• 改进的哈佛结构特点
– 使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存 使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据， 储模块都不允许指令和数据并存，以便实现并行处理； 储模块都不允许指令和数据并存，以便实现并行处理； 一条独立的地址总线和一条独立的数据总线， – 具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线，利用公用 具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线 地址总线访问两个存储模块（ 地址总线访问两个存储模块（程序存储模块和数据存储模 ），公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储 块），公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储 模块与CPU之间的数据传输； 模块与 之间的数据传输； 之间的数据传输
Registers
• 0页寄存器 • 高页寄存器 • 非易失寄存器
使用注意
1、直接寻址页（0页，direct page，zero page），可进行位操作 、直接寻址页（ 页 ），可进行位操作 ， ）， ），包括 端口寄存器、 （BSET,BCLR,BRSET,BRCLR），包括 端口寄存器、大多外设 ），包括I/O端口寄存器 控制与状态寄存器; 控制与状态寄存器 2、RAM,紧跟直接页后面，一般在 页也有部分 、 紧跟直接页后面， 页也有部分RAM，使得需要 紧跟直接页后面 一般在0页也有部分 ， 频繁使用的变量能快速访问。 频繁使用的变量能快速访问。 3、高页寄存器，用于存放不太常用的系统配置寄存器（节省0 、高页寄存器，用于存放不太常用的系统配置寄存器（节省 页资源），如看门狗、低压检测等，调试模块寄存器， ），如看门狗 页资源），如看门狗、低压检测等，调试模块寄存器，FLASH 模块寄存器。这些寄存器的地址一般比较固定。 模块寄存器。这些寄存器的地址一般比较固定。 4、FLASH的空间大小由具体型号确定，从某位置一直到 、 的空间大小由具体型号确定， 的空间大小由具体型号确定 从某位置一直到$FFFF.如 如 果某些FLASH很大的型号，会出现与高页寄存器区重合，此时 很大的型号， 果某些 很大的型号 会出现与高页寄存器区重合， 寄存器有效，对应的FLASH无效，应想办法跳过。 无效， 寄存器有效，对应的 无效 应想办法跳过。
4.1.1 MC9S08QG8 存储器配置
96个 MC9S08QG8的片上存储器包括：RAM、FLASH非 的片上存储器包括： 的片上存储器包括 、 非 易失性程序存储器、寄存器。 易失性程序存储器、寄存器。 寄存器被分成3组 寄存器被分成 组： 1〉直接页面寄存器 (0x0000 — 0x005F) 〉 2〉高页面寄存器(0x1800 — 0x184F) 〉高页面寄存器 3〉位于FLASH中的寄存器 (0xFFB0 — 0xFFBF) 〉位于 中的寄存器
– (a)NVPROT和NVOPT寄存器，它的功能是，复位后将其内容复制到 和 寄存器， 寄存器 它的功能是， 高页面工作寄存器（ 高页面工作寄存器（FPROT和FOPT）中。 和 ） – (b)8字节的密码储存区 字节的密码储存区NVBACKKEY（地址从0XFFB0到0XFFB7）， （地址从 到 ）， 字节的密码储存区 用来存储程序解密密码。 用来存储程序解密密码。
• RAM数组复位后不被初始化。 数组复位后不配置总结
非易失寄存器
4.2 输入输出控制寄存器
端口x（A/B）数据寄存器 • 位
位
名称
功能描述 当端口x为输入管脚时 ， 当端口 为输入管脚时， 读返回管脚上的 为输入管脚时 逻辑电平。当作为输出的管脚时， 逻辑电平。当作为输出的管脚时，读返回 最近写这个寄存器的值， 最近写这个寄存器的值，写锁进了寄存器 的所有位
7：0
PTxD
端口方向寄存器
位
名称 功能描述
7：0
控制端口x管脚的方向和从PTxD读的值 控制端口x管脚的方向和从PTxD读的值 PTxD 作输入用(屏蔽输出驱动) 0：作输入用(屏蔽输出驱动)，此时读返回 PTxDD 管脚值 作输出用， 此时读PTxD 返回PTxDn PTxD返回 PTxDn的内 1 ： 作输出用 ， 此时读 PTxD 返回 PTxDn 的内 容
4.1.2 RAM （0x0060~0x025F）
• 存放运算的中间结果、数据暂存及数据缓冲 存放运算的中间结果、 • 512B —SRAM（Static Random Access Memory） （ ） • 低于 低于0x0100的RAM区可用直接寻址和位操作 的 区可用直接寻址和位操作
• DRAM（Dynamic Random Access Memory)，单片机中一般不使用。 （ ，单片机中一般不使用。 每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失， 每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此 SRAM具有较高的性能，但是 具有较高的性能， 也有它的缺点， 具有较高的性能 但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较 也有它的缺点 相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是 内存可以设计为较小的体积， 低，相同容量的 内存可以设计为较小的体积 但是SRAM却需 却需 要很大的体积，且功耗较大。所以在主板上SRAM存储器要占用一部 要很大的体积，且功耗较大。所以在主板上 存储器要占用一部 分面积。 分面积。
第4章 寄存器与片内存储器 章
4.1 存储器配置及寄存器 • 寄存器？ 寄存器？ – 与内部硬件控制紧密相关的可读写的内存单元 • 存储器？ 存储器？
– – RAM（随机存储器）、 （随机存储器）、ROM（只读存储器） （只读存储器） ）、 SRAM（易失性存储器）、 ）、EEPROM （非易失性存储器） 非易失性存储器） （易失性存储器）、
