优化51单片机的SFR寄存器

阅读前提醒： 文中提到的8051指的是8051微控制器，即51单片机

在上一篇文章51单片机的存储结构中，提到8051微控制器的RAM被划分为通用寄存器、按位寻址寄存器、寄存器组、以及特殊功能寄存器。

这里讲一下特殊功能寄存器（SFR）。

8051的特殊功能寄存器用于控制各种外围硬件设备，包括定时器、串行端口、I/O端口。也可以用于更改和获取微处理器的运行模式。

1 8051的特殊功能寄存器(SFR)

8051的特殊功能寄存器就像是一个控制台，通过它既可以监控8051微控制器的运行状态，课可以控制8051微处理器的功能。

如本文第一张图所示，在8051微控制器的内存结构中，从80H到FFH的128字节被分配给了SFR，但是只有21个位置是真正分配。每一个SFR都有一个一字节地址和一个独一无二的名字，这个名字同时也会指出该SFR的功能。

因为SFR是RAM的一部分，所以也可以像访问内部RAM一样访问SFR。两者仅仅是地址存在不同，00H到7FH是常规RAM，80H到FFH是SFR。
但是，由于128个SFR中仅有21个被分配，建议不要访问其他的SFR。

1.1 SFR的分类

这21个SFR分别是

• A or ACC
• B
• DPL
• DPH
• IE
• IP
• P0
• P1
• P2
• P3
• PCON
• PSW
• SCON
• SBUF
• SP
• TMOD
• TCON
• TL0
• TH0
• TL1
• TH1

1.2 SFR的分类

下图列出了所有SFR的名字、功能、地址。

• 数学运算寄存器： ACC和B
• 状态字寄存器: PSW(Program Status Word)
• 指针寄存器: 数据指针(DPL、DPH),和栈指针(SP)
• I/O端口锁存器：P0,P1,P2,P3
• 外设控制寄存器: PCON, SCON, TCON, TMOD, IE and IP
• 外设数据寄存器：TL0, TH0, TL1, TH1 and SBUF

1.2.1 数学运算寄存器

AAC (累加器)

这个应该不需要多介绍，CPU的几乎每次操作都需要用到累加器。

B(乘商寄存器)

B寄存器用于乘除等运算，配合ACC使用。

1.2.2 PSW（程序状态字）

顾名思义，适用于保存当前程序运行状态的。程序员可以通过浏览其中的信息。

下图列出了每个标志位所对应的信息

1.2.3 指针寄存器

数据指针(DPTR： DPL和DPH)

DPL和DPH共同组成了一个16位的寄存器。它的主要作用是存储外接存储器的地址。

栈指针

栈指针指向堆栈的顶部，可以使用PUSH,POP,CALL,SET等指令来对其进行操作。
初始状态下栈指针内容为07H。
向栈指针中写数据后栈指针所存储的地址+1，读数据后地址-1。

1.2.4 I/O 端口寄存器

8051有4个用作I/O的端口，这四个端口分别是P0,P1,P2,P3。每一个端口都对应一个名字相同的寄存器。四个寄存器的地址分别是P0 – 80H, P1 – 90H, P2 – A0H 以及P2 – B0H。

SFR的每一个比特位都对应着8051微控制器的一个引脚，每一个端口寄存器都可以按字节寻址或者按位寻址。如果在端口寄存器上的某一个比特位上写入1或0，那么对应的引脚上电压也会产生相应的变化(5V或者0V)。

1.2.5 外设控制寄存器

PCON 电源控制（power control）

顾名思义，电源控制寄存器用于控制8051的电源模式。使用PCON寄存器中的两个比特，可以将8051设置为空闲模式和掉电模式。

注意：PCON寄存器不支持按位寻址

SCON 串行控制

SCON用于控制8051的串行端口。使用SCON，可以控制串口的操作模式、串口的波特率以及使用串口发送或接收数据。

TCON 定时器控制

TCON寄存器用于启动或停止8051单片机的定时器。它还包含指示定时器是否溢出的位。TCON SFR还包括与中断相关的位。

TMOD 定时器模式

定时器模式SFR用于设置定时器T0和T1的操作模式。较低的四位用于配置定时器0，较高的四位用于配置定时器1。

1.2.5 外设数据寄存器

SBUF 串行数据缓冲区

用于串行通信时存储串行数据。

TL0/TH0

定时器0由两个SFR组成：TL0和TH0。TL0是低位字节，TH0是高位字节，它们共同构成一个16位定时器0寄存器。

TL1/TH1同理

• 参考文章：https://www.electronicshub.org/8051-microcontroller-special-function-registers/