C51开发环境编写51程序都好几年了，但还是觉得不“踏实”。为啥呢？请看如图9.1所示的项目Target选项卡，这些黑色箭头指向的地方我居然都不明白是什么含义，显得我自己特别外行，我都不敢说我会用Keil C51开发环境了。



图9.1Keil C51项目Target选项卡界面


怎么样，现在心里舒服多了吧？是不是觉得存储器不那么“鸡肋”了？当然，也不要被小宇老师举的例子吓到了，单片机还是很简单的，毕竟这个内核是几十年前的，我们肯定能顺利地拿下相关知识点。


存储器结构其实就相当于去景点游玩时拿到的“地图”，假设我要去故宫游玩，最理想的参观路线是从午门进入紫禁城，然后沿着中轴线依次参观内金水桥、太和门、太和殿、中和殿、保和殿、乾清门、乾清宫、交泰殿、坤宁宫、御花园。参观完御花园，可以通过御花园左侧的门进入西六宫，依次参观储秀宫、翎坤宫、永寿宫、咸福宫、长春宫、太极殿，然后出内右门回到乾清门广场，东行进入内左门，可依次参观
延禧宫、永和宫、景阳宫、乘乾宫、钟粹宫。参观完东六宫可沿东长安街再回到乾清门广场，向东穿过景运门进入锡庆门，然后再进入皇极门，可以参观皇极殿、宁寿宫、扮戏楼、畅音阁、养性殿、乾隆花园、珍妃井，最后出顺贞门西行出神武门离开故宫。咋样？听了小宇老师的讲解，是不是感觉头有点
儿晕、腿有点儿抖？所以说，51单片机的存储器结构要比故宫的“景点分布”简单太多，市面上的单片机存储结构能比“故宫”还复杂的几乎没有。经过本节的讨论，我和读者的认知应该一致了，接下来我们就可以快乐地学习存储器内容了。


9.2让人“头疼不已”的8032微控制器时代

现在想想，STC8系列单片机的存储资源较之传统的51单片机来说，那是提升了太多太多，读者朋友们在单片机的入门阶段就能使用到STC8系列单片机实在是一种“幸福”。为啥我会有这样的感慨呢？小宇老师想起了宋丹丹老师在春晚小品中的一段台词，台词是这么说的： “我都畅想好了，我是生在旧社会，长在红旗下，走在春风里，准备跨世纪。想过去，看今朝，我此起彼伏。于是乎，我冒出了个想法。”从这段话里真的能看出新中国的巨大变化，这和单片机产品的进化与升级是一样的，其发展速度实在是太快了。碰巧的是，我和宋丹丹老师的想法是一致的，那就是要写本书，宋丹丹老师的书名叫《月子》，然而我写的书名不叫《伺候月子》，而叫《深入浅出STC8增强型51单片机进阶攻略》。我也畅想好了，为了让大家体会下单片机存储器资源的发展和变化，我也要带着大家回到1974年，回到那个Intel公司推出了基于MCS51系列内核的80C32微控制器的时代。


在那个时代，80C32微控制器已经算是“明星”产品了，80C32内置了8位CPU核心单元、具备256B大小的内部数据存储器RAM、具备32个准双向I/O口、拥有3个16位定时/计数器和5个中断源、片内具备一个全双工串行通信口。但80C32产品最为“奇葩”的一点是片内没有程序存储器ROM，这是什么意思呢？也就是说，程序开发人员编写好的代码没有办法直接烧录到单片机中，必须要自己先把程序烧录到专门的ROM芯片，然后再把ROM芯片搭建到单片机的最小系统中去，要是程序的执行需要占用较大的RAM空间，那还得再扩展专门的RAM芯片，搭载了相关的内存芯片后，再利用地址总线和数据总线进行数据的交换和读写。这就太麻烦了！真是同情当年的工程师们。接下来，让我们看看那个年代的单片机“最小”系统，其实物样式如图9.2(a)所示。




图9.2基于80C32微控制器的最小系统正面样式


放眼望去，小宇老师怎么都不相信这个板子仅仅是个80C32的最小系统，那么多的芯片在一个洞洞板上，感觉应该是要实现很“厉害”的功能，然而它真的只是个最小系统而已。而且还是个主频低、功能少、内存小、性价比低的最小系统。


板子实物上一共有7个功能芯片，有半数以上都是为了扩展单片机内存的。芯片1是74HCT573，这是一个拥有8路输出的透明锁存器，用于锁存和分离地址数据和一般数据。芯片2是HM62256，这是一个具备并行接口的32KB大小SRAM存储器，有了它就能让80C32控制器的RAM资源得到扩充。芯片3是27C64，这是一个8KB容量的可接受UV紫外线擦除的EPROM芯片，这种只读存储器使用起来非常麻烦，细心的读者朋友肯定发现了，板子上的7个芯片中就只有这个芯片表面贴了一层不透明的胶布，为啥要这样做呢？是因为这种芯片表面的玻璃窗口如图9.2(b)所示，当紫外线(哪怕是日常的太阳光线中也含有紫外线)照射到芯片内部晶圆后，数据或者程序信息就会被缓慢擦除。所以该芯片内部一旦存在编程数据，就必须要用胶布(最好是黑色不透明的胶布)贴住玻璃窗口，使用上确实不便。芯片4就是整块板的核心，即80C32微控制器芯片。芯片5是MAX232，这是一种电平转换芯片，可以实现RS232电平转换为TTL电平，通过该芯片就能实现PC的DB9端口与单片机UART引脚间的通信。芯片6是74HCT138，这是一个3线8态译码器电路，用于实现各内存芯片的地址译码。芯片7是74HCT00，这是一个2输入与非门电路，该芯片用于控制各内存芯片的使能和读写操作。



图9.3基于80C32微控制器的最小

系统背面布线

把板子上的芯片这么一讲解，我们心里就清楚多了，这么大块板子其实也“没什么”。这就是8032那个时代的单片机产品，片内居然连ROM都不具备，片内资源也是少得可怜，内存容量也是小得不行。添加额外的芯片进行内存扩展都还不是最麻烦的，最麻烦的是芯片变多后布线难度就非常大，如果将如图9.2(a)所示的最小系统翻一个面就会看到如图9.3所示的背面飞线，这些线接错一根就会导致访问错误，若需要在这个小系统上扩展其他外围芯片又得经过复杂的考虑，以免造成访问的冲突和引脚的占用。



怎么样？朋友们经过对比，是不是觉得现在的STC系列单片机非常好用？完全不用自己外扩RAM和ROM单元就可以轻松地编写和烧录程序了。现代单片机的封装形式非常多样，片上资源也较为丰富，STC公司的很多51单片机产品甚至把时钟电路单元和上电复位电路做到了芯片内部，单片机本身仅需要VCC和GND两根电源线就可以工作了，剩下的I/O引脚都可以让开发人员随意使用。单片机产品经过不断的发展，其形态和性能相比以往已经有了很大的变化，我们可以基于单片机芯片做出更多有意义的电子模块和电子产品，所以小宇老师感慨： “能生在这样一个时代，是一件幸福的事情。”


9.3你若是校长，教学楼和宿舍楼怎么修


接下来，咱们就来看看51单片机的存储结构，说白了，就是要知道RAM和ROM的区域划分问题，要说明白这个问题就要搞清楚普林斯顿结构(也可以叫作冯·诺依曼结构，因为该结构是由普林斯顿大学开发的)和哈佛结构的特点(哈佛结构是哈佛大学的研究成果)。但是直接讲述结构内容确实太枯燥，按照小宇老师的风格，我们先从“建楼”说起吧！假设读者朋友们新办了一所学校，你就是校长，在资金问题不用愁的情况下如何建立教学楼和宿舍楼这两个主要大楼呢？有很多朋友为你出谋划策，提出了如图9.4所示的两种方案，其实就是围绕两种楼是要建在一起还是分开的问题。



图9.4两种建楼方案示意图


图9.4(a)主张建立“摩天大楼”(RAM和ROM统一编址)，按照楼层号划分教学区域和宿舍区域(按照物理地址分界)，每层楼的房间数是确定的，从上到下都是严谨对齐的(指令数据位宽与数据位宽需一致)，建好之后一定很“气派”！
图9.4(a)方案一经提出后也有一些反面的“声音”，有不少朋友觉得
图9.4(b)方案可能更为“合理”。常理上讲，教学楼和宿舍楼从性质上讲还是不相同的(RAM和ROM功能不同)，应该把两个楼单独建立(RAM和ROM分开编址)，要是贸然把两种区域合并在一起可能产生一些麻烦。有人说： 一整栋楼的电梯怎么装呢？有人要上楼有人要下楼，会不会冲突(访问瓶颈问题，取指令和取数据可能冲突)。又有人说： 学生和老师那么多人，宿舍和教室又都叠加在一起了，那这个“摩天大楼”要高耸入云了吧？这会不会有什么安全隐患呢(最大寻址范围问题)？还有人说： 学校以后扩招的话宿舍区需要容纳更多学生，宿舍房间应该多于教室房间吧(指令数据位宽可能和数据位宽不一致问题)！


两种建楼方案一经推出就引起了广泛讨论，其实两个方案
各有优势。图9.4(a)就是普林斯顿结构，其结构示意如图9.5(a)所示，该结构下的RAM和ROM是统一编址的，受51单片机地址总线位宽限制(一般是16位地址总线)，其存储器能被寻址的最大空间是64KB(即216B=64KB)，该结构的组织形式非常简单，但是该结构一般要求指令数据位宽与数据位宽一致，数据指针和程序指针在访问相关数据内容时可能遇到效率低下或者冲突问题。



