8051微控制器和嵌入式系统

作者:(美国)阿里 等 译者:严隽永

出版者的话

专家指导委员会

译者序

前言

第0章 计算技术引论

0.1 数制与编码体系

0.2 数字逻辑初步

0.3 计算机内部

小结

习题

复习题答案

第1章 8051微控制器

1.1 微控制器与嵌入式处理器

1.2 8051族概述

小结

习题

复习题答案

第2章 8051汇编语言编程

2.1 8051内部

2.2 8051汇编语言编程引论

2.3 汇编和运行8051程序

2.4 8051中的程序计数器和ROM空间

2.5 8051的数据类型和伪指令

2.6 8051标志位和PSW寄存器

2.7 8051寄存器相和栈

小结

习题

复习题答案

第3章 跳、循环和调用指令

3.1 循环和跳指令

3.2 调用指令

3.3 用各种8051芯片产生时间延迟

小结

习题

复习题答案

第4章 I/O端口编程

4.1 8051的I/O编程

4.2 I/O位操纵的编程

小结

习题

复习题答案

第5章 8051寻址方式

5.1 立即与寄存器寻址方式

5.2 用各种寻址方式存取存储器

5.3 I/O与RAM的位地址

5.4 8052另增128字节芯片内RAM

小结

习题

复习题答案

第6章 算术与逻辑指令及程序

6.1 算术指令

6.2 有符号数概念与算术运算

6.3 逻辑与比较指令

6.4 循环移位指令与数据串行化

6.5 BCD、ASCII及其他应用程序

小结

习题

复习题答案

第7章 8051的C语言编程

7.1 8051 C语言数据类型与时间延迟

7.2 用8051 C语言的I/O编程

7.3 用8051 C语言实施逻辑运算

7.4 8051 C语言的数据转换程序

7.5 用8051 C语言存取代码空间

7.6 用8051 语言实现数据串行化

小结

习题

复习题答案

第8章 8051硬件连接与Intel Hex文件

8.1 8051的引脚描述

8.2 DS89C4xO训练器的设计与测试

8.3 INTEL HEX文件的解释

小结

习题

复习题答案

第9章 8051定时器的汇编与C语言编程

9.l 8051定时器的编程

9.2 计数器的编程

9.3 定时器0和1的8051 C语言编程

小结

习题

复习题答案

第10章 8051串行端口的汇编与C语言编程

10.1 串行通信基础知识

10.2 8051与RS232连接

10.3 8051串行端口汇编编程

10.4 第二串行端口编程

10.5 串行端口C语言编程

小结

习题

复习题答案

第11章 中断的汇编与C语言编程

11.1 8051的中断

11.2 定时器中断的编程

11.3 外部硬件中断的编程

11.4 串行通信中断编程

11.5 8051/52的中断优先级

11.6 C语言中断编程

小结

习题

复习题答案

第12章 LCD与键盘接口技术

12.1 LCD接口技术

12.2 键盘接口技术

小结

习题

复习题答案

第13章 ADC、DAC与传感器接口技术

13.1 并行和串行ADC

13.2 DAC接口技术

13.3 传感器接口技术与信号整理

小结

习题

复习题答案

第14章 8051与外部存储器的接口技术

14.1 半导体存储器

14.2 存储器地址解码

14.3 8031/51与外部ROM的接口技术

14.4 8051数据存储器空间

14.5 用8051 C语言存取外部数据存储器

小结

习题

复习题答案

第15章 8051与8255的接口技术

15.1 8255的编程

15.2 8255的接口技术

15.3 用8051 C语言对8255编程

小结

习题

复习题答案

第16章 DS12887 RTC接口技术与编程

16.1 DS12887 RTC接口技术

16.2 DS12887 RTC的C编程

16.3 DSl2887芯片的闹钟、SQW和IRQ特点

小结

习题

复习题答案

第17章 电动机控制:继电器、PWM、直流与步进电动机

17.1 继电器和光隔离器

17.2 步进电动机接口方法

17.3 直流电动机的接口技术与PWM

小结

习题

复习题答案

