一、硬件设计？

1.有关存储器概念介绍

RAM（全称是随机存取存储器） 随机存取存储器通常称为随机存取存储器。这种存储器在断电时会丢失其存储内容，因此主要用于存储短时间使用的变量或程序。它的优点是可以随时读写，而且速度非常快。它通常用作操作系统或其他正在运行的程序的临时数据存储介质。

ROM（全称是Read-Only Memory）只读存储器，通常称为只读存储器，是一种只能读出以前存储的数据的固态半导体存储器。与随机存取存储器不同，它可以快速、轻松地重写并存储在其中。数据。其优点是存储的数据稳定，断电后存储的数据不会丢失。

EPROM（全称是Erasable Programmable Read-Only Memory）是一种可重写存储器，断电时其内容不会丢失。换句话说，它是非易失性的。它通过EPROM编程器进行编程，它可以提供比正常工作电压更高的电压来对EPROM进行编程。一旦编程，EPROM 只能通过暴露在强紫外线下才能擦除。为了擦除，EPROM陶瓷封装有一个小的石英窗口。这种石英窗通常用不透明胶带覆盖。擦除时，将胶带撕下，然后置于强紫外线下照射约20分钟。

EEPROM（全称Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）是一种电可擦除可编程只读存储器，其内容在断电时不会丢失。一般情况下，EEPROM与EPROM一样是只读的。当需要写入时，可在指定引脚上施加高电压进行写入或擦除，其擦除速度极快。通常EEPROM芯片分为两种类型：串行EEPROM和并行EEPROM。读写串行EEPROM 时，数据输入/输出通过2 线、3 线、4 线或SPI 总线接口进行，而并行EEPROM 数据输入/输出则通过并行总线进行。

FLASH闪存结合了ROM和RAM的优点。它不仅具有电可擦除可编程(EEPROM)的性能，而且断电时也不会丢失数据。同时可以快速读取数据。因此，当今大多数微控制器都集成了这种存储器。并且由于FLASH的成本远低于EEPROM（又称E2PROM），因此常常会在微控制器中集成更大的FLASH存储器供用户使用。在单片机的应用中，开发调试成功后的应用程序往往存放在程序存储器中，而FLASH存储器是一种理想的程序存储器。

FRAM（全称是Ferroelectric Random Access Memory）铁电随机存储器常被称为铁电存储器。这种存储器的核心技术是铁电晶体材料。这种特殊材料使得铁电存储器也具有随机存取存储器（RAM）。以及非易失性存储器的特性。

根据存储器是否位于微控制器内部，存储器可以分为片内存储器和片外存储器。以下存储器均为片外存储器。

图1：外部存储器物理图

注：根据存储器与单片机之间的接口是并行还是串行，存储器可分为串行存储器和并行存储器。

2.STC8A8K64S4A12系列单片机片内存储器介绍

STC8A8K64S4A12系列单片机具有（8192+256）字节（为了方便描述通常称8K字节）数据存储器、存储空间为16KB~64KB的FLASH程序存储器、存储空间为4KB的E2PROM存储器至48KB。如下表所示。

表1：STC8A8K64S4A12系列微控制器片上存储器

序列号

单片机型号

静态随机存储器

闪光

可编程只读存储器

评论

1

STC8A8K08S4A12

8K字节

8K字节

56K字节

具有模拟功能

2

STC8A8K16S4A12

8K字节

16K字节

48K字节

具有模拟功能

3

STC8A8K24S4A12

8K字节

24K字节

40K字节

具有模拟功能

4

STC8A8K32S4A12

8K字节

32K字节

32K字节

具有模拟功能

5

STC8A8K40S4A12

8K字节

40K字节

24K字节

具有模拟功能

6

STC8A8K48S4A12

8K字节

48K字节

16K字节

具有模拟功能

7

STC8A8K56S4A12

8K字节

56K字节

8K字节

具有模拟功能

8

STC8A8K60S