基础篇：关于单片机的存储器结构介绍

存储器是单片机的又一个重要组成部分，存储容量为256个单元的存储器结构中每个存储单元对应一个地址，256个单元共有256个地址，用两位16进制数表示，即存储器的地址(00H～FFH)。存储器中每个存储单元可存放一个八位二进制信息，通常用两位16进制数来表示，这就是存储器的内容。存储器的存储单元地址和存储单元的内容是不同的两个概念，不能混淆。

单片机的存储器有程序存储器 ROM 和数据存储器 RAM 之分。ROM 用来存放指令的机器码( 目标程序)、 表格 、常数等;RAM 则用来存放运算的中间结果、采集的数据和经 常需要更换的代码等。MCS 51 单片机的 ROM 、RAM 都有片内和片外之分;从寻址空间 来看有程序存储器 、内部数据存储器 、外部数据存储器三大部分;从功能上来看有：程序 存储器 、内部数据存储器、特殊功能寄存器(SFR)、 位地址空 间和外部数据存储器等 5 个 部分。MCS 51 单片机的存储器结构如图 2.4 所示。

1.程序存储器

程序存储器可以放在片内或片外，亦可片内片外同时设置。由于PC程序计数器为16位，使得程序存储器可用16位二进制地址，因此，内外存储器的地址最大可从0000H到FFFFH。8051内部有4k字节的ROM，就占用了由0000H～0FFFH的最低4k个字节，这时片外扩充的程序存储器地址编号应由1000H开始，如果将8051当做8031使用，不想利用片内4kROM，全用片外存储器，则地址编号仍可由0000H开始。不过，这时应使8051的第{31}脚(即EA脚)保持低电平。当EA为高电平时，用户在0000H至0FFFH范围内使用内部ROM，大于0FFFH后，单片机CPU自动访问外部程序存储器。

对于 8051 来说，程序存储器(ROM) 的内部地址为 0000H~0FFFH ，共 4KB ;外部 地址为 1000H~FFFFH ，共 60KB，如图 2.4(a) 所示 。当程序计数器由内部 0FFFH 执行 到外部 1000H 时，会自动跳转。对于 8751 来说 ，内部有 4KB 的 EPROM，将它作为内部程序存储器;8031 内部无程序存储器，必须外接程序存储器。

8031 最多可外扩 64KB 程序存储器，其中 6 个单元地址具有特殊用途，是保留给系统使用的。0000H 是系统的启动地址 ，一般在该单元 中存放一条绝对跳转指令 。0003H 、 000BH 、0013H 、001BH 和 0023H 对应 5 种中断源的中断服务入口地址。

2. 内部数据存储器

其最大容量可扩展到64k，用于存储实时输入的数据。8051内部有256个单元的内部数据存储器，其中00H～7FH为内部随机存储器RAM，80H～FFH为专用寄存器区。实际使用时应首先充分利用内部存储器，从使用角度讲，搞清内部数据存储器的结构和地址分配是十分重要的。因为将来在学习指令系统和程序设计时会经常用到它们。8051内部数据存储器地址由00H至FFH共有256个字节的地址空间，该空间被分为两部分，其中内部数据RAM的地址为00H～7FH(即0～127)。而用做特殊功能寄存器的地址为80H～FFH。在此256个字节中，还开辟有一个所谓“位地址”区，该区域内不但可按字节寻址，还可按“位(bit)”寻址。对于那些需要进行位操作的数据，可以存放到这个区域。从00H到1FH安排了四组工作寄存器，每组占用8个RAM字节，记为R0～R7。究竟选用那一组寄存器，由前述标志寄存器中的RS1和RS0来选用。在这两位上放入不同的二进制数，即可选用不同的寄存器组。

MCS 51 单片机片内 RAM 的配置如图 2.4(b) 所示。片内 RAM 为 256 字节，地址范围为 00H~FFH ，分为两大部分：低 128 字节(00H~7FH) 为真正 的 RAM 区;高 128 字 节(80H~FFH) 为特殊功能寄存器区 SFR 。

在低 128 字节 RAM 中，00H~1FH 共 32 单元是 4 个通用工作寄存器区。每一个区 有 8 个通用寄存器 R0~R7 。寄存器和 RAM 地址对应关系如表 2.6 。

片内 RAM 的 20H~2FH 为位寻址区域(见表 2.7)， 这 16 个单元的每一位都有一个位地址，位地址范围为 00H~7FH 。位寻址区的每一位都可视作软件触发器 ，由程序直接进行位处理。

片内 RAM 的 30H~7FH 为数据缓冲区，一般可用来开辟堆栈区。

特殊功能寄存器的 SFR 地址范围为 80~FFH 。MCS 51 系列有 18 个 SFR ，占 21 个 字节;MCS 52 子系列有 26 个 SFR ，占 26 个字节 。

3.外部数据存储器

外部数据存储器一般由静态 RAM 构成，其容量大小由用户根据需要而定，最大可扩展到 64KBRAM，地址是 0000H~0FFFFH，如图 2.4(c) 所示。CPU 通过 MOVX 指令访问外部数据存储器，用间接寻址方式，R0 、R1 和 DPTR 都可作间接寄存器。注意，外部 RAM 和 扩展的 I/O接口是统一编址的，所有的外扩I/O 口都要占用 64KB 中的地址单元。