附录A 8051指令、定时关系和寄存器

附录B 绕接线方法概要

附录C 集成电路技术与系统设计问题

附录D 流程图与伪代码

附录E X86程序员的8051入门

附录F ASCII编码

附录G 汇编器、开发资源和供应商

附录H 数据参考资料

出版社: 机械工业出版社; 第1版

ISBN: 7111215249, 9787111215240

条形码: 9787111215240

尺寸: 26 x 18.5 x 2 cm

重量: 771 g

本书全面论述8051系列微处理器的内部结构、指令系统、寻址方式、存储分配以及与各种实际外围器件的接口技术，并且针对嵌入式系统的特点，用汇编语言和C语言论述编程技术。每章末尾的复习题和习题对复习和巩固知识、提高教学质量很有帮助。

本书内容丰富，讲解细致，包含大量实例，适合作为大学相关专业的教材或参考书，也适合开发基于8051系统的技术人员参考。

图书目录

第1章 嵌入式系统入门导引

1.1 嵌入式系统的含义与发展历史

1.1.1 嵌入式系统与单片机

1.1.2 MCU的发展简史

1.2 嵌入式系统常用术语

1.2.1 与硬件相关的术语

1.2.2 与通信相关的术语

1.2.3 与功能模块相关的术语

1.2.4 与嵌入式软件相关的术语

1.3 嵌入式系统开发方法导引

1.3.1 嵌入式产品的一般构成

1.3.2 嵌入式产品的一般开发方法

1.4 嵌入式系统的特点与学习建议

1.4.1 嵌入式系统的特点

1.4.2 嵌入式系统的学习建议

练习题

第2章 HCS12/HCS12X系列MCU简介与MC9S12DG128的最小系统

2.1 HCS12系列MCU概述

2.1.1 HCS12系列MCU的命名规则

2.1.2 HCS12各子系列MCU简介

2.2 HCS12X系列MCU概述

2.2.1 HCS12X系列MCU与HCS12系列MCU的主要差异

2.2.2 典型HCS12X系列MCU简介

2.2.3 HCS12X系列MCU中的新增模块简介

2.3 MC9S12DG128 MCU及其最小系统

2.3.1 MCU性能概述

2.3.2 运行模式

2.3.3 内部结构简图、引脚图及引脚功能

2.3.4 MC9S12DG128 MCU的最小系统设计

2.4 MC9S12DG128的存储器映像

2.5 MC9S12DG128 MCU的并行I/O接口

2.5.1 I/O接口的基本概念

2.5.2 A口、B口、E口和K口

2.5.3 H口、J口、M口、P口、S口和T口

2.5.4 其他I/O口

练习题

第3章 CPU12核

3.1 CPU12基本构成

3.2 寻址方式

3.3 指令系统

3.3.1 数据传送类指令

3.3.2 算术运算类指令

3.3.3 位操作类指令

3.3.4 移位类指令

3.3.5 程序控制类指令

3.3.6 模糊指令

3.3.7 其他指令

3.4 CPU12与CPU08的比较

3.5 CPU12汇编语言基础

3.5.1 HCS12汇编源代码格式

3.5.2 MT-IDE for HCS12开发环境中的汇编伪指令

3.5.3 Code Warrior for HCS12开发环境中的汇编伪指令

练习题

第4章 HCS12工程组织及第一个样例程序

……

第5章 串行通信接口SCI

第6章 键盘、LED与LCD

第7章 SPI和I2C模块及其应用实例

第8章 A/D转换和D/A转换

第9章 定时器接口模块

第10章 CAN总线及其应用

第11章 Flash存储器的在线编程

第12章 系统时钟与其他功能模块

第13章 μC/OS-Ⅱ在S12上的移植与应用

第14章 基于UF32的USB 2.0应用

附录

参考文献

基于8051内核的CISC微控制器

迄今为止，MCS-51已成为8位机中运行最慢的系列。现在Dallas推出的DS89C430系列产品在保持与80C51引脚和指令集兼容的基础上，每个机器周期仅为一个时钟，实现了8051系列的最高吞吐率。一般而言，对于现有的基于8051的应用软件可以直接写入DS89C430而无需进行更改。除此之外，DS89C430还在许多其他方面引入了新的功能，从而为具体应用提供了更多灵活性。下面介绍DS89C430不同于8051的功能和特点。