存储器配置总结
• 2〉RAM 〉 • 该单片机内含静态 该单片机内含静态RAM，地址比0x0100更低的单元可以使用直接寻址 ，地址比 更低的单元可以使用直接寻址 方式和位操作指令(BCLR、BSET、BRCLR、BRSET)。 方式和位操作指令 、 、 、 。 • 当MCU处于低功耗的 处于低功耗的wait、stop2或stop3模式时，RAM内容保持。上 模式时， 内容保持。 处于低功耗的 、 或 模式时 内容保持 电或从stop1醒来时，RAM数据不定。只要芯片供电电压不低于 醒来时， 数据不定。 电或从 醒来时 数据不定 只要芯片供电电压不低于RAM 的数据维持电压值VRAM，任何复位都不会影响其数据。 的数据维持电压值 ，任何复位都不会影响其数据。 • HCS08复位时堆栈指针指向 复位时堆栈指针指向0x00FF，因此一般需要在初始化时，将堆 复位时堆栈指针指向 ，因此一般需要在初始化时， 栈指针重新定位到RAM的最高地址处，以便留出更多 页变量的空间 的最高地址处， 栈指针重新定位到 的最高地址处 以便留出更多0页变量的空间 可参考如下指令： 。可参考如下指令： • • • LDHX #RamLast+1 TXS ;SP<-(H:X-1) 当存储器安全保护功能允许时， 是被保护的对象， 当存储器安全保护功能允许时，RAM是被保护的对象，因此不能被 是被保护的对象 BDM或者非安全区域的代码访问。 或者非安全区域的代码访问。 或者非安全区域的代码访问
2.普林斯顿结构，也称冯·诺伊曼结构， 普林斯顿结构，也称冯 诺伊曼结构 诺伊曼结构， 普林斯顿结构 • 程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储 器的不同物理位置， 器的不同物理位置， • 因此程序指令和数据的宽度相同。 因此程序指令和数据的宽度相同。 • 如英特尔公司的 如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据 中央处理器的程序指令和数据 都是16位宽。 英特尔公司的其他中央处理器、 都是 位宽。 英特尔公司的其他中央处理器、安谋 位宽 公司的ARM7、MIPS公司的 、 公司的MIPS处理器也采用了 公司的 公司的 处理器也采用了 诺伊曼结构。 冯·诺伊曼结构。 诺伊曼结构
4.1.3 Flash存储器（Flash ROM）
• • • • 0xE000~0xFFFF 8KB，即8192B ， 可快速擦写， 可快速擦写，长期保存信息 系统运行时只读 0xFFC0~0xFFFF 系统复位和中断入口地址 40页，表4-2 页
4.1.4 寄存器
MC9S08QG8中的寄存器分为三组 中的寄存器分为三组 • (1)直接页面寄存器位于存储器空间的前 个位置，通过直接寻 直接页面寄存器位于存储器空间的前96个位置 直接页面寄存器位于存储器空间的前 个位置， 址和位操作指令对其访问。见附录A。 址和位操作指令对其访问。见附录 。 • (2)高页面寄存器位于直接寻址空间外，用来设置单片机的特殊 高页面寄存器位于直接寻址空间外， 高页面寄存器位于直接寻址空间外 功能，如块保护、时钟、FLASH编程 保密等。见附录A。 编程、 功能，如块保护、时钟、FLASH编程、保密等。见附录A。 • (3)非易失寄存器位于 非易失寄存器位于FLASH存储器区 存储器区0XFFB0–0XFFBF。 非易失寄存器位于 存储器区 。
• 冯诺依曼理论的要点： 冯诺依曼理论的要点： • 数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。 人 数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。 们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构。 们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构。 • 从ENIAC到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。 到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。 到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构 • 根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能： 根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能： – 把需要的程序和数据送至计算机中。 把需要的程序和数据送至计算机中。 – 必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。 必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。 – 能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。 能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。 能够根据需要控制程序走向， 能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协 调操作。 调操作。 – 能够按照要求将处理结果输出给用户。 能够按照要求将处理结果输出给用户。 • 为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，包括： 为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，包括： 输人数据和程序的输入设备； 记忆程序和数据的存储器； 完成数据 输人数据和程序的输入设备； 记忆程序和数据的存储器； 加工处理的运算器； 控制程序执行的控制器； 加工处理的运算器； 控制程序执行的控制器； 输出处理结果的输出 设备 。