mcs_51

尚未实现

说明

本目录主要用于实现MCS-51模拟器。对于非嵌入式平台可采用ucsim工具，本目录也参考其实现相应功能。

编译器/开发环境

• Keil C51:MCS-51 集成开发环境。
• SDCC：支持MCS-51的编译器。
• mcu8051ide:MCS-51 集成开发环境,采用SDCC，支持模拟器，支持外设（如LED显示）。

编译器推荐使用SDCC，可采用部分较新的C语言特性。

模型

注意：此章节的说明适用于SDCC,不适用于Keil C51。

地址空间

• 内部RAM地址空间：__data、__idata
• 外部RAM地址空间:__xdata、__pdata
• 程序ROM地址空间:__code

内存模型

内存模型只影响默认的变量分配（如参数与局部变量），若用户指定变量存储位置，则不受影响。

极简模型

• 128字节RAM(只可直接寻址)
• 128字节SFR(只可直接寻址)
• ROM空间不限（小于64KB）

此模型没有特定的编译器选项，可使用--model-small --iram-size 128指定此模型。

model-small

• 256字节RAM（高128字节需要间接寻址,低128字节可直接寻址也可间接寻址）
• 128字节SFR(只可直接寻址)
• ROM空间不限（小于64KB）

可使用--model-small --iram-size 256指定此模型。

model-medium

• 256字节RAM（高128字节需要间接寻址,低128字节可直接寻址也可间接寻址）
• 256字节外部RAM(也可小于256字节)
• 128字节SFR(只可直接寻址)
• ROM空间不限（小于64KB）

可使用--model-medium --xram-size 外部RAM字节数指定此模型。

model-large

• 256字节RAM（高128字节需要间接寻址,低128字节可直接寻址也可间接寻址）
• 64KB外部RAM(可小于64KB)
• 128字节SFR(只可直接寻址)
• ROM空间不限（小于64KB）

可使用--model-large --xram-size 外部RAM字节数指定此模型。

model-huge

• 256字节RAM（高128字节需要间接寻址,低128字节可直接寻址也可间接寻址）
• 64KB外部RAM(可小于64KB)
• 128字节SFR(只可直接寻址)
• ROM空间不限（大于64KB，ROM空间被分为两块，0-0x7FFF的映射不可改变,0x8000-0xFFFF可通过某个SFR切换映射关系以突破64KB限制）

可使用--model-huge --xram-size 外部RAM字节数指定此模型。

基础外设(8031/8051外设)

MCS-51的经典外设如下:

• 定时器：至少2个16位定时器。
• 串口:具有一个串口外设。

对于各种基于8051内核的单片机而言，或许有更多类型的外设，但不在此章节描述。

串口

寄存器概述

名称	SFR地址	说明
SCON	98H	串口控制
PCON	87H	电源控制
IE	A8H	中断使能
IP	B8H	中断优先级
SBUF	99H	串口缓冲，写入/读取此寄存器表示发送/接收数据

SCON

名称	位(相对与寄存器)	说明
SM0	7	与SM1共同选择工作模式。
SM1	6	与SM0共同选择工作模式。模式0=同步位移模式，模式1=8位UART(波特率可变)，模式2=9位UART，模式3=9位UART(波特率可变)。可变波特率时由定时器决定波特率。
SM2	5	在工作模式2与3时，选择多机通信还是单机通信，SM2=1时选择多机模式，SM2=0时选择双机模式。模式1需要清0。多机模式下，只接收RB8=1的地址数据。
REN	4	接收使能。REN=1时允许接收。
TB8	3	发送数据第9位。
RB8	2	接收数据第9位。
TI	1	发送中断请求。TI=1时有中断请求。
RI	0	接收中断请求。RI=1时有中断请求。

注意:

• 双机（一对一）模式下,SM2必须清零。
• 多机(一主多从)模式下,主机发送地址数据时,SM2必须置位,接收数据时SM2必须清零，从机必须先将SM2置位接收地址数据，当接收到正确的地址后，从机才可以将SM2清零接收普通数据。

PCON

名称	位(相对于寄存器)	说明
SMOD	7	SMOD=1，波特率加倍。

注意:

• 只描述串口相关位

IE

名称	位(相对于寄存器)	说明
EA	7	全局中断使能。EA=1全局开中断。
ES	4	串口中断使能。ES=1使能串口中断。

注意:

• 只描述串口相关位

IP

名称	位(相对于寄存器)	说明
PS	4	串口中断优先级。PS=1时串口为高优先级中断。

注意:

• 只描述串口相关位

SBUF

8位串口数据。写入代表发送数据，读取表示接收数据。

外部中断与定时器0/1

寄存器概述

名称	SFR地址	说明
TCON	88H	定时器/计数器控制
TMOD	89H	定时器/计数器模式控制
TL0	8AH	定时器0低8位
TL1	8BH	定时器1低8位
TH0	8CH	定时器0高8位
TH1	8DH	定时器1高8位
IE	A8H	中断使能
IP	B8H	中断优先级

TCON

名称	位(相对于寄存器)	说明
TF1	7	定时器1溢出标志。当中断过程结束时自动清0。
TR1	6	定时器1运行控制。
TF0	5	定时器0溢出标志。当中断过程结束时自动清0。
TR0	4	定时器0运行控制。
IE1	3	外部中断1标志。当中断过程结束时自动清0(边沿触发时)。
IT1	2	外部中断1类型控制。1=下降沿，0=低电平。
IE0	1	外部中断0标志。当中断过程结束时自动清0(边沿触发时)。
IT0	0	外部中断0类型控制。1=下降沿，0=低电平。

TMOD

名称	位(相对于寄存器)	说明
G1	7	定时器1门控位。1=定时器由TR1与INT1引脚(高电平有效)共同控制(与)，0=定时器由TR1控制。
CT1	6	定时器1功能选择位。1=计数器(对外部信号脉冲计数)，0=定时器(对时钟信号计数)。
M11	5	定时器1工作模式位1,与M10共同选择工作模式。
M10	4	定时器1工作模式位0,与M11共同选择工作模式。0=13位定时器/计数器,1=16位定时器/计数器,2=8位自动重装载定时器/计数器,3=两个8位定时器/计数器。
G0	3	定时器0门控位。1=定时器由TR0与INT0引脚(高电平有效)共同控制(与)，0=定时器由TR0控制。
CT0	2	定时器0功能选择位。1=计数器(对外部信号脉冲计数)，0=定时器(对时钟信号计数)。
M01	1	定时器0工作模式位1,与M00共同选择工作模式。
M00	0	定时器0工作模式位0,与M01共同选择工作模式。0=13位定时器/计数器,1=16位定时器/计数器,2=8位自动重装载定时器/计数器,3=定时器停止。

TL0

定时器0低八位。

TL1

定时器1低八位。

TH0

定时器0高八位。当工作在工作模式2时，TH0为自动重装载的值。

TH1

定时器1高八位。当工作在工作模式2时，TH1为自动重装载的值。

IE

名称	位(相对于寄存器)	说明
EA	7	全局中断使能。EA=1全局开中断。
ET1	3	定时器1中断使能。1=启用中断。
EX1	2	外部中断1中断使能。1=启用中断。
ET0	1	定时器0中断使能。1=启用中断。
EX0	0	外部中断0中断使能。1=启用中断。

注意:

• 只描述本章节相关位

IP

名称	位(相对于寄存器)	说明
PT1	3	定时器1中断优先级。1=高优先级。
PX1	2	外部中断1中断优先级。1=高优先级。
PT0	1	定时器0中断优先级。1=高优先级。
PX0	0	外部中断0中断优先级。1=高优先级。

注意:

• 只描述本章节相关位

中断

中断号

MCS-51中断地址=(中断号*8)+3,当需要执行中断过程时需要跳到中断地址。

名称	中断号	说明
IE0	0	外部中断0
TF0	1	定时器0
IE1	2	外部中断1
TF1	3	定时器1
SI0	4	串口0中断

注意：

• 地址0为复位时跳转的地址(类似其它架构的复位中断)，一般在此放一条长跳转指令。

中断优先级

中断优先级由相应寄存器(IP)设置。

最终的优先级顺序：

• 高优先级中断高于低优先级中断。
• 同一级优先级中断的执行顺序由硬件扫描顺序决定。

中断执行规则：

• 中断不能被低优先级/同一优先级中断打断。
• 高优先级中断可打断低优先级中断。

IO端口

名称	sfr地址	说明
P0	80H	此IO端口可位寻址,即单独对某一个引脚操作。
P1	90H	此IO端口可位寻址,即单独对某一个引脚操作。
P2	A0H	此IO端口可位寻址,即单独对某一个引脚操作。
P3	B0H	此IO端口可位寻址,即单独对某一个引脚操作。

