1.4　特殊功能寄存器

8051單片機(jī)特殊功能寄存器如表1-3所示。其中，片內(nèi)RAM 80H～FFH單元大部分被用于特殊功能寄存器。

上述特殊功能寄存器分別被用于以下功能單元。

CPU：ACC、B、PSW、SP、DPTR。

并行端口：P0、P1、P2、P3。

中斷系統(tǒng)：IE、IP。

定時(shí)/計(jì)數(shù)器模塊：TMOD、TCON、T0（TH0、TL0）、T1（TH1、TL1）。其中，TCON還含有外部中斷標(biāo)志位及外部中斷觸發(fā)方式配置位。

串行通信模塊：SCON、SBUF、PCON。

這些特殊功能寄存器在開發(fā)單片機(jī)C語言程序時(shí)將被大量使用。對(duì)于可位尋址的特殊功能寄存器，例如，ACC寄存器常被用于判斷字節(jié)中各位的狀態(tài)。如果要判斷某字節(jié)第3位是否為1，可將ACC寄存器看成一個(gè)字節(jié)變量，ACC寄存器獲取該字節(jié)值后即可直接判斷ACC3是否為1，前提是要先定義sbit ACC3=ACC^3。

又如程序狀態(tài)字（Program Status Word，PSW）寄存器，在Keil\C51下的頭文件reg51.h中包含有該寄存器的各位定義，其部分內(nèi)容如下：

PSW寄存器中的CY和F0在C語言程序中仍然被直接大量使用，如要將字節(jié)變量d（假定為10101101）由高位開始逐位串行發(fā)送，可對(duì)d進(jìn)行8次左移，并逐次發(fā)送CY，即

其中，DQ被定義為某外部芯片讀/寫串行數(shù)據(jù)的引腳。這段代碼利用了匯編語言程序中常用的進(jìn)位標(biāo)志位CY，可方便地獲取移出的各位數(shù)據(jù)。

該頭文件對(duì)P0～P3以外可位尋址寄存器位給出了獨(dú)立定義，如果要直接引用4個(gè)I/O端口各引腳，要在程序中用sbit進(jìn)行單獨(dú)定義。當(dāng)然也可將頭文件reg51.h（keil\c51\inc）改成at89x52.h（keil\c51\inc\atmel），4個(gè)I/O端口各引腳在該頭文件中均被單獨(dú)定義，如P0.1被定義為P0_1。盡管其中有些定義對(duì)8051單片機(jī)是無效的，但這并不影響程序的正常編譯運(yùn)行。

此前曾提到I/O接口位結(jié)構(gòu)中的“讀鎖存器”與“讀引腳”的問題，這些問題的解釋涉及8051單片機(jī)的相關(guān)特殊功能寄存器。凡是“讀—改—寫”這類指令，CPU將執(zhí)行“讀鎖存器”，否則CPU將執(zhí)行“讀引腳”。下面通過實(shí)例說明這一問題。

以匯編指令ORL P2, A為例，它相當(dāng)于C語言的P2=P2|ACC或P2|=ACC指令。現(xiàn)假設(shè)在P2.0引腳接有一個(gè)開關(guān)，執(zhí)行程序之前先合上該開關(guān)使P2.0引腳接地，然后依次執(zhí)行：

其中，最后的while（1）相當(dāng)于匯編語言指令JMP $，它使程序執(zhí)行到該位置后進(jìn)入死循環(huán)，以便觀察單片機(jī)接口狀態(tài)。上述語句執(zhí)行后，P2引腳輸出應(yīng)為0x77（0111 0111）還是0x76（0111 0110）呢？

實(shí)際情況是，如果開關(guān)仍然是合上的，通過Proteus仿真軟件可觀察到P2引腳狀態(tài)為0x76；如果開關(guān)是斷開的，則P2引腳狀態(tài)變?yōu)?x77。顯然，對(duì)于P2=P2|ACC這樣的“讀—改—寫”指令，CPU執(zhí)行的是“讀鎖存器”。這是因?yàn)槿绻恰白x引腳”，則所讀取的P2將為0x32而不是0x33，最終結(jié)果將為0x76而不會(huì)在斷開開關(guān)時(shí)變?yōu)?x77。

可見，CPU執(zhí)行的是“讀鎖存器”而非“讀引腳”，這樣可避免此前輸出到“引腳”的值可能被外部改變的情況。“讀鎖存器”可確保讀取的是此前輸出的原始值，而不是輸出后被外部改變過的值。

又如，指令MOV A, P1，相當(dāng)于C語言的ACC=P1，CPU顯然將發(fā)出“讀引腳”信號(hào)。仍假設(shè)運(yùn)行程序之前開關(guān)是合上的，P2.0接地，依次執(zhí)行下述語句：

觀察單片機(jī)P2引腳，可知其狀態(tài)為0x76，且斷開開關(guān)后仍為0x76。可見，對(duì)于ACC=P2，CPU執(zhí)行的是“讀P2引腳”上的0x32，而不是“讀P2鎖存器”中的0x33。

對(duì)于P0～P3端口的“讀/寫”操作還應(yīng)注意，由于初始上電時(shí)它們?nèi)勘粚懭搿?”，故可以不用初始化它們而直接讀取它們的外部數(shù)據(jù)。但如果它們?cè)敵鲞^“0”，之后又要逆向讀入外部數(shù)據(jù)，此時(shí)則要在相應(yīng)端口位上先輸出“1”。

STC15特殊功能寄存器與高128B RAM共用相同的地址，都使用80H～FFH。訪問特殊功能寄存器必須用直接尋址指令。STC15系列單片機(jī)特殊功能寄存器如表1-4所示。由表1-4可知，相較于傳統(tǒng)型8051單片機(jī)，STC15特殊功能寄存器被大量擴(kuò)充，這也意味著其功能相較于傳統(tǒng)8051單片機(jī)有了顯著增強(qiáng)。