掌握单片机核心技术：CPU、ALU与寄存器详解

单片机是一种微型计算机，其核心是微处理器，主要特点是集成度高、体积小、功耗低，广泛应用于各种嵌入式系统中。本资源文档详细介绍了单片机的关键知识点，主要包括以下几个方面： 1. **CPU 字长**： - 单片机CPU 的字长通常有8位、16位和32位等不同规格，这决定了在同一时刻能够处理的二进制位数。字长越长，处理能力越强，但对硬件成本和复杂性也有所增加。 2. **算术逻辑单元 (ALU)**： - ALU 是单片机中的核心部件，负责基本的算术运算和逻辑操作，如加减乘除等，8位ALU 可一次处理8位二进制数。 3. **寄存器**： - 单片机中包含多个工作寄存器（如R0-R7），其中R0和R1有特殊用途。工作寄存区分为0-3区，如PSW寄存器可以控制状态标志位，而数据指针DPTR用于存放外部RAM地址。 4. **特殊功能寄存器**： - 例如ACC寄存器既是ALU也是通用寄存器，用于存储数据或中间计算结果。寄存器B用于乘除运算，PSW寄存器则包含各种标志位。堆栈指针SP用于管理堆栈，程序计数器PC记录当前指令地址。 5. **存储器容量**： - 单片机的存储器包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。ROM主要存放固定不变的程序代码，分为内部ROM（最大64KB）和外部ROM（可扩展至60KB）。RAM用于临时存储数据，包括内部RAM（256B）和堆栈区域（30H~7FH）。 6. **指令集与操作**： - 内部ROM包含了基本的指令集，如复位时PC会自动跳转到0000H。中断处理机制涉及内部和外部ROM的访问，以及程序的转移和子程序调用。 7. **中断系统**： - 单片机支持中断处理，中断向量地址范围根据不同的ROM类型有所不同。中断可用于响应外部事件，确保系统的实时性和灵活性。 8. **存储器地址结构**： - 地址编码方式区分了内部和外部存储器，以及堆栈和数据区的不同作用。地址长度决定了最大可管理的内存容量。 9. **堆栈机制**： - 堆栈是单片机中一种后进先出的数据结构，用于临时存储信息并在中断或函数调用时保持现场。堆栈指针SP是管理堆栈的重要寄存器。 10. **特殊功能寄存器(SFR)**： - 单片机中有一部分固定的特殊功能寄存器（SFR），它们专门用于实现特定功能，如定时器、中断控制器等，这些区域通常被总线控制，不能像普通RAM那样直接访问。 通过学习和理解这些知识点，可以更好地掌握单片机的工作原理，进行程序设计和硬件接口开发。