图9.5普林斯顿与哈佛存储结构示意图


图9.4(b)就是哈佛结构，其结构示意如图9.5(b)所示，该结构下的RAM和ROM是分开编址的，RAM区域和ROM区域又有“片内”和“片外”的说法，片内就是芯片内部自带的，“片外”就是用户在芯片外部自己扩展的(比如添加专门的存储器芯片去获得更大的容量)。外部RAM存储器(也就是我们即将要学习的xdata区域)和ROM存储器(也就是我们即将要学习的code区域)的最大空间都可以支持到64KB。从设计上看，哈佛结构要比普林斯顿结构复杂一些(从各类总线的连接和分配上就能明显感觉到分开编址后提升了存储器设计的复杂度)，该结构不强制要求指令数据位宽与数据位宽一致，在存储单元的组织上比较灵活，访问效率也比较高。因为哈佛结构的访问优势，现代微控制器芯片(包括MCS51内核的单片机产品)的存储器结构一般都用哈佛结构。



需要说明的是，STC8系列单片机中的不少型号都具备充足的ROM区域，STC8H8K64U型号的单片机甚至把ROM区域做到了“打顶”的64KB大小，所以STC8系列单片机不再提供访问外部扩展ROM的总线，也就是说，该系列单片机仅支持片内ROM单元。但是RAM区域就要另说了，由于STC8系列单片机的片内扩展RAM区域还没有做到64KB这么大，所以针对40个引脚数量及以上的单片机型号，还可以根据实际需求扩展外部RAM单元，进一步增加RAM容量。


虽说ROM和RAM区域里面都是存放的“0”和“1”，但是这两种区域中的数据含义和功能特性还是有较大区别的，ROM中存放的数据大都是些程序代码、固有数据和常数，RAM中的数据多是一些临时的变量数据。RAM和ROM的区别还不只是数据层面，随着区域的划分，各内存区域支持的寻址方式和操作方法也有不同。以汇编语言为例,针对不同内存区域使用数据传送类指令时“指令头”就要发生变化，访问片内RAM区域的时候
可以用“MOV”，访问片外扩展的RAM区域时就要用“MOVX”，访问整个ROM区域时就要用“MOVC”才行。其实，这和我们的交通出行是一样的！如果我家住重庆，我需要到对街买个零食，那“骑车”去就可以了(即MOV指令头)，要是我需要到重庆的其他市区，坐个“轻轨”也很合适(即MOVX指令头)，要是我需要去北京出差，那估计只能是飞机或者火车了(即MOVC指令头)。


接着“指令头”的话题稍加扩展，指令的具体形式其实还与寻址方式有关，所谓“寻址方式”就是以什么样的方式去“找到”数据，找寻数据的方法越多，那数据访问能力就越强，一定程度上也能反映出单片机的性能。MCS51内核的单片机就支持直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即寻址、变址寻址、位寻址和相对寻址等7种寻址方式。所以说，打铁还需自身硬，MCS51内核能够经久流传且被称作“经典”还是有自身原因的。


以“变址寻址”为例，这种寻址方式是用“基址+变址”的组合形式去表达新的地址，好比
有朋友初来重庆，人生地不熟地想来找我，我就给他说“××小区喷泉左边的第一栋楼就是我家”，这句话里的“××小区喷泉”是个基础地址，“左边第一栋”就是个“变动地址”，使用变址寻址后的语句类似于“MOVC A,@A+DPTR;”，若DPTR中存放了0120H，A中存放了05H，那“@A+DPTR”将会把ROM区域的0125H地址中的数据传送给A。综上所述，朋友们也应该对汇编指令头和寻址方式有个大概认识了，这些内容就足够解决
9.1节用A51编程的第1个小疑问了。虽说本书不讲汇编，但是小宇老师还是推荐朋友们在闲暇时间里看看汇编语言程序设计，说不定会反向加深我们对C语言的相关理解。

9.4“宿舍区”就类似于程序存储器ROM


建完了单独的教学楼和宿舍楼之后，我们就来看看两者的内容和特点。一个学校的主体一定是学生，没有学生就谈不上育人了。与学生关系最密切的肯定是“宿舍区”，这相当于孩子们求学阶段的“家”了。在宿舍区里，每位同学都有一个固定的房间或者床位，里面的物品是同学们自己
规划和存放的，这个“宿舍区”就相当于单片机的程序存储器ROM，在这些存储单元中存放着掉电非易失的数据(也就是说，单片机断电后，ROM中的数据不会丢失)，就好比学生在寝室居住的时间里，宿舍里的东西是不会凭空消失的。


ROM存储器的类型有很多，常见的有掩膜型ROM、EPROM、EEPROM和Flash类型，在STC系列单片机中就是用的Flash这种类型的ROM(有个别朋友一直搞不清楚Flash和ROM的关系，其实ROM是个大类别，Flash是ROM中的一种)。有的朋友肯定好奇，在单片机ROM中究竟存放着哪些东西呢？ROM中一般存放了程序内容、固有数据(比如C51语言中定义的数据数组或者是汇编语言中的DB“表格”数据等)和一些常量数据(例如π的取值)，这些数据一旦“烧录”到ROM之后一般不会发生变化，就好比
我们的寝室，新生入住之后寝室就是归自己所有了，别人也不会去动你的物品。


单片机的ROM区域一般要比RAM区域大很多，但是结构上却比RAM简单很多，所以我们先来学习ROM区域的结构
。为了便于大家理解，先看如图9.6(a)所示的“宿舍区”结构。每个学校的宿舍区都有个大门，我们将其称为“区域入口”，不管是上/下课还是放假离校、开学返校，我们总会由宿舍区大门进入宿舍，这个入口会天天和我们打交道。进入宿舍区后一般都会有一些生活“业务区”，比如
饭卡充值的地方、小超市、洗衣服的洗衣房、宿管阿姨的办公室、缴纳电费的办公室、ATM取款机等。
这些地方不是经常去，只有等到特定事件发生的时候才会去(也就是单片机的中断“事件”产生时才会去对应入口)，比如
寝室电费用完了，造成了寝室断电，这时候才会去“业务区”缴纳电费。要说占用“宿舍区”最多的地方还是宿舍了，这才是主体部分。



图9.6宿舍区结构与单片机ROM结构类比图


有了“宿舍区”的相关概念做铺垫，再来看看如图9.6(b)所示的STC8系列单片机ROM结构，其结构也可以大致分为3部分，原来的宿舍“区域入口”就是“起始地址”，原来的生活“业务区”就是各种“中断向量”的入口，这些中断源大多都是STC8系列单片机的片上资源。剩下的“宿舍”就相当于ROM存储单元了。



光是进行类比肯定是不够的，我们需要深入理解单片机程序的执行过程及ROM区域作用，在讲解这些内容之前，
先来补充点单片机CPU有关的基础知识。从大的结构上讲，STC8系列单片机CPU内包含控制器和运算器这两部分，运算器就负责数据运算，主要是由算术逻辑部件ALU、累加器ACC(数据运算的主要场合)、通用寄存器B、程序状态字寄存器PSW(数据运算的状态反映)和一些辅助电路共同构成。


控制器实现取指令、译码和逻辑控制的作用，主要是由程序计数器PC(也称为PC指针，专门指向ROM区域的程序代码)、指令寄存器IR、指令译码器ID、数据指针DPTR(专门指向ROM区域或RAM区域内的数据内容)和一些逻辑电路共同组成。CPU的知识这里不过多展开，只需要关注下PC指针和DPTR指针就行。在单片机中，这两个指针都很“忙”，PC一天到晚都在指向下一条要执行的指令地址，而DPTR也在ROM和RAM间来回跳转，指向相关的数据内容。当单片机复位时这两个指针都会被自动赋值为“0000H”，这个数值是不是在哪里见到过呢？没错！它就是ROM区域的起始地址。


这个起始地址就相当于宿舍区大门，单片机的PC指针在上电或者整体复位的时候就会强制性地回到0000H这个起始地址，从这个入口开始执行程序代码。所以9.1节用A51编程的第2个小疑问就可以得到解答了，“ORG 0000H;”语句的作用就是让程序从0000H开始执行。


宿舍区中的“生活业务区”其实就是中断向量入口，什么叫“中断向量”呢？其实就是一些处理“突发事件”的入口地址，这些事件大多来自于芯片上的相关资源，中断源越多，一定程度上就反映出了单片机性能的“强大”。比如外部中断引脚上出现了一个下降沿，在使能外部中断资源的情况下就可以产生一次外部中断请求。话又说回来，正常的生活中肯定不会有人天天往缴纳电费的办公室跑，肯定是等到寝室没电了才会意识到要充电费，所以，这些特定入口平日里都不会随意进入，除非是产生了相关的“中断”请求且CPU响应了请求，然后把PC指针强制性“拽”到对应入口去执行相关内容。


以STC8H系列单片机的最高款STC8H8K64U单片机为例，其中断源及向量入口信息如表9.1所示。需要说明的是，中断源的数量会受单片机具体型号的影响产生差异，STC8系列单片机中断源数量根据不同型号，会在16~22范围内波动，朋友们在确定好型号之后一定要去看手册，以免弄错。现在请朋友们仔细观察表9.1，从初学的角度看，我们能发现哪些信息呢？


表9.1STC8H8K64U单片机中断源及向量入口列表



向量号中 断 向 量中断源向量号中 断 向 量中断源

0(0003)HINT020(00A3)HTimer4
1(000B)HTimer021(00AB)HCMP
2(0013)HINT124(00C3)HI2C
3(001B)HTimer125(00CB)HUSB
4(0023)HUART126(00D3)HPWMA
5(002B)HADC27(00DD)HPWMB
6(0033)HLVD35(011B)HTKSU
7(003B)HPCA36(0123)HRTC
8(0043)HUART237(012B)HP0
9(004B)HSPI38(0133)HP1
10(0053)HINT239(013B)HP2
11(005B)HINT340(0143)HP3
12(0063)HTimer241(014B)HP4
16(0083)HINT442(0153)HP5
17(008B)HUART343(015B)HP6
18(0093)HUART444(0163)HP7
19(009B)HTimer3


第一个发现就是： STC8H8K64U单片机的中断源有33个之多，可以从侧面反映该型号单片机的强大。有的朋友可能早期学过STC89C52型号的单片机产品，该款芯片仅有5个中断源，片上资源非常基础，功能上也比较单一。


