8051单片机的体系结构

在之前的8051微控制器教程中，我们已经看到了8051微控制器的一些基础知识，以及8051微控制器的引脚图和引脚描述。在本教程中，我们将看到8051微控制器体系结构和体系结构中的不同组件。

我们已经看到了8051微控制器的引脚图，用于其标准的40引脚DIP (Dual In - line Package)配置。在本教程中，在处理8051微控制器架构的过程中，我们将看到8051微控制器的硬件方面，如I/O端口，RAM, ROM，定时器和串口等。

在深入了解8051微控制器架构的细节之前，我们先来看看基本组件这使得微控制器成为真正的芯片上的计算机。

在继续学习本教程之前，请阅读8051单片机的介绍．

一个微控制器的基本组件

微处理器和微控制器之间的区别是可用的片上外设，如内存(RAM和ROM)， I/O端口，计时器/计数器，通信接口(如串口)等。

下图显示了微控制器的基本组成部分。由于所有的元件(以及少数其他元件)都集成在一个芯片上(集成电路- IC)，所以微控制器可以被看作是微型计算机(或片上计算机)。

中央处理器(CPU)

它是单片机的核心，主要由算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)等重要部件组成。CPU是与内存、输入和输出等外围设备通信的主要设备。

ALU或算术逻辑单元，顾名思义，执行算术和逻辑操作。CU或控制单元负责CPU和它的外围设备之间的通信进程的定时。

程序内存

CPU的指令存储在程序内存中。它通常被实现为只读存储器或ROM，在那里写入的程序将被保留，即使断电或系统复位。

现代程序存储模块一般由EEPROM(电可擦写可编程只读存储器)组成，它是一种非易失性存储器。

在这种类型的存储器中，数据可以使用特殊的编程信号被擦除和重新编程。

当微控制器上电或手动复位时，处理器从程序内存中预定义的内存位置(地址)执行一组指令。

数据存储器

数据存储器在微控制器中负责存储变量的值，临时数据，中间结果和其他数据，以使程序正常运行。

数据存储器通常被称为RAM(随机访问存储器)，它是一种易失性存储器。它通常被组织为寄存器，包括特殊函数寄存器(SFRs)和用户可访问的内存位置。

输入输出端口

I/O端口或输入/输出端口提供了微控制器与外界的物理连接。输入端口提供了一个网关，通过传感器的帮助来传递来自外部世界的数据。

来自输入端口的数据被操纵(取决于应用程序)，并将决定输出端口上的数据。

输出端口允许微控制器控制外部设备(如电机和led)。一般来说，微控制器中的所有端口都具有双重功能，即它们可以同时作为输入和输出端口(但不是同时)。

时钟发生器(振荡器)

时钟信号允许微控制器内部的操作和其他部分同步。时钟发生器是微控制器体系结构的一个组成部分，用户必须以晶体的形式提供额外的计时电路。

8051单片机结构与特点

每当我们开始研究一个新设备，比如电视或洗衣机，我们都会从了解设备的功能开始。我们试图了解设备的不同特性，如电机转速，负载能力和功耗，以防洗衣机。

这甚至适用于我们的情况，即，当开始与8051微控制器，它将是最好的，如果我们开始学习8051微控制器的内部硬件设计，也称为8051微控制器架构。

在下一节中，我们将看到8051微控制器架构和它的一些重要特性。关于8051内存组织和8051输入/输出(I/O)端口等重要特性的深入细节将在新的教程中讨论。

8051单片机的体系结构

8051单片机是一种8位单片机，即能够读写和处理8位数据。有很多制造商，如Atmel, NXP, TI，他们生产自己的版本的8051微控制器。

不论制造商，内部硬件设计，即8051微控制器架构保持或多或少相同。下图以框图样式显示8051微控制器架构。

8051单片机结构的框图表明，8051单片机由CPU、RAM (SFRs和Data Memory)、Flash (EEPROM)、I/O端口和外围设备之间通信的控制逻辑组成。

所有这些不同的外设在8051微控制器内部将通过8位数据总线彼此通信，也称为内部数据总线。

也可以阅读这篇文章8051单片机引脚图和引脚说明．

8051单片机结构特点

在上一节中，我们已经看到了8051微控制器的内部架构。现在，我们将看到8051微控制器架构的特性。

注意:一些功能，如内部ROM和RAM将根据8051微控制器的具体型号而变化。

• 8位CPU与两个寄存器A(累加器)和B。
• 8K字节的内部ROM -它是一种支持系统内编程的闪存。
• 256字节的内部RAM - RAM的前128字节，即00H到7FH，再分为4个银行，每个银行有8个寄存器(R0 - R7)， 16位可寻址寄存器和80个通用寄存器。较高的128字节的RAM，即80H到FFH，由SFRs或特殊函数寄存器组成。使用SFRs，我们可以控制不同的外围设备，如计时器、串口、所有I/O端口等。

• 32个I/O引脚(输入/输出引脚)-排列为4个接口:P0, P1, P2和P3。
• 8位堆栈指针(SP)和处理器状态字(PSW)。
• 16位程序计数器(PC)和数据指针(DPTR)。
• 两个16位的定时器/计数器- T0和T1。
• 控制寄存器- SCON, PCON, TCON, TMOD, IP和IE。
• 串行数据发送和接收全双工操作- SBUF。
• 中断:两个外部中断和三个内部中断。
• 振荡器和时钟电路。

在本教程中，我们看到了关于8051微控制器架构的简要说明。在接下来的8051教程中，我们将看到8051内存组织和I/O端口。