8位数据总线

P0口可作为8位数据总线。

16位地址总线

P0口可复用为16位地址总线低8位。

P2口可复用为16地址总线的高8位。

特殊功能复用

功能	位地址	说明
RD	B7H	P3口引脚7
WR	B6H	P3口引脚6
T1	B5H	P3口引脚5
T0	B4H	P3口引脚4
INT1	B3H	P3口引脚3
INT0	B2H	P3口引脚2
TXD	B1H	P3口引脚1
RXD	B0H	P3口引脚0

80C51增强功能

PCON 增强功能

PCON的SFR地址为87H。

名称	位(相对于寄存器)	说明
GF1	3	通用标志1，由用户决定用途。
GF0	2	通用标志2，由用户决定用途。
PD	1	掉电模式。1=进入掉电模式。由复位清除。
IDL	0	空闲模式标志。1=空闲模式，当有中断/复位发生时清除。

注意：

• 只描述增强的功能。

8032/8052外设

除了基础外设之外,8032/8052新增如下功能：

• 定时器2

注意：本章节只描述新增的功能。

定时器2

寄存器概览

名称	sfr地址	说明
T2CON	C8H	定时器/计数器2控制器寄存器
RCAP2L	CAH	捕获/重装载值低8位
RCAP2H	CBH	捕获/重装载值高8位
TL2	CCH	定时器2低8位
TH2	CDH	定时器2高8位
IE	A8H	中断使能
IP	B8H	中断优先级

T2CON

名称	位(相对于寄存器)	说明
TF2	7	定时器2溢出标志
EXF2	6	通过T2EX的负跳变触发捕获/重装时置位，将触发定时器2中断（若使能了定时器2中断）。
RCLK	5	接收时钟。1=替代定时器1作为串口接收时钟。
TCLK	4	发送时钟。1=替代定时器1作为发送接收时钟。
EXEN2	3	定时器外部使能。0=忽略T2EX引脚，1=当未被作为串口时钟时，由T2EX引脚触发捕获/重装载。
TR2	2	定时器2运行控制。
CT2	1	定时器2功能选择位。1=计数器(对外部信号脉冲计数)，0=定时器(对时钟信号计数)。
CPRL2	0	定时器2捕获/重装控制。当定时器2作为串口时钟时此位被忽略。0=当定时器溢出/T2EX负跳变时自动重装，1=当T2EX负跳变时捕获（若使能了EXEN2）。

RCAP2L

捕获/重装载值低8位

RCAP2H

捕获/重装载值高8位

TL2

定时器2低8位

TH2

定时器2高8位

IE

名称	位(相对于寄存器)	说明
EA	7	全局中断使能。EA=1全局开中断。
ET2	5	定时器2中断使能。1=启用中断。

注意:

• 只描述本章节相关位

IP

名称	位(相对于寄存器)	说明
PT2	5	定时器2中断优先级。1=高优先级。

注意:

• 只描述本章节相关位

中断

中断号

MCS-51中断地址=(中断号*8)+3,当需要执行中断过程时需要跳到中断地址。

名称	中断号	说明
TF2	5	定时器2

IO端口

特殊功能复用

功能	位地址	说明
T2EX	91H	P1口引脚1
T2	90H	P1口引脚0

注意：

• 只描述新增的特殊功能复用。

指令表

指令	   汇编				字节		时钟周期数（针对原版MCS-51,不针对1T8051）
0x00	NOP					1		12
0x01	AJMP addr			2		24
0x02	LJMP addr			3		24
0x03	RR A				1		12
0x04	INC A				1		12
0x05	INC addr			2		12
0x06	INC @R0				1		12
0x07	INC @R1				1		12
0x08	INC R0				1		12
0x09	INC R1				1		12
0x0a	INC R2				1		12
0x0b	INC R3				1		12
0x0c	INC R4				1		12
0x0d	INC R5				1		12
0x0e	INC R6				1		12
0x0f	INC R7				1		12
0x10	JBC bit,addr		3		12
0x11	ACALL addr			2		24
0x12	LCALL addr			3		24
0x13	RRC A				1		12
0x14	DEC A				1		12
0x15	DEC addr			2		12
0x16	DEC @R0				1		12
0x17	DEC @R1				1		12
0x18	DEC R0				1		12
0x19	DEC R1				1		12
0x1a	DEC R2				1		12
0x1b	DEC R3				1		12
0x1c	DEC R4				1		12
0x1d	DEC R5				1		12
0x1e	DEC R6				1		12
0x1f	DEC R7				1		12
0x20	JB bit,addr			3		24
0x21	AJMP addr			2		24
0x22	RET					1		24
0x23	RL A				1		12
0x24	ADD A,#data			2		12
0x25	ADD A,addr			2		12
0x26	ADD A,@R0			1		12
0x27	ADD A,@R1			1		12
0x28	ADD A,R0			1		12
0x29	ADD A,R1			1		12
0x2a	ADD A,R2			1		12
0x2b	ADD A,R3			1		12
0x2c	ADD A,R4			1		12
0x2d	ADD A,R5			1		12
0x2e	ADD A,R6			1		12
0x2f	ADD A,R7			1		12
0x30	JNB bit,addr		3		12(?)
0x31	ACALL addr			2		24
0x32	RETI				1		24
0x33	RLC A				1		12
0x34	ADDC A,#data		2		12
0x35	ADDC A,addr			2		12
0x36	ADDC A,@R0			1		12
0x37	ADDC A,@R1			1		12
0x38	ADDC A,R0			1		12
0x39	ADDC A,R1			1		12
0x3a	ADDC A,R2			1		12
0x3b	ADDC A,R3			1		12
0x3c	ADDC A,R4			1		12
0x3d	ADDC A,R5			1		12
0x3e	ADDC A,R6			1		12
0x3f	ADDC A,R7			1		12
0x40	JC addr				2		24
0x41	AJMP addr			2		24
0x42	ORL addr,A			2		12
0x43	ORL addr,#data		3		24
0x44	ORL A,#data			2		12
0x45	ORL A,addr			2		12
0x46	ORL A,@R0			1		12
0x47	ORL A,@R1			1		12
0x48	ORL A,R0			1		12
0x49	ORL A,R1			1		12
0x4a	ORL A,R2			1		12
0x4b	ORL A,R3			1		12
0x4c	ORL A,R4			1		12
0x4d	ORL A,R5			1		12
0x4e	ORL A,R6			1		12
0x4f	ORL A,R7			1		12
0x50	JNC addr			2		24
0x51	ACALL addr			2		24
0x52	ANL addr,A			2		12
0x53	ANL addr,#data		3		24
0x54	ANL A,#data			2		12
0x55	ANL A,addr			2		12
0x56	ANL A,@R0			1		12
0x57	ANL A,@R1			1		12
0x58	ANL A,R0			1		12
0x59	ANL A,R1			1		12
0x5a	ANL A,R2			1		12
0x5b	ANL A,R3			1		12
0x5c	ANL A,R4			1		12
0x5d	ANL A,R5			1		12
0x5e	ANL A,R6			1		12
0x5f	ANL A,R7			1		12
0x60	JZ addr				2		24
0x61	AJMP addr			2		24
0x62	XRL addr,A			2		12
0x63	XRL addr,#data		3		24
0x64	XRL A,#data			2		12
0x65	XRL A,addr			2		12
0x66	XRL A,@R0			1		12
0x67	XRL A,@R1			1		12
0x68	XRL A,R0			1		12
0x69	XRL A,R1			1		12
0x6a	XRL A,R2			1		12
0x6b	XRL A,R3			1		12
0x6c	XRL A,R4			1		12
0x6d	XRL A,R5			1		12