第二个发现就是： STC8H8K64U单片机的中断向量号貌似“不连续”，从0到44
缺少了13、14、15、22、23、28、29、30、31、32、33和34(实际上只有33个中断向量号可用)，这是为什么呢？缺失的向量号其实并不影响开发者使用，这几个缺失的向量号早期是为了预留给其他片上资源设计的，编程时忽略这些向量号即可。


第三个发现就是： 中断向量从(0003)H这个地址开始，按照地址递增的方式安排其他的中断向量，每两个相邻的中断向量之间有8B的空间大小(不考虑缺失的中断向量)。这8B是用来做什么的呢？有的朋友肯定要说： 当然是为了存放用户编写的中断代码啊！话是不错，但是代码要是很大，8B都不够“装”怎么办呢？这确实是个问题，所以这8B中并不是用于存放真正的中断代码，而是存放了一条能“找到”中断代码的无条件“跳转”指令，这个指令会带着PC指针去往真正存放中断代码的存储区块，然后再去执行中断代码程序(即中断服务函数中的代码内容)。


9.5“教学区”就类似于数据存储器RAM



图9.7小宇老师的“双峰”综合

教学楼结构图

说完了“宿舍区”，再来看看“教学区”。一般的学校里，教学区的复杂度都要比“宿舍区”大一些，一个大学肯定有多功能学术报告厅、授课教室、二级学院的办公室、资料档案室、专业实验室、行政管理办公室等。这些区域功能各异，管理和服务于日常教学、学生实践和学院发展，要是把这些内容都建立到一栋“大楼”中去，那这栋大楼一定非常高，当然，也会很气派！小宇老师也当一次大楼的“设计师”，经过精心安排，我设计出的“双峰”综合教学楼如图9.7所示。



我们先来说一说“双峰”综合教学楼的构成及区域作用。这栋楼有256层高，有的朋友可能会担心： 这么高的楼肯定不安全，倒了咋办？这……我确实没想过，我们就假设它很“牢靠”吧！这个楼的设计仅仅是为了引出我们即将要学习的“知识”，大家不必太较真。我们将这栋综合教学楼从0开始编号，可以得到第0~255楼。


从0楼往上到31楼，我设计了4个“多功能学术报告厅”，每个报告厅由8层楼大小的区域组成，总共就是32层楼这么大。多功能学术报告厅是用来干吗的呢？在大学里，经常会有校内外专家学者前来授课和分享学术知识，在这种情况下，总得找个地方让专家讲课吧？所以这种大厅很有用处。除了讲座之外，做个新生入学教育或者毕业生的毕业典礼也是不错的。那为什么小宇老师要设计4个报告厅呢？因为很多时候单独的一个报告厅不足以满足使用需求，有一些时间段可能会出现好几个二级学院都想占用报告厅的情况，这时候多几个备用报告厅也是有必要的。


32~127楼就是通用教学区了，该区域又细分为学院办公/档案室和授课教室这两部分。授课教室占用了16个楼层，每层楼有8个教室，总计128间教室，这些教室都是单独编号的，所以授课教室区域是以“房间号”去区分，同学们可以按照编号去找到任何一间教室。学院办公/档案室占用了80个楼层，主要是分配给学校的二级单位，为了方便管理，一个单位就占用一层楼，所以学院办公/档案室是以“楼层号”去区分。

再往上就是128~255楼了，为了设计出综合教学楼的特色，小宇老师构造了“双峰”形式，在127楼的平台上为大楼修建了“两个耳朵”。南楼是128~255楼，主要是实验教学区域，也是按照一个专业一个楼层的分配方法布置的。需要说明的是，学生不能
随意进入南楼实验区，只能是获得实验审批后才能进入南楼开展实验。北楼也是128~255楼，也是按照一个机构一个楼层的分配

图9.8STC8系列单片机

RAM结构图
方法布置的。需要说明的是，北楼的进入并不需要授权，但凡是有教学需求都可以直接找到相关办公室。“两个耳朵”的功能是不同的，但是楼层号是一致的，所以在平时交流时，一定要说清楚是哪一个子楼，可以用“南楼128层”和“北楼128层”的说法加以区分。


了解这栋楼的设计理念和区域功能后，朋友们就能轻松地理解STC8系列单片机RAM区域的构成和含义了，要是把STC8系列单片机的RAM区域拿出来和“双峰”综合教学楼进行区块类比，就能得到如图9.8所示的样子。



整个楼层还是0~255楼，只是表达方式上写成了00H~FFH的十六进制地址形式。从00H往上到1FH是4个工作寄存器组，这个区域对应了之前的“多功能学术报告厅”。每个工作寄存器组又是由8个寄存器组成，也就是R0
~R7寄存器，全部加起来就有32个寄存器单元。有的朋友可能会疑惑了，这4个工作寄存器组都有R0~R7寄存器，那岂不是有4个R0寄存器？都叫这个名字不会冲突吗？朋友们确实心细，在该区域中确实存在4个R0寄存器，虽说名字相同，但是物理空间是有差异的。与生活中的报告厅不一样的是： 任一时刻下，CPU只能从这4个工作寄存器组中选定1个作为当前工作寄存器组，所以不必担心冲突问题。工作寄存器组可以用于暂存运算的临时状态或者临时数据(
第11章的中断资源就会用到，届时将展开细致的讲解)，采用寄存器名称直接编程和暂存参数，使用上十分灵活且有助于提高运算速度，提升代码的执行效率。MCS51内核中提供了4个工作寄存器组就是为了避免1个工作寄存器组不够用的情况。所以
9.1节用C51编程的第3个小疑问就可以得到解答了，“void Int0() interrupt 0 using 1”语句中的“using 1”就是选择了第2个工作寄存器组存放相关临时数据，“using”后面的数值支持0~3，正好可以对应这4个工作寄存器组。抛开C51的上层代码，从单片机的底层上看，工作寄存器组的具体选择是由单片机内部程序状态寄存器PSW中的“RS1”和“RS0”位决定的。那PSW这个寄存器又有什么用呢？简单来说，它就是一个反映CPU数据运算状态的寄存器，这个寄存器中的大部分功能位都是一些标志位，在实际编程中一般不会用到，这里只看“RS1”和“RS0”位即可，程序状态寄存器的相关位定义及功能说明如表9.2所示。


表9.2STC8单片机程序状态寄存器



程序状态寄存器(PSW)地址值： (0xD0)H

位数位7位6位5位4位3位2位1位0
位名称CYACF0RS1RS0OVF1P
复位值00000000

位名位含义及参数说明

CY

位7

借位/进位标志

0最高位无借位或者进位
1最高位借位或者进位
AC

位6

辅助借位/进位标志

0低4位没有向高4位发生借位或者进位
1低4位向高4位发生借位或者进位
F0

位5

用户标志位0

0清零用户标志位0
1置位用户标志位0

RS1RS0

位4:3

工作寄存器组选择位

00第0组工作寄存器01第1组工作寄存器
10第2组工作寄存器11第3组工作寄存器

OV

位2

溢出标志位

0累加器ACC中的运算结果没有超出8位二进制数据范围
1累加器ACC中的运算结果超出8位二进制数据范围
F1

位1

用户标志位1

0清零用户标志位1
1置位用户标志位1
P

位0

奇偶标志位

0累加器ACC中“1”的个数为偶数个
1累加器ACC中“1”的个数为奇数个


也可以将这4个工作寄存器组的配置信息和地址信息单独拿出来，做成如表9.3所示内容。


表9.3工作寄存器组选择及地址分配





配置位

RS1RS0选定组号

内部寄存器组成

R7R6R5R4R3R2R1R0

00007H06H05H04H03H02H01H00H
0110FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H
10217H16H15H14H13H12H11H10H
1131FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H


在“工作寄存器组”相关知识点的末尾一定要讲解下“SP”这个8位宽度的堆栈指针，这个指针固定指向RAM中的堆栈区。堆栈是什么呢？简单来说就是一种用于组织数据在内存中存放的结构。“栈”可以用来暂存数据，特别是用于保存中断发生时的“现场数据”，该结构有个特点就是先进后出(
First In Last Out，FILO)，这个特点正好保证了中断返回时的断点数据恢复流程，在本章
不做深入展开。我们把堆栈想象成一个“羽毛球筒”就可以了，生活中见到的羽毛球筒都是底面封死的，只能从一个出口取出羽毛球，若用户想要最下面的羽毛球，就必须把全部的羽毛球都拿出来才行，这就是堆栈的特点。那堆栈和工作寄存器组之间有什么联系呢？干吗要在中途插入SP的知识点呢？


这是因为SP这个堆栈指针在单片机上电后有个默认值，它会指向单片机内部RAM的07H这个地址，朋友
们是不是有点儿熟悉这个地址？这不就是第0组工作寄存器的末尾吗？那指向这个地址有什么不好吗？我们来假设一下，假设单片机的程序启用了这4个工作寄存器组，同时又具备相关中断服务函数(也就是说需要用到堆栈区)，这时候一旦发生中断，则相关数据就会从07H地址往后开始写入“现场数据”，这些数据会怎么写入呢？当然是“无情”
地覆盖第1组工作寄存器中的相关内容！这就麻烦了！若SP指针指向的地址不恰当，就会造成一些重要数据的“覆盖”，所以编程者在程序代码执行之前都会将SP指针重新指向到80H单元以后，以免产生数据覆盖。所以
9.1节用A51编程的第3个小疑问就可以得到解答了，迁移SP指针就是为了避免重要数据被误覆盖。


20H~7FH就是通用RAM区了，这个区域对应了之前的“通用教学区”，该区域又细分为两部分，第一部分是仅支持字节寻址的用户RAM及堆栈区(即学院办公/档案室)，第二部分是支持位寻址的用户RAM区(即授课教室)。


