嵌入式系统 - 寄存器组/堆栈

8051 微控制器共有 128 字节 RAM。我们将讨论这 128 字节 RAM 的分配，并检查它们作为堆栈和寄存器的用法。

8051 中的 RAM 内存空间分配

8051 内部的 128 字节 RAM 分配到地址 00 到 7FH。它们可以直接作为内存位置进行访问，并分为以下三个不同的组 −

• 从 00H 到 1FH 位置的 32 个字节被留作寄存器组和堆栈。

• 从 20H 到 2FH 位置的 16 个字节被留作位寻址读/写内存。

• 从 30H 到 7FH 位置的 80 个字节用于读写存储；它被称为暂存器。 8051 程序员广泛使用这 80 个 RAM 位置来存储数据和参数。

8051 中的寄存器组

总共有 32 字节的 RAM 被留作寄存器组和堆栈。这 32 个字节被分成四个寄存器组，每个寄存器组有 8 个寄存器，R0–R7。RAM 位置从 0 到 7 被留作 R0–R7 的组 0，其中 R0 是 RAM 位置 0，R1 是 RAM 位置 1，R2 是位置 2，依此类推，直到内存位置 7，它属于组 0 的 R7。

第二个寄存器组 R0–R7 从 RAM 位置 08 开始，一直到位置 OFH。 R0–R7 的第三组从内存位置 10H 开始，一直到位置 17H。最后，RAM 位置 18H 到 1FH 被留作 R0–R7 的第四组。

默认寄存器组

如果 RAM 位置 00–1F 被留作四个寄存器组，那么当 8051 通电时，我们可以访问 R0–R7 的哪个寄存器组？答案是寄存器组 0；也就是说，在对 8051 进行编程时，可以使用名称 R0 到 R7 访问从 0 到 7 的 RAM 位置。因为使用诸如 R0 到 R7 之类的名称来引用这些 RAM 位置比使用它们的内存位置要容易得多。

如何切换寄存器组

当 8051 通电时，寄存器组 0 是默认的。我们可以使用 PSW 寄存器切换到其他组。 PSW 的 D4 和 D3 位用于选择所需的寄存器组，因为它们可以通过位寻址指令 SETB 和 CLR 访问。例如，"SETB PSW.3"将设置 PSW.3 = 1 并选择寄存器组 1。

堆栈及其操作

8051 中的堆栈

堆栈是 RAM 的一部分，CPU 使用它来临时存储数据或内存地址等信息。考虑到寄存器数量有限，CPU 需要此存储区域。

如何访问堆栈

由于堆栈是 RAM 的一部分，因此 CPU 内部有寄存器指向它。用于访问堆栈的寄存器称为堆栈指针寄存器。8051 中的堆栈指针为 8 位宽，可以取 00 到 FFH 的值。初始化 8051 时，SP 寄存器包含值 07H。这意味着 RAM 位置 08 是用于堆栈的第一个位置。将 CPU 寄存器存储到堆栈中的操作称为 PUSH，将堆栈中的内容放回到 CPU 寄存器中称为 POP。

压入堆栈

在 8051 中，堆栈指针 (SP) 指向堆栈的最后使用位置。当数据被压入堆栈时，堆栈指针 (SP) 加 1。执行 PUSH 时，寄存器的内容保存在堆栈上，SP 加 1。要将寄存器压入堆栈，我们必须使用它们的 RAM 地址。例如，指令"PUSH 1"将寄存器 R1 压入堆栈。

从堆栈弹出

将堆栈的内容弹出回给定寄存器与压入过程相反。每次弹出操作，堆栈的顶部字节都会被复制到指令指定的寄存器中，并且堆栈指针会减少一次。