80C51單片機指令的取指、執(zhí)行時序
使用ALE信號作為低8位地址的鎖存控制信號。ALE接到外部鎖存器時,高電平期間,51的p0輸出地址,低電平時鎖存器將地址鎖存,在ALE低電平時,(PSEN為低)p0口可以傳輸數(shù)據(jù)(指令),這樣就可以地址/數(shù)據(jù)復用了。
以PSEN信號作為擴展程序存儲器的讀選通信號,在讀外部ROM是PSEN是低電平有效,以實現(xiàn)對ROM 的讀操作。
以EA信號作為內(nèi)外程序存儲器的選擇控制信號,當其為低電平時,對ROM的讀操作限定在外部的程序存儲器,當其為高電平時, 對ROM的讀操作是從內(nèi)部存儲器開始的,并可延至外部程序存儲器.
由RD和WR信號作為擴展數(shù)據(jù)存儲器和I/O口的讀選通、寫選通信號。
EA信號是表示是當前指令是讀內(nèi),還是外存儲器的控制信號。如:當選用無片內(nèi)存儲器的單片機,或者不打算用片內(nèi)存儲器時,EA必須接低電平,此外,片外程序存儲器的起始地址應該安排在片內(nèi)存儲器之后。
RD和WR信號就相對好理解,就是當讀數(shù)據(jù)時(不分內(nèi)外、RAM、ROM)它就有效。WR也是這樣的。
現(xiàn)按4類指令介紹CPU時序。因為CPU工作的過程就是取指令與執(zhí)行指令的過程,所以CPU必須先取出指令,然后才能執(zhí)行指令。
1.雙字節(jié)單周期指令
由于雙字節(jié)單周期指令必須在一個周期內(nèi)取機器碼二次,所以必須在一個機器周期內(nèi)安排二次讀操作碼的操作,分別發(fā)生在S1P2與S4P2。在S1P2讀入機器碼74并送入指令寄存器IR,在S4P2讀入數(shù)據(jù)03送入累加器A,即讀2取2。在指令的執(zhí)行過程中,P0口要分時傳送地址與數(shù)據(jù),因此當操作碼的地址從P0口輸出后,必須發(fā)地址鎖存信號ALE給74LS373鎖存器,將地址鎖存在74LS373內(nèi),騰出P0口讀入機器碼74。在取數(shù)據(jù)03時同樣要發(fā)ALE信號。因此,在一個機器周期內(nèi)地址鎖存信號二次有效,見80C51時序圖2-13。
2.單字節(jié)單周期指令
對單字節(jié)單周期指令,由于操作碼只有一個字節(jié),因此第一次讀操作碼有效,而第二次讀的操作碼將被丟棄,即:讀1丟1,且程序計數(shù)器PC不加1。
3.單字節(jié)雙周期指令
對單字節(jié)雙周期指令,由于操作碼只有一個字節(jié),而執(zhí)行時間長達2個機器周期,因此除第1次讀操作碼有效外,其余三次讀的操作碼均被放棄,即:讀1丟3。
4.訪問外部存儲器指令MOVX
執(zhí)行訪問外部存儲器指令MOVX時,首先從程序存儲器中取出指令,然后從外部數(shù)據(jù)存儲器中取出數(shù)據(jù),因此該指令執(zhí)行時序圖與前三類指令不同。由于MOVX是單字節(jié)雙周期指令,所以在取指令階段(即第一個機器周期的S1P1到S4P2)是讀1丟1,而在執(zhí)行指令讀數(shù)據(jù)階段(即第一個機器周期的S5到第二個機器周期的S3)所完成的操作如下:
(1)先將外部數(shù)據(jù)存儲單元的地址ADDR由DPTR從P0與P2口輸出,即時序圖中的S5P1到S6P2階段。并在S4P2到S5P2階段,發(fā)ALE信號將地址鎖存。
(2)在第二個機器周期S1P2到S2P2內(nèi)取消ALE與程序選通信號PSEN (即取消取指操作),使P0口專門用于傳送數(shù)據(jù)。同時發(fā)讀信號,通過P0口將外部數(shù)據(jù)存儲單元中的數(shù)據(jù)傳送到累加器A中。即:時序圖的S6P2到S4P1階段。
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