“授课教室”占用了16个楼层(即16字节地址)，每层楼有8个教室(即8个位地址)，总计128间教室(即128个位地址)，这些位地址可以被单独地“找到”，它的用处很多，在编程中可以把某个位地址进行“变量”化处理，将其当成一个标志位，用于指示一些事件或者内部动作的产生，这个“变量”的“1”或者“0”就表示“有事件”或者“无事件”，使用起来非常方便，20H~2FH区域不仅支持位寻址，也支持常规的字节寻址。
“学院办公/档案室”占用了80个楼层(即80字节地址)，但这个区域不能用“教室号”去找，必须是按照“楼层号”去区分，所以30H~7FH这个区域仅支持字节寻址。简单地说，位地址指向的就是一个二进制位，而字节地址指向的是1字节，即8个二进制位。小宇老师这样说可能并不直观，所以列了一个如表9.4所示的分配情况。


表9.4位寻址区的字节地址和位地址分配



字节
地址

位地址

位7位6位5位4位3位2位1位0

20H07H06H05H04H03H02H01H00H
21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H
22H17H16H15H14H13H12H11H10H
续表



字节
地址

位地址

位7位6位5位4位3位2位1位0

23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H
24H27H26H25H24H23H22H21H20H
25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H
26H37H36H35H34H33H32H31H30H
27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H
28H47H46H45H44H43H42H41H40H
29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H
2AH57H56H55H54H53H52H51H50H
2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H
2CH67H66H65H64H63H62H61H60H
2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H
2EH77H76H75H74H73H72H71H70H
2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H



有的朋友看完表格后又有疑问了！为啥字节地址和位地址还有一样名称的啊？大家看看字节地址的“24H”这一行，为啥还有个位地址也是“24H”？其实这很简单，在生活中也有“4楼4号房”的说法，这个楼层的“4”和房间号的“4”虽然数值一样，但是含义不同，朋友们无须纠结。


再往上就是80H~FFH了，这个区域就是综合教学楼的“双峰”部分。南楼就是“实验教学区域”，是用户RAM区域的高128字节部分，该区域仅支持间接寻址方式(需要得到授权才能进入)。北楼就是“行政管理区域”，该区域仅支持直接寻址方式，这里面装载的不是一般的内容，分布其中的都是一些特殊功能寄存器(也称为SFR，
在第4章学习的I/O部分的PxM0、PxM1、Px、PxPU、PxNCS、PxSR、PxDR和PxIE都是特殊功能寄存器，它们决定了I/O引脚的相关功能，在后续的章节学习中还会遇到更多，需要说明的是STC8系列单片机内还存在一些“扩展SFR”单元，这些单元位于片内扩展RAM区，其访问和操作方法不同于常规SFR，我们学过的Px类寄存器就属于“常规SFR”，我们学的PxPU这种寄存器就属于“扩展SFR”，此处做简要说明)。这些寄存器关系到单片机的内部电路、资源选择、参数配置和整体性能，这些作用其实和“行政管理”是一样的，一个学校缺少了行政管理也将会是一盘散沙。


说到这里，小宇老师长舒了一口气，STC8系列单片机的片内256B的RAM算是讲解完毕了，但是256
B的RAM是否够用呢？如果用这个容量大小的RAM去“跑”一些简单的程序，那肯定是用不完的，但是
如果程序中构建了一些算法，或者加入了一些协议栈、小型调度器或者实时操作系统，
256B RAM就不够用了。


那怎么扩展RAM空间呢？是不是要像9.2节讲解的那样，在一块板子上用乱七八糟的飞线去连接一片专用RAM芯片呢？这倒不用，STC8系列单片机自带了内部扩展RAM单元，其容量支持2~8KB，以STC8H8K64U型号单片机为例，这款单片机就自带了8KB大小的片内扩展RAM。这还不算厉害的，最厉害的是内部扩展RAM居然不占用芯片内部的相关总线(例如P0和P2)，也不需要额外的控制线路(例如RD、WR和ALE线路)，大家操作该区域的方法就按照传统51扩展RAM的形式即可。


STC8系列单片机片内扩展RAM区域在上电后是默认启用的，当然，朋友们也可以按照需求禁用该区域，
只需配置辅助寄存器AUXR中的“EXTRAM”功能位即可，为了方便讲解，小宇老师将辅助寄存器AUXR中的其他功能位做了“屏蔽”，若只看“EXTRAM”功能位，其含义说明如表9.5所示。


表9.5STC8单片机辅助寄存器



辅助寄存器(AUXR)地址值： (0x8E)H

位数位7位6位5位4位3位2位1位0
位名称T0x12T1x12UART_M0x6T2RT2_C/TT2x12EXTRAMS1ST2
复位值00000001

位名位含义及参数说明


EXTRAM

位1


内部扩展RAM访问控制位

0访问内部扩展RAM，当访问地址超过了内部256B的RAM区域时，系统会自动切换到内部扩展RAM区域来
1禁用内部扩展RAM区域


如果从RAM区域的划分上严格地去界定，STC8系列单片机的片内扩展RAM区域其实属于“外部扩展RAM”的一部分，外部扩展RAM的最大寻址范围是64KB，若是启用了片内扩展RAM之后，外部还能扩展的RAM容量将会变小。以STC8H8K64U型号单片机为例，若启用该单片机的8KB片内扩展RAM后，外部还能扩展的RAM大小将会是64KB减去8KB，即56KB，也就是如图9.9(a)所示的构成。如果编程者不启用片内扩展RAM区域，则外部可扩展的RAM容量如图9.9(b)所示。



图9.9EXTRAM位配置与扩展RAM区域构成图示



需要注意的是，在STC8系列单片机中只有那些引脚数量在40个或以上的型号才具备外部扩展RAM的能力，若
需要启用外部扩展RAM功能就必须有所“牺牲”了，毕竟是外挂了专用芯片，
必须要提供数据总线，还要提供一些引脚去做控制(例如WR、RD和ALE信号引脚)。值得一提的是，STC8系列单片机还专门为外部扩展RAM功能做了一个总线速度控制寄存器BUS_SPEED，该寄存器可以对RD/WR引脚功能做选择，也能对总线读写速度做配置，该寄存器的相关位定义及功能说明如表9.6所示。


表9.6STC8单片机总线速度控制寄存器



总线速度控制寄存器(BUS_SPEED)地址值： (0xA1)H

位数位7位6位5位4位3位2位1位0

位名称RW_S［1:0］———SPEED［2:0］

复位值00xxx000

位名位含义及参数说明

RW_S［1:0］

位7:6

RD/WR控制线选择位

00P4.4为RD，P4.2为WR01保留
10保留11保留

SPEED［2:0］

位2:0总线读写速度控制

读写数据时控制信号和数据信号的准备时间和保持时间


至此，我们就讲完了STC8系列的RAM区域和ROM区域组织形式和区域作用了，是不是觉得其实也不难？MCS51架构下的单片机距离现在已经好几十年了，所以从资源的复杂度上来说绝对不算复杂。为了梳理相关知识点，我们还是以STC8H8K64U单片机为例，默认启用该单片机8KB内部扩展RAM单元后的存储器资源如表9.7所示。


表9.7STC8H8K64U单片机存储器资源信息



存储器区域内部划分再次划分容量大小起始地址结束地址

RAM

区域

内部

RAM


低128

字节区域


工作寄存器组32B00H1FH
位寻址区16B20H2FH
用户RAM及堆栈区80B30H7FH


高128

字节区域—128B80HFFH


外部扩展

RAM


内部扩展
RAM—8192B

即8KB占用0000H1FFFH
外部扩展
RAM—57344B

即56KB剩余2000HFFFFH


ROM

区域——

程序入口—0000H0000H
中断向量每个向量间隔8B区域0003H—
普通ROM除去之间占用的

剩余区域—FFFFH


需要说明的是，在表格末尾中断向量和普通ROM这两行的“起始地址”及“结束地址”中使用了“-”标记，这是提醒朋友们STC8系列单片机的中断向量空间根据型号的不同会有差异，所以在中断向量的结束地址和普通ROM的起始地址处没有写明具体的地址，要按照实际单片机的型号去查阅相关地址。

9.6在Keil C51中看似“无用”的配置项

学习了单片机的存储资源之后，小宇老师就要开始连环“发问”了！RAM区域中的数据是如何组织存放的呢？RAM中有多个区域，我们要按照什么策略选择变量存放的位置呢？这些变量的地址在使用过程中是否会发生变动呢？ROM中的程序代码又是从哪里开始存放的呢？程序中要是有中断函数的话，中断部分的代码又会存到哪里呢？要解释清楚这些问题就要看看Keil C51环境下的存储器资源是怎么配置的，程序代码是怎么写的，烧录到单片机中的“固件”文件是怎么得到的。


一般来说，在初学STC系列单片机时，只会触及Keil C51环境中的一些基本功能，比如通过STCISP软件添加STC系列单片机型号和头文件到Keil环境中，利用Keil新建项目工程，或者配置项目选项卡中的相关项，让工程代码编译后可以得到“.Hex”文件，最后再用STCISP软件下载Hex文件到单片机内部即可。在开发环境中，我们貌似没有接触到与“存储器资源”相关的任何地址或者区块配置，我们只管写代码，至于变量怎么放？区域怎么选？这些问题我们貌似都“不关心”。


再者，初学时我们编写的C51代码并不复杂，其风格与标准C差不多，写来写去貌似都是那几个常用数据类型和语句结构，特别是简单的实验，从代码上貌似也找不到一丁点儿与“存储器资源”相关的关键字或者语句。