片内程序存储器逻辑上分为成对的8 KB、16 KB或32 KB闪存单元，以支持在应用编程。这允许器件在应用软件的控制下修改程序存储器，应用系统能够在执行其主要功能的情况下，完成在线软件升级。DS89C430集成了64 B加密阵列，允许用户以加密形式查看数据，进行程序代码校验。

器件支持通过RS-232串口实现在系统编程。在系统编程通过将器件的一个或多个外部引脚设置为某特定状态来激活引导加载程序。器件启动后，开始执行驻留于器件内部专用ROM的加载程序。一旦收到一个回车符号，串口就执行自动波特率功能，并与主机的波特率同步。如图1所示是在系统编程的物理连接.简单的引导加载程序接口允许使用几种方法来实现PC机与目标微控制

器间的通信。最简单的方法是使用Dallas的微控制器工具包(MTK)软件.它具有高度前端特征，简化了目标配置，上传、下载代码以及特殊功能配置等任务操作。

8051微控制器是通过MOVX指令来访问片外数据空间的，用MOVX@DPTR指令可访问整个64 KB的片外数据存储器。传统的8051只有一个数据指针DPTR，要将数据从一个地址移到另一个地址非常麻烦。DS89C430则具备双数据指针DPTR0和DPTRl，因此软件可以使用一个指针装载源地址，另一个指针装载目的地址。DPTR0的SFR地址与805l相同(82H和83H)，因此使用该指针时源代码无需更改，DPTRl位于84H和85H地址。所有与数据指针相关的操作都使用活动数据指针，活动指针通过控制位SEL选择。每个指针还各有

一个控制位，决定INCDPTR操作是递增还是递减数据指针值。

在拷贝数据块时，与使用单数据指针相比，双数据指针可以节省大量代码。用户通过转换SEL位来转换活动数据指针，其中一种方法可通过执行INCDPS指令来实现。对于这些大的数据块拷贝，用户必须频繁执行该指令来转换DPTR0和DPTRl。为了在节省代码的同时提高运行速度和效率，DS89C430又包含了一个转换选择位 (TSL)，来确定执行MOVX指令时硬件是否自动转换SEL位，这样就可以省去INCDPS指令并进一步提高运行速度。

大的数据块拷贝需要源指针和目的指针逐字节寻址数据空间，传统的方法是通过使用INCDPTR指令来增加数据指针。为了进一步提高数据传输速率，引入了自动增减控制位(AID)，用以确定执行MOVX指令时，是否会自动增减活动指针值。表l为各种情况下DS80C320和DS89C430进行64B数据块传输时的速度比较。从表l中可以看出，采用双数据指针后运行速度得到极大提高。

CMOS电路的功耗主要由两部分组成:连续漏电流造成的静态功耗以及对负载电容进行充放电所需的转换开关电流造成的动态功耗。其中，动态功耗是总体功耗的主要部分，该功耗(PD)可以通过负载电容(CL)、电源电压(VDD)和工作频率(f)进行计算，即:PD=CL×VDD2×f。

对于某具体应用，电容和电源电压相对固定，而处理器的处理速度在不同时刻可能是不同的，因此工作频率可以根据不同需要进行调整，从而在不影响系统性能的前提下达到降低功耗的要求。

DS89C430支持三种低功耗节电模式。

①系统时钟分频控制:允许微控制器使用内部分频的时钟源继续工作，以节省功耗。通过软件设置时钟分频控制位，设置工作速率为每机器周期1024个振荡器周期.

②空闲模式:以静态方式保持程序计数器，并挂起处理器。在此模式中，处理器不取指令也不执行指令。除了外围接口时钟保持为活动状态以及定时器、看门狗、串口和电源监视功能仍然工作外，所有的资源均保存。处理器能够使用允许的中断源退出空闲模式。

③停机模式:禁止处理器内部的所有电路。所有片内时钟、定时器和串口通信都停止运行，处理器不执行任何指令。通过使用六个外部中断中的任何一个，处理器都能够退出停机模式。