高性能8051单片机并行三总线与复合功能端口操作技术

STC15系列单片机与传统8051一样，具有并行三总线数据传输功能，实现三总线并行传输数据，因此，可外部扩展并行总线的存储器和端口。

1.并行三总线功能

STC15W4K32S4系列单片机的端口都具有通用I/O口功能，并且40引脚以上的芯片，其P0、P2、P4还具有并行三总线数据传输功能，通过这三个端口可实现对外部扩展数据存储器或端口的访问操作。

1）P0口：STC15系列单片机使用P0口作分时复用，分时作为低8位地址总线和数据总线。当要使用并行总线访问外部扩展的存储器时，需要使用MOVX指令，该指令会自动激活CPU控制器输出控制信号，按照并行三总线时序工作，即先把P0口作低8位（A0～A7）地址总线，输出指定地址；然后作为数据总线（D0～D7），对指定地址进行读写操作，从而完成一次对外部并行总线存储器或端口的数据访问操作。

在使用并行三总线访问外部存储器或端口期间，CPU会自动向P0口的锁存器写入FFH，因此对用户而言，P0口作为地址/数据分时复用总线时是一个真正的三态双向口。

2）P2口：STC15系列单片机使用P2口作为高8位地址总线用。当需要采用并行三总线访问外部扩展的存储器时，执行MOVX指令后，自动激活CPU输出控制信号，由P2口配合输出高8位（A15～A8）地址总线，从而完成低8位地址、高8位地址的同步输出，实现对指定16位地址存储器单元的访问操作。

3）P4口：STC15系列单片机使用P4口的ALE/P4.5、RD/P4.4、WR/P4.2作为控制线。当使用MOVX指令操作外部存储器或端口时，CPU控制器自动在合适的时间内输出ALE地址锁存信号、RD读信号和WR写信号，完成对外部地址单元的访问。

2.I/O口的第二功能

STC15W4K32S4系列单片机最多有8个I/O端口，每个端口除可作通用I/O口使用外，均具有一种或多种第二功能。在表2-7中列出了STC15W4K32S4单片机的P3、P4口常用的第二功能定义。当端口用作第二功能使用时，具有输入和输出两类第二功能信号。使用I/O口的第二功能时，需要使用相应的特殊功能寄存器进行设置，即可在对应I/O口线上输入/输出的第二功能信号。

表2-7 STC15W4K32S4的一部分第二功能口

单片机的I/O口无论是作为通用输入口还是作为第二功能输入口，相应位的锁存器和“第二功能信号”输出端都必须保持高电平。当用I/O口输出较大的驱动电流时，应外接小一些的上拉电阻。

3.准双向口和双向口的区别(www.xing528.com)

“准双向口”实际上不是真正的双向口，真正的双向口不需要任何预操作即可直接读/写端口。

1）准双向口一般只能用于数字量输入/输出，输入时为弱上拉状态，端口只有高或低两种状态。

2）双向口可用于数字量输入/输出和模拟信号的输入/输出，模拟输入时，端口通过方向控制设置为高阻输入状态，即双向口有高、低或高阻三种状态，例如P0口作地址/数据总线用时就是如此。

3）准双向口作输入用时，需要先向锁存器写1；而双向口则不需要，双向口能自动完成三态的转换。

4）当在初始状态和复位状态下时，准双向口为1状态，而双向口为高阻状态。

4.端口的操作功能

单片机的并行口都具有写端口操作（输出）、读端口操作（输入）和“读→修改→写”端口操作功能。读端口指令实际上分为读锁存器和读端口引脚状态两种。“读→修改→写”指令用来读锁存器Q端的信号，而不是读引脚状态，其操作是读入一个锁存器的值后，可能进行修改，然后重新写进锁存器中。当指令中的目的操作数是端口或端口的某位时，常使用的指令见表2-8。

表2-8 I/O端口常用指令

当执行“读→修改→写”这类指令时，“读锁存器”信号把缓冲器2打开，使锁存器Q端的数据送到内部总线上。这时锁存器Q端上的数据实际上与引脚处的数据是一致的，这类指令实现了“先读端口，再对读入的数据进行修改操作，然后再写到端口上”的功能。例如：

这些指令的功能就是先把P0口锁存器Q端上的数据读入CPU，然后把读入的数据与累加器A中的数据按位进行逻辑“与”操作（即对读入的数据作修改），最后把操作结果写回到P0口引脚上。