那就奇怪了！为什么初学阶段的朋友们在不了解51单片机内部存储器资源的情况下也能顺利开展相关实验呢？为什么Keil C51环境没有出现复杂的“存储器配置项”呢？这都是因为Keil C51环境的C51编译/链接器太“宠爱”编程者了！生怕编程者为底层操作而伤脑筋。就拿变量的分配来说，Keil C51的编译器内部支持3种编译模式(SMALL模式，COMPACT模式和LARGE模式)，常规的变量分配、存储器规划等工作在编译时就已经做好了，难怪我们感觉不到内部存储器资源的存在。要是把开发语言从C51语言换成A51语言，那C51编译器就帮不了我们了，一旦失去了“宠爱”我们的好帮手，我们就只能
乖乖地从底层资源开始学起了。这就解释了一个问题，A51的编程者不懂存储器那就寸步难行，C51的编程者在初级阶段不懂存储器貌似也没什么太大影响，但是遇到实际问题时，还是需要回头补充相关知识的。


接下来就谈一谈Keil C51的3种编译模式，啥叫“编译模式”呢？简单来说，就是一组可以按照实际单片机内存情况去调配变量存储区域的配置项。例如，现有程序的变量数量非常少，不需要那么多的RAM空间，这时候就可以把变量区域放在单片机片内RAM的低128字节范围内，因为这个区域的变量访问速度是最快的。那我们就可以为工程文件选择Keil C51编译模式中的SMALL模式，该模式下的变量默认都分配到片内RAM的低128字节中去了。


有的朋友可能对存储区域的描述感到困惑，特别是初学者，一听到什么“片内RAM”“片外扩展RAM”“低128字节”“高128字节”就觉得头疼，Keil C51其实也发现了这个问题，所以Keil对MCS51内核的单片机存储器区间进行了“关键字”形式的“二次重命名”。啥意思呢？就是把这些区域的叫法改变一下，变成一些C51中的扩展关键字(标准C中不存在这些关键字)，方便编程者去使用。例如“片内RAM的低128字节范围”，直接二次命名为“data”区域，“data”就是C51语言中的一个扩展关键字，也是一种“存储类型”，这样一来就很好理解了。类似的存储类型还有bdata、idata、xdata、pdata、code等。具体的存储空间与存储类型对照情况如表9.8所示。


表9.8STC8系列单片机存储空间及存储类型对照



存储器区域内 部 划 分再 次 划 分起始地址结束地址

RAM

区域

内部

RAM

(data)


低128B

区域


工作寄存器组00H1FH
位寻址区

(bdata)20H2FH
用户RAM及堆栈区30H7FH


高128B

区域(idata)—80HFFH


外部扩展

RAM

(xdata)
外部扩展RAM

的低256B区域

(pdata)
—0000HFFFFH


ROM

区域整个

ROM区

(code)—

程序入口0000H0000H
中断向量0003H—
普通ROM—FFFFH


了解了存储类型与存储空间的对应关系之后再来看Keil C51的编译模式就很好理解了，3种编译模式的特点及变量存放区域如表9.9所示，SMALL模式也叫作“小编译模式”，适合变量不多的情况，也是Keil C51项目选项卡的默认配置。COMPACT模式可以叫作“紧凑编译模式”，当变量数量适中时可以选这个选项。LARGE模式就是“大编译模式”了，适合变量较多的情况。


表9.9Keil C51环境的3种编译模式及特点



编译模式变量存放区域存储类型模 式 说 明

SMALL内部RAM
的低128Bdata该RAM区域访问数据的速度是最快的，但是空间大小有限，要是程序中的变量和临时空间需求较大，就不太适合
COMPACT外部扩展RAM
的低256Bpdata该RAM区域位于外部扩展区域，访问效率介于data和xdata之间

LARGE整个外部扩展
RAM区域
(最大64KB)xdata该RAM区域的数据访问效率就稍微低一些，但是容量很大，可以满足临时空间需求较大的情况




需要特别说明的是，编译模式的调整会影响代码内容、代码结构和代码大小，这样一来就可能导致程序产生运行差异，胡乱调配的话可能导致程序无现象，所以要合理选择。如果遇到某种模式下程序无现象，可以尝试调配到别的模式继续观察。为了方便
理解，小宇老师对同一个程序工程进行了编译模式的调整，得到了如图9.10所示的代码内容，使用默认SMALL模式时的代码长度为如图9.10(a)所示的(0x037E)H，COMPACT模式下的代码长度为如图9.10(b)所示的(0x03D9)H，LARGE模式下的代码长度为如图9.10(c)所示的(0x041E)H。通常情况下，对于同一个程序代码，在不同的编译模式下，编译得到的代码量大小关系是： SMALL模式  COMPACT模式  LARGE模式。



图9.10不同编译模式下的固件代码差异



通过学习，我们了解了Keil C51环境中的3种编译模式，也了解了C51语言还具备标准C语言所没有的21个扩展关键字，有了这些知识的铺垫，再来看看以下几条语句就很好理解了(假定这些语句都在同一个代码文件中)。

#pragma COMPACT

//写给编译器看的，调整本项目编译模式为COMPACT模式

unsigned char a;

//定义无符号字符型变量a，受编译模式影响，将其分配到pdata区域

unsigned char xdata i;

//定义无符号字符型变量i，编程人员将其指定分配到xdata区域

unsigned char code NUM［10］;

//定义无符号字符型数组NUM［10］，编程人员将其指定分配到code区域

unsigned char data COMBUF［8］ _at_ 0x20;

/*定义无符号字符型数组COMBUF［8］，编程人员将其指定分配到data区域并通过C51语言扩展关键字
"_at_"指定数组COMBUF［8］从绝对空间地址0x20开始存放*/

void Int0() interrupt 0 using 1{【略】 }/*外部中断0的中断服务函数： "interrupt 0"表示中断向量为0，即函数入口为INT0的入口地址0003H(请参考表9.1内容)，"using 1"表示中断函数占用第1组工作寄存器(即9.5节中的"多功能学术报告厅"区域)*/


说到这里，9.1节用C51编程的疑问1和疑问2也得到解答了。接下来，
再来看看第4个小疑问，也就是Keil C51环境Target选项卡的内容。这个选项卡的内容
一定要了解，我们对Keil C51环境越是熟悉，编程起来就越是轻松。我们可以按照图9.11所示的样式将选项卡的相关配置进行区域划分，然后逐一“拿下”这6个区域的作用。



图9.11Keil C51环境Target选项卡内容


第1区域： 用于配置仿真频率、编译模式、代码空间及实时操作系统的支持。

该区域左上角显示出的“STC STC8H8K64U Series”是指当前工程所用单片机型号为STC公司生产的STC8H8K64U，朋友们需要在Keil C51环境搭建完毕后，用STCISP工具添加STC相关信息到Keil安装目录中(具体方法在
3.2.2节讲解过，此处不再赘述)。


Xtal(MHz)选项用于设定工程仿真调试时所用的单片机工作频率，配置频率的大小只会影响仿真调试模式下的程序执行速度，这个配置与最终产生的目标代码无关。我们可以把这个频率设定为单片机实际运行的工作频率，这样就可以在调试模式下看到程序的大致执行时间。当然，如果不用仿真功能，不设定这个值也可以，不影响实际的代码内容。


Memory Model选项用于设定Keil C51环境下的3种编译模式，也就是之前学习的SMALL模式(变量优先存放在data区)、COMPACT模式(变量优先存放在pdata区)和LARGE模式(变量优先存放在xdata区)。这个选项的默认配置是选用SMALL模式，
也可以根据实际需求灵活调整。

Code Rom Size选项用于选择代码空间的大小，也就是设置ROM空间的使用，该选项里面支持3种配置，第一个是Small配置，这个配置适合于那些ROM空间小于等于2KB的单片机型号(比如Atmel公司早期推出的AT89C2051单片机就只有2KB大小的片内ROM)，因为ROM区域很小，所以这种配置下就会影响Keil C51编译时候的一些策略，比如不要用长跳转指令，尽量选择短跳转指令，要是“跳猛了”到2KB外面去了就会发生程序错误。第二个就是Compact配置，这个配置下的工程代码大小可以支持到64KB，但是单个函数的代码大小不能大于2KB，也可以理解为全局的程序执行可以利用长跳转，但是在一些局部的子函数代码内就要用短跳转，这个配置最好不要乱选，除非非常确定单个函数的代码大小才能确保该配置下不会出现程序异常。第三个就是Large配置，这个配置下允许程序使用全部的64KB空间，而且不会产生单个函数代码大小的限制，通常情况下都选Large配置。


Operating system选项用于选择实时操作系统的支持。
MCS51内核的单片机还能装操作系统？是Windows 7还是Windows 10？小宇老师要告诉朋友们，MCS51内核的单片机当然能“跑”操作系统，但是这里的操作系统并非PC上的大型操作系统，51单片机上用的都是些轻量级的实时操作系统，这些系统的代码量不大，能实现CPU时间片的合理分配、多任务调度和多任务处理，在单片机的提升学习中务必要掌握(在本章中
暂时不用展开太多，这部分内容会在第22章进行展开讲解)。


Keil C51环境为我们提供了两种轻量级的操作系统支持，分别是RTX51 Tiny版本和RTX51 Full版本。在一般的实验工程中都不需要选择操作系统的支持，所以该选项默认配置为None，即不使用操作系统。

第2区域： 选择片上ROM空间、XRAM空间、双DPTR指针支持。


这个区域内有3个选项，默认情况下都不用勾选。
第一个选项是Use Onchip ROM，这个选项决定是否使用单片机片内ROM资源，由于实际使用的是STC8H8K64U单片机，该系列单片机只能使用片内的ROM资源(不支持ROM外扩)，所以这个选项是否勾选都不会影响到单片机的程序运行。

第二个选项是Use Onchip XRAM，这个选项决定是否使用单片机外部扩展RAM空间，在STC8H8K64U型号的单片机中本身就具备8KB大小的外部扩展RAM，而且在默认情况下，这个8KB空间都是被启用的，所以这个选项也可以不勾，这里说的8KB空间其实设计在STC8H8K64U单片机的内部，但是从严格意义上说，该空间属于“外部扩展RAM”，也就是属于xdata区域。