0x6e	XRL A,R6			1		12
0x6f	XRL A,R7			1		12
0x70	JNZ addr			2		24
0x71	ACALL addr			2		24
0x72	ORL C,addr			2		24
0x73	JMP @A+DPTR			1		24
0x74	MOV A,#data			2		12
0x75	MOV addr,#data		3		24
0x76	MOV @R0,#data		2		12
0x77	MOV @R1,#data		2		12
0x78	MOV R0,#data		2		12
0x79	MOV R1,#data		2		12
0x7a	MOV R2,#data		2		12
0x7b	MOV R3,#data		2		12
0x7c	MOV R4,#data		2		12
0x7d	MOV R5,#data		2		12
0x7e	MOV R6,#data		2		12
0x7f	MOV R7,#data		2		12
0x80	SJMP addr			2		24
0x81	AJMP addr			2		24
0x82	ANL C,addr			2		24
0x83	MOVC A,@A+PC		1		24
0x84	DIV AB				1		48
0x85	MOV addr,addr		3		24
0x86	MOV addr,@R0		2		24
0x87	MOV addr,@R1		2		24
0x88	MOV addr,R0			2		24
0x89	MOV addr,R1			2		24
0x8a	MOV addr,R2			2		24
0x8b	MOV addr,R3			2		24
0x8c	MOV addr,R4			2		24
0x8d	MOV addr,R5			2		24
0x8e	MOV addr,R6			2		24
0x8f	MOV addr,R7			2		24
0x90	MOV DPTR,#data		3		24
0x91	ACALL addr			2		24
0x92	MOV addr,C			2		24
0x93	MOVC A,@A+DPTR		1		24
0x94	SUBB A,#data		2		12
0x95	SUBB A,addr			2		12
0x96	SUBB A,@R0			1		12
0x97	SUBB A,@R1			1		12
0x98	SUBB A,R0			1		12
0x99	SUBB A,R1			1		12
0x9a	SUBB A,R2			1		12
0x9b	SUBB A,R3			1		12
0x9c	SUBB A,R4			1		12
0x9d	SUBB A,R5			1		12
0x9e	SUBB A,R6			1		12
0x9f	SUBB A,R7			1		12
0xa0	ORL C,/addr			2		24
0xa1	AJMP addr			2		24
0xa2	MOV C,addr			2		12
0xa3	INC DPTR			1		24
0xa4	MUL AB				1		48
0xa5	****************Breakpoint
0xa6	MOV @R0,addr		2		24
0xa7	MOV @R1,addr		2		24
0xa8	MOV R0,addr			2		24
0xa9	MOV R1,addr			2		24
0xaa	MOV R2,addr			2		24
0xab	MOV R3,addr			2		24
0xac	MOV R4,addr			2		24
0xad	MOV R5,addr			2		24
0xae	MOV R6,addr			2		24
0xaf	MOV R7,addr			2		24
0xb0	ANL C,/addr			2		24
0xb1	ACALL addr			2		24
0xb2	CPL bitaddr			2		12
0xb3	CPL C				1		12
0xb4	CJNE A,#data,addr	3		24
0xb5	CJNE A,addr,addr	3		24
0xb6	CJNE @R0,#data,addr	3		24
0xb7	CJNE @R1,#data,addr	3		24
0xb8	CJNE R0,#data,addr	3		24
0xb9	CJNE R1,#data,addr	3		24
0xba	CJNE R2,#data,addr	3		24
0xbb	CJNE R3,#data,addr	3		24
0xbc	CJNE R4,#data,addr	3		24
0xbd	CJNE R5,#data,addr 	3		24
0xbe	CJNE R6,#data,addr	3		24
0xbf	CJNE R7,#data,addr	3		24
0xc0	PUSH addr			2		24
0xc1	AJMP addr			2		24
0xc2	CLR bitaddr			2		12
0xc3	CLR C				1		12
0xc4	SWAP A				1		12
0xc5	XCH A,addr			2		12
0xc6	XCH A,@R0			1		12
0xc7	XCH A,@R1			1		12
0xc8	XCH A,R0			1		12
0xc9	XCH A,R1			1		12
0xca	XCH A,R2			1		12
0xcb	XCH A,R3			1		12
0xcc	XCH A,R4			1		12
0xcd	XCH A,R5			1		12
0xce	XCH A,R6			1		12
0xcf	XCH A,R7			1		12
0xd0	POP addr			2		24
0xd1	ACALL addr			2		24
0xd2	SETB addr			2		12
0xd3	SETB C				1		12
0xd4	DA A				1		12
0xd5	DJNZ addr,addr		3		24
0xd6	XCHD A,@R0			1		12
0xd7	XCHD A,@R1			1		12
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