第三个选项是Use multiple DPTR registers，这个选项决定是否使用单片机内部的双数据指针功能，一般情况下，勾选这个选项之后会在最终代码中多出一些汇编语句来实现双数据指针的启用，建议
合理选择。因为双数据指针如果没能正确使用，会造成程序功能混乱，一般都不用勾选该项。就以STC8系列单片机为例，其芯片内部确实集成了两组16位宽度的数据指针(DPTR0和DPTR1)，通过内部相关寄存器的调配可以实现数据指针的一些基本功能，比如自增、自减或者切换等。两个数据指针好比一栋楼有两部“电梯”，使用上确实灵活，但是配合不好也会有问题。在STC8系列单片机中，与双数据指针有关的寄存器就有6个(第一组数据指针低8位寄存器DPL、第一组数据指针高8位寄存器DPH、第二组数据指针低8位寄存器DPL1、第二组数据指针高8位寄存器DPH1、指针选择寄存器DPS和时序控制寄存器TA等)。这些寄存器的内容，我们做个了解即可，如果是用A51语言开发程序的话就需要继续深入和扩展学习了。


第3和第4区域： 规划外部扩展内存资源区域及地址范围。


这两个区域的作用主要是管理和配置外扩内存资源区间，有的朋友可能要问了，哪里来的什么外扩内存资源区间呢？就拿台式
计算机来说，如果系统程序的运行非常卡顿，可能是内存容量不足，这时候
需要在计算机主板上安装更大容量的内存条，这时候主板就必须要区分不同插槽上的内存条情况及容量。又比如
有大量的资料需要存放在计算机硬盘中，这时候就要在主机内“挂”上不止一个
硬盘，多个硬盘同时存在的时候也要区分硬盘的主从、分区及大小。这些二次添加的“内存条”和“硬盘”就是“外扩内存资源区域”。


第3区域是Offchip Code memory，主要是管理外部扩展的ROM资源区域的，Keil软件最多能支持3个外部ROM扩展区域。需要特别说明的是，STC8H8K64U单片机是不支持外部扩展ROM单元的，所以这里的选项不用填写相关地址参数。如果我们开发的是其他51单片机型号且支持外部扩展ROM单元，那就可以把外部ROM单元的起始编址和容量大小“告诉”Keil，这样就能将这些ROM区域统一管理和使用了。


第4区域是Offchip Xdata memory，主要是管理外部扩展的RAM资源区域的，其配置方法与第3区域类似，
不再赘述。


现在的单片机产品内存资源越做越大，一般的项目应用都是能够满足的，就算是有大容量内存需求，也多是选择大容量内存的单片机芯片即可，很少需要自己外扩内存资源，所以第3和第4区域的相关参数一般都不用填写，留空即可。

第5区域： 启用代码分页技术，实现更大的代码空间支持。


我们都知道，MCS51内核的单片机受内部总线位宽的影响，通常情况下，其内存资源的寻址范围最大就是64KB，所以小宇老师之前说STC8H8K64U单片机的ROM资源已经“打顶”了。但是64KB大小的ROM空间是不是一定够用呢？肯定不是的！有的项目中的程序代码需要建立中文字库，或者是做一个液晶的菜单内容、图形内容或者动画效果之类的，这些“固有数据”就会很大，几个数组编译下来，不一会儿就把ROM“吃光了”。那这种情况下的代码大小可能比64KB大很多，咋办呢？


这让小宇老师想到了“切西瓜”，夏天到来时，我们都喜欢吃西瓜，
冰箱的格子也装不下那么大一个西瓜，那怎么办呢？直接用刀把西瓜切成两半就能放得下了。这个技术其实就是“Code Banking”，这里的“Bank”不是银行的意思，而是一种对代码段进行分页的方法。代码分页的机理就是将代码文件分成小于或等于64KB大小的代码段，然后装到不同的ROM区域里面去，通过片选的方式实现程序在不同代码空间的跳转。Keil C51环境下就可以支持这个技术，代码分页支持2、4、8、16、32和64。通过合理的代码分页，可以让系统达到最大2MB的代码空间。虽说这个技术确实很“厉害”，但是在本书的项目中，还不会遇到代码大于64KB的情况，所以不必分页，这个选项也不用选取。


第6区域： 添加“far”变量访问支持及保存中断里的扩展SFR参数内容。


这个区域的两个选项在STC8H8K64U单片机项目中是灰色的状态，意思是不能勾选，
所以简单了解即可，“‘far’memory type support”的意思是添加对far变量访问的支持，这个“far”也是C51的一个扩展关键字。“Save address extension SFR in interrupts”的意思就是在进入中断服务函数之前保存扩展特殊功能寄存器SFR中的相关参数。


学完了Keil C51环境Target选项卡的6个区域内容有什么感觉呢？小宇老师的感觉是Keil C51环境也得认真学习，只有熟悉了开发环境，才能让我们的开发更为顺利。需要说明的是，Keil C51环境并不是只为STC公司的51单片机设计的，这款环境支持众多厂家的成百上千款主流型号单片机产品的开发和调试。所以其中的选项卡覆盖了MCS51内核单片机的诸多功能和参数，在学习软件界面的同时也拓宽了我们对不同厂家51单片机性能的认知。所以
希望朋友们有空时研究一下Keil C51环境的Help文档和使用手册，一定可以
获得很多知识细节。

9.7藏匿于存储器单元中的“特殊”参数


说完了Keil C51环境中的存储器有关内容，再来看看STCISP软件中的相关提示。在每次烧录程序时，STCISP工具的右下方调试信息栏中就会显示出很多附加内容，这些内容代表什么含义呢？有的朋友要说： 管它呢，这些信息不影响用户编程，我一般就只关心程序下载好了没，下载信息不看也罢！朋友们说的也有道理，对于STC公司早期单片机而言，下载信息的内容并不太多，也不复杂，但是对于STC8系列来说，可能就有一些内容值得一看了。以STC8H8K64U型号的单片机为例，下载调试信息过程如图9.12所示。



图9.12STCISP工具中的下载信息



分析下载信息可以看出，这些内容包含下载过程、单片机硬件选项配置、单片机内部参数等信息。“硬件选项”的相关内容来自于STCISP软件左侧的硬件功能选项卡，
可以通过打钩的方式去配置，但在下载信息里也有一些不是我们配置的内容，比如单片机的固件版本号、内部参考电压值、芯片实际的内部IRC振荡器频率值、芯片实际的掉电唤醒定时器的频率值和芯片出厂序列号等。这些内容是从哪里来的呢？难道是在下载的过程中从目标单片机里读出来的吗？的确是的！这些内容就是今天的“主角”，即存储器单元中的“特殊”参数，这些参数包括芯片全球唯一ID、32K掉电唤醒定时器时钟频率值、内部参考电压值(即Bandgap电压值)和IRC内部时钟参数等。


这些参数存在于单片机的RAM区域和ROM区域，只需要定义相关类型的指针变量指向特定地址，然后按照顺序把地址中的内容读取出来就可以了。需要特别说明的是，STC8系列单片机的型号较多，不同系列和型号下的参数地址是不一样的，一定要在编程前进行手册查阅才行。在本节中，我们就选择STC8H8K64U单片机作为实验对象，尝试读取该单片机的芯片全球唯一ID
和内部参考电压值(为了不影响学习脉络和进阶难度梯级，小宇老师将32K掉电唤醒定时器时钟频率值和IRC内部时钟参数的知识点放在第10章中讲解，此处不做展开)。


在实验之前，需要进行实验设计和实验准备，如果读取到了芯片全球唯一ID或者内部参考电压值应该怎么看到结果呢？这时候我们学过的1602字符型液晶就可以派上用场了，可以将相关信息读取后进行简单转换(变成字符形式)，然后在1602液晶上显示出来。实验电路按照图9.13进行搭建即可。



图9.13存储器特殊参数读取实验电路原理图


9.7.1基础项目A读取STC8系列单片机的“身份证”号


我们第一个要读取的是“芯片全球唯一ID”，这个ID就像是单片机芯片的“身份证”，朋友们可以基于这个固定序列做一些实际应用，比如利用已知芯片的ID做数据加密或者程序加密，又或者把这个ID当成实际产品的运行许可证，要是ID验证不通过就不准给设备升级、不准设备联网、不准设备向外供电、不准设备体现功能，等等。只要加以想象，这个ID就能有很多“玩法”。


以STC8H8K64U单片机为例，该型号单片机的ID同时存在于RAM区域和ROM区域中，RAM区域的ID
参数保存地址为(F1)H~(F7)H(共7B)，ROM区域的ID参数保存地址为(FDF9)H~(FDFF)H(也是7B)。说到这里，问题就来了，怎么定义参数地址呢？其实很简单，直接用如下两条宏定义语句就可以。

#define RAM_AD 0xF1 //ID序列在RAM空间的存放地址

#define ROM_AD 0xFDF9 //ID序列在ROM空间的存放地址

那怎么读取这7B的内容呢？当然是要用C51语言中的“利器”： 指针。但是今天要用的指针有点儿“讲究”，我们必须要区分指针变量的存储类型，如果是定义指向RAM区域的指针，就要用到idata关键字去修饰，如果是定义指向ROM区域的指针，
就要用到code关键字去修饰。为了方便程序的操作，在程序中定义如下的RAM_P和ROM_P指针。

u8idata *RAM_P;//定义指针RAM_P，指向idata区域

u8code *ROM_P;//定义指针ROM_P，指向code区域

有了指针可能还不行，虽说指针可以指向ID序列所在的地址，但是取回来的7B总要有地方“安放”才可以。那也好办，直接定义如下所示的AID［］和OID［］数组就行。这两个数组分别存放RAM和ROM区域中取回的ID序列数据即可。

u16 AID［7］={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};

u16 OID［7］={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};

ID序列参数地址明确了，指针也定义好了，数据取回来也有地方存放，这就算是具备基础条件了，剩下就是理清编程思路了。单片机上电后，需要进行相关资源的初始化(例如液晶的初始化)，然后定义指针并赋值，让指针指向ID序列参数的地址，然后利用两个for循环实现指针自增和数据存储，最后把数据显示到1602液晶上就可以了。以RAM_P指针为例，先让RAM_P指针指向RAM区域的(F1)H地址，然后在for循环中实现将(F1)H地址中的数据存放到AID［0］，然后指针自增，又把(F2)H地址中的数据存放到AID［1］，ROM_P指针也是一样的道理。这样一来，AID［］和OID［］数组中就可以装满ID序列数据了，剩下的
就是对数据稍作处理，变成“字符形式”再送到1602液晶中显示即可。

理清了思路就开始编写程序吧！利用C51语言编写的源码如下。

//芯片型号： STC8H8K64U(程序微调后可移植至STC8A/F/C/G/H系列单片机)

//时钟说明： 单片机片内高速24MHz时钟

/********************************************************************/

#include "STC8H.h"//主控芯片的头文件

/***************************常用数据类型定义*************************/

【略】 为节省篇幅，相似定义参见相关章节或源码工程即可

/***************************端口/引脚定义区域************************/

sbitLCDRS=P4^1;//LCD1602数据/命令选择端口

sbitLCDEN=P4^2;//LCD1602使能信号端口

#defineLCDDATAP2//LCD1602数据端口D0~D7

/***************************用户自定义数据区域***********************/

u16 AID［7］={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};

//用于存放RAM中读出的ID序列(7B)

u16 OID［7］={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};

//用于存放ROM中读出的ID序列(7B)

#defineRAM_AD 0xF1 //ID序列在RAM空间的存放地址

#defineROM_AD 0xFDF9 //ID序列在ROM空间的存放地址

/*****************************函数声明区域***************************/

void delay(u16 Count);//延时函数

void LCD1602_Write(u8 cmdordata,u8 writetype);//写入液晶模组命令或数据函数

void LCD1602_init(void);//LCD1602初始化函数

/******************************主函数区域****************************/

void main(void)

{

u8idata*RAM_P;//定义指针RAM_P，指向idata区域

u8code*ROM_P;//定义指针ROM_P，指向code区域

u8 i;//定义循环控制变量i

//配置P4.1-2为准双向/弱上拉模式

P4M0&=0xF9;//P4M0.1-2=0

P4M1&=0xF9;//P4M1.1-2=0

//配置P2为准双向/弱上拉模式

P2M0=0x00;//P2M0.0-7=0

P2M1=0x00;//P2M1.0-7=0

delay(5);//等待I/O模式配置稳定

LCD1602_init();//LCD1602初始化

RAM_P=RAM_AD;//让指针RAM_P指向0xF1

for(i=0;i7;i++)//读7B(高字节在前)

{

AID［i］=*RAM_P++;//取回RAM中的ID序列存入RAM_ID［］

}

ROM_P=ROM_AD;//让指针ROM_P指向0xFDF9

for(i=0;i7;i++)//读7B(高字节在前)

{

OID［i］=*ROM_P++;//取回ROM中的ID序列存入ROM_ID［］

}

LCD1602_Write(0x80,0);//选择第一行

LCD1602_Write('A',1);//写入字符A，表示RAM中取出的ID序列

LCD1602_Write(':',1);//写入字符冒号，用于区分数据

for(i=0;i7;i++)

{

LCD1602_Write((AID［i］/169)?AID［i］/16-10+'A':AID［i］/16+'0',1);

//写入单字节高4位，通过三目运算转换为ASCII形式

LCD1602_Write((AID［i］%169)?AID［i］%16-10+'A':AID［i］%16+'0',1);

//写入单字节低4位，通过三目运算转换为ASCII形式

}

LCD1602_Write(0xC0,0);//选择第二行

LCD1602_Write('O',1);//写入字符O，表示ROM中取出的ID序列

LCD1602_Write(':',1);//写入字符冒号，用于区分数据

for(i=0;i7;i++)

{

LCD1602_Write((OID［i］/169)?OID［i］/16-10+'A':OID［i］/16+'0',1);

//写入单字节高4位，通过三目运算转换为ASCII形式

LCD1602_Write((OID［i］%169)?OID［i］%16-10+'A':OID［i］%16+'0',1);

//写入单字节低4位，通过三目运算转换为ASCII形式

}

while(1);//程序停止于此

}

/********************************************************************/

【略】 为节省篇幅，相似函数参见相关章节源码即可

voiddelay(u16 Count){}//延时函数

voidLCD1602_Write(u8 cmdordata,u8 writetype){}//写入液晶模组命令或数据函数

voidLCD1602_init(void){}//LCD1602初始化函数

通读程序也不是很难，稍微难以理解的地方可能是ID数据的显示处理部分。因为取到的ID数据是7B，类似于(F62802BCBB766F)H的形式，那第一字节内容就是(F6)H，这里的“F”和“6”是十六进制的数值形式，要想显示到1602液晶上
就必须要转换成对应的ASCII码形式(即十六进制内容转换成对应字符形式)，(F)H就是十进制的15，那这个15怎么和ASCII码的字母“F”对应呢？很简单，只需要把15-10再加上“A”字母的ASCII码(即65)就可以得到字母“F”的ASCII码了(即15-10+65，就是70)，这种方法适用于对待数值大于9的十六进制数据转换。要是十六进制数值为0~9怎么办呢？其实也是类似的，以(6)H为例，要想转换成ASCII码形式的“6”(即54)只需要加上“0”的ASCII码(即48)就可以了。


找到了数据转换的方法，程序就很好写了，可以用ifelse形式的C51语句去写，但是稍显麻烦，所以程序中用到了C51语言中的三目运算符(也可称为三元运算符)，其书写形式为“(表达式1)?(表达式2):(表达式3);”，这个语句中有3个表达式内容，执行语句时先判断表达式1的值，如果为真就执行表达式2，反之执行表达式3。这种语句形式非常实用，按照之前讲解的转换方法，就可以轻松得到如下语句。

LCD1602_Write((AID［i］/169)?AID［i］/16-10+'A':AID［i］/16+'0',1);

//写入单字节高4位，通过三目运算转换为ASCII形式

LCD1602_Write((AID［i］%169)?AID［i］%16-10+'A':AID［i］%16+'0',1);

//写入单字节低4位，通过三目运算转换为ASCII形式

第一句话中的“(AID［i］/169)”就是通过除以16的方法取得第一字节的高4位(假设第一字节是(F6)H，除以16后就得到(F)H)，如果这个十六进制数是大于9的，那就执行“AID［i］/16-10+'A'”(即转换为A~F字母形式字符)，反之执行“AID［i］/16+'0'”(即转换为0~9数字形式字符)。最后通


图9.14单片机的“身份证”

号实验效果


过循环，把这些转换后的字符送到1602液晶中显示即可。不管是RAM区域还是ROM区域中的ID序列，其转换方法是一致的，将程序编译后烧录到单片机中，可以得到如图9.14所示运行效果。液晶第一行的“A:”即为RAM区域读取的ID序列，第二行的“O:”即为ROM区域读取的ID序列，通过对比，这个序列号刚好就是
如图9.12所示的芯片出厂序列号“F784C55003137E”。

9.7.2基础项目B片内Bandgap电压是多少



第二个要读取的参数就是片内参考Bandgap电压值了，什么是“Bandgap电压”呢？简单来说就是带隙基准电压单元的简略叫法(英文全称是Bandgap Voltage Reference)。该电压由单片机内部电路产生，电压值一般恒定为1.19V，不管单片机供电电压和工作环境温度如何变化，其误差范围在1%左右(一般为1.11~1.3V)，通常情况下可以认为该电压是稳定不变的“基准”。该电压值可以作为STC8系列单片机片内比较器资源的输入电压量之一，也可以当作ADC模数转换单元的基准电压。通俗
地讲，可以把Bandgap电压值当作量化功能中的“一把尺子”去用，用“固定”对比“变动”，用“已知”量化“未知”。


带隙基准的具体设计就稍微复杂些，在这里就简单了解下单元构成即可。我们可以把带隙基准单元看作一个与温度变化成正比的电压单元和一个与温度变化成反比的电压单元的组合单元，当温度变化时，两个单元的变化增量相互抵消，这样一来就实现了电压基准，这个电压约为1.19V，因其电压值与硅材料的带隙电压差不多，所以也将其称为“带隙基准”，但是这个叫法也不完全对，因为现在很多Bandgap单元并不是利用带隙电压产生的，甚至允许Bandgap输出电压与带隙电压不相等，所以STC8H系列单片机手册中将其称为“内部参考信号源电压”。


还是以STC8H8K64U单片机为例，该型号单片机的Bandgap值同时存在于RAM区域和ROM区域中，RAM区域的Bandgap参数保存地址为(EF)H~(F0)H(共2B)，ROM区域的ID参数保存地址为(FDF7)H~(FDF8)H(也是2B)。我们在编程时可以用宏定义方式将其写为如下两条语句。

#define RAM_AD 0xEF //Bandgap参数在RAM空间的存放地址

#define ROM_AD 0xFDF7 //Bandgap参数在ROM空间的存放地址

类似地，需要定义指向RAM区域的指针“RAM_P”和指向ROM区域的指针“ROM_P”，取回来的4
B数据(RAM区域中有2B，ROM区域中也有2B)存放到一个数组中即可，可以定义如下语句。

u16 BGV［4］={0x00,0x00,0x00,0x00};//Bandgap参数暂存数组

有了特殊地址、指针和数组还不行，单片机上电时，还需要进行相关资源的初始化(例如液晶的初始化)，然后给指针赋值，让指针指向Bandgap参数的地址，然后利用for循环实现指针自增和数据存储，最后把数据显示到1602液晶上就可以了。


以RAM_P指针为例，先让RAM_P指针指向RAM区域的(EF)H地址，然后在for循环中实现将(EF)H地址中的数据存放到BGV［0］，然后指针自增，又把(F0)H地址中的数据存放到BGV［1］，ROM_P指针也是类似的，取出的数据放在BGV［2］和BGV［3］。将编程思想转换为实际程序，就可以得到如下语句。

RAM_P=RAM_AD;//让指针RAM_P指向0xEF

for(i=0;i2;i++)//读2B(高字节在前)

{

BGV［i］=*RAM_P++;//取回RAM中的Bandgap存入BGV［0］和BGV［1］

}

这样一来，RAM和ROM区域中的Bandgap参数都得到了，剩下的就是数据处理，通过数据拼合和取位运算得到Bandgap参数的万位、千位、百位、十位和个位即可，最后将其变成“字符形式”再送到1602液晶中显示。需要特别说明的是，内存中有关Bandgap参数的两字节是高位在前低位在后，读取出来的数据单位是mV，程序中可以在千位和百位之间人工添加个“小数点”，这样看起来就是××.×××V了。

理清了思路就开始编写程序吧！利用C51语言编写的源码如下。

//芯片型号： STC8H8K64U(程序微调后可移植至STC8A/F/C/G/H系列单片机)

//时钟说明： 单片机片内高速24MHz时钟

/********************************************************************/

#include "STC8H.h"//主控芯片的头文件

/***************************常用数据类型定义*************************/

【略】 为节省篇幅，相似定义参见相关章节或源码工程即可

/***************************端口/引脚定义区域************************/

sbitLCDRS=P4^1;//LCD1602数据/命令选择端口

sbitLCDEN=P4^2;//LCD1602使能信号端口

#defineLCDDATAP2//LCD1602数据端口D0~D7

/***************************用户自定义数据区域***********************/

u16 BGV［4］={0x00,0x00,0x00,0x00};//Bandgap参数暂存数组

#defineRAM_AD 0xEF //Bandgap参数在RAM空间的存放地址

#defineROM_AD 0xFDF7 //Bandgap参数在ROM空间的存放地址

//注意： ROM中的BGV参数需要在STC-ISP下载时添加"重要测试参数"

/*****************************函数声明区域***************************/

void delay(u16 Count);//延时函数

void LCD1602_Write(u8 cmdordata,u8 writetype);//写入液晶模组命令或数据函数

void LCD1602_init(void);//LCD1602初始化函数

/******************************主函数区域****************************/

void main(void)

{

u8idata*RAM_P;//定义指针RAM_P，指向idata区域

u8code*ROM_P;//定义指针ROM_P，指向code区域

u8 i;//定义循环控制变量i

u32 RAM_BGV,ROM_BGV;//定义变量RAM_BGV和ROM_BGV

//配置P4.1-2为准双向/弱上拉模式

P4M0&=0xF9;//P4M0.1-2=0

P4M1&=0xF9;//P4M1.1-2=0

//配置P2为准双向/弱上拉模式

P2M0=0x00;//P2M0.0-7=0

P2M1=0x00;//P2M1.0-7=0

delay(5);//等待I/O模式配置稳定

LCD1602_init();//LCD1602初始化

RAM_P=RAM_AD;//让指针RAM_P指向0xEF

for(i=0;i2;i++)//读2B(高字节在前)

{

BGV［i］=*RAM_P++;//取回RAM中的Bandgap存入BGV［0］和BGV［1］

}

ROM_P=ROM_AD;//让指针ROM_P指向0xFDF7

for(i=0;i2;i++)//读2B(高字节在前)

{

BGV［i+2］=*ROM_P++;//取回ROM中的Bandgap存入BGV［2］和BGV［3］

}

LCD1602_Write(0x80,0);//选择第一行

LCD1602_Write('A',1);//写入字符A，表示RAM中取出的BGV参数

LCD1602_Write(':',1);//写入字符冒号，用于区分数据

LCD1602_Write(0x85,0);//选择第一行第5个位置

BGV［0］=BGV［0］8;//将BGV［0］数据内容移到高8位

RAM_BGV=BGV［0］|BGV［1］;//将BGV［0］与BGV［1］内容拼合后给RAM_BGV

LCD1602_Write(RAM_BGV/10000+'0',1);//写入万位

LCD1602_Write(RAM_BGV%10000/1000+'0',1);//写入千位

LCD1602_Write('.',1);//写入小数点

LCD1602_Write(RAM_BGV%1000/100+'0',1);//写入百位

LCD1602_Write(RAM_BGV%1000%100/10+'0',1);//写入十位

LCD1602_Write(RAM_BGV%10+'0',1);//写入个位

LCD1602_Write(' ',1);//写入空格

LCD1602_Write('V',1);//写入电压单位(V)

LCD1602_Write(0xC0,0);//选择第二行

LCD1602_Write('O',1);//写入字符O，表示ROM中取出的BGV参数

LCD1602_Write(':',1);//写入字符冒号，用于区分数据

LCD1602_Write(0xC5,0);//选择第二行第5个位置

BGV［2］=BGV［2］8;//将BGV［2］数据内容移到高8位

ROM_BGV=BGV［2］|BGV［3］;//将BGV［2］与BGV［3］内容拼合后给ROM_BGV

LCD1602_Write(ROM_BGV/10000+'0',1);//写入万位

LCD1602_Write(ROM_BGV%10000/1000+'0',1);//写入千位

LCD1602_Write('.',1);//写入小数点

LCD1602_Write(ROM_BGV%1000/100+'0',1);//写入百位

LCD1602_Write(ROM_BGV%1000%100/10+'0',1);//写入十位

LCD1602_Write(ROM_BGV%10+'0',1);//写入个位

LCD1602_Write(' ',1);//写入空格

LCD1602_Write('V',1);//写入电压单位(伏特)

while(1);//程序停止于此

}

/********************************************************************/

【略】 为节省篇幅，相似函数参见相关章节源码即可

voiddelay(u16 Count){}//延时函数

voidLCD1602_Write(u8 cmdordata,u8 writetype){}//写入液晶模组命令或数据函数

voidLCD1602_init(void){}//LCD1602初始化函数


这个程序也不难，重点的语句还是在Bandgap参数的数据处理部分。因为取回的两字节数据并不是分立无关的(这一点有别于9.7.1节基础项目A实验中的ID数据)，这两字节是实际电压值的“高字节XX+低字节YY”形式，所以
必须要把头尾结合，重新组装为“XXYY”的形式，这个组装很简单，程序中通过如下两个语句实现。

BGV［0］=BGV［0］8;//将BGV［0］数据内容移到高8位

RAM_BGV=BGV［0］|BGV［1］;//将BGV［0］与BGV［1］内容拼合后给RAM_BGV

首先把BGV［0］中的数据通过按位左移运算“”向左移动8位，这时候的BGV［0］数据就变成了“XX00”的形式，然后通过按位或运算“|”将BGV［0］中的“XX00”数据及BGV［1］的“YY”数据进行按位或运算，得到“XXYY”数据并赋值给RAM_BGV变量即可。



接下来的数据转换就很简单了，就是对RAM_BGV变量进行取位运算，依次取出万位(即
RAM_BGV/10000)、千位(即RAM_BGV%10000/1000)、百位(即RAM_BGV%1000/100)、十位(即RAM_BGV%1000%100/10)和个位(即RAM_BGV%10)即可。需要说明的是，取出来的数据值域是
0~9，但是数字的0~9与字符形式的0~9是不一样的，所以需要在取位运算后面加上一个字符“0”，相当于
加上了“0”的ASCII码，这样一来就可以把数字的0~9变成字符形式的0~9了。



图9.15异常情况下的Ban

dgap电压实验效果


将程序正确编译及下载后可以在1602液晶上看到如图9.15所示效果，小宇老师当场就吓蒙了，液晶第一行显示的“A： 01.192V”是正常的，意思就是从RAM区域得到的Bandgap电压为1.192V，但是液晶第二行显示的电压难道是65.535V？这显然不对，要是Bandgap电压能上60V，芯片早就“浓烟滚滚”了。

看到现象后，我进行了反思，为什么RAM区域取出的数据是对的，而在ROM区域中取出的数据出错了呢？假设程序的方法错了，那为什么之前的ID数据实验非常成功呢？在困惑的时候我首先想到了STC8的官方数据手册。果然，手册中给出了非常明确的3条说明。


第一，由于RAM中的“特殊”参数可能被人为或者误修改，所以STC公司不建议我们读取RAM区域中的参数，最好是去读ROM区域中的参数。特别是在使用ID数据进行程序加密的时候，ROM区域中的ID数据较为稳定。

第二，由于某些STC8系列单片机型号中的EEPROM大小可以由用户调整(这部分的内容会在
第21章中展开讲解)，这样一来就有可能占用或者覆盖“特殊”参数原有的ROM空间，朋友们在这种情况下一定要考虑实际配置和内存划分。

第三，在默认情况下，ROM区域中只有单片机全球唯一ID的数据(也就是我们做的单片机“身份证”数据内容)，而Bandgap电压值、32kHz掉电唤醒定时器的频率值以及IRC内部时钟频率值参数都是没有的，需要在程序下载时配置STCISP软件的相关选项才可以。小宇老师拍拍脑瓜，原来如此！那就按照如图9.16所示内容配置STCISP软件的硬件选项吧！我们需要勾选“在程序区的结束处添加重要测试参数”这一复选框。

勾选完毕之后，再次下载程序文件(不用对之前的程序代码进行任何改动)，当我看到如图9.17所示的1602液晶屏的内容时，终于舒了一口气！示数正常了，RAM区域和ROM区域读取出来的示数均是1.192V。



图9.16勾选硬件选项中的测试参数项




图9.17正常情况下的Bandgap电压实验效果




实验做到这里就算结束了，但是本章的两个实验的本质并不是读取ID数据或是Bandgap电压。我们应该深入理解STC8系列单片机内存划分、区域功能、寻址方式、功能特点、C51语言扩展关键字、C51语言存储类型、Keil C51环境编译模式及存储器相关配置、STCISP软件硬件选项配置等内容。希望朋友们基于本章内容再做深化与扩展，在以后的工作中遇到不熟悉的单片机产品时也能站在STC8系列单片机的“肩膀”上迅速拿下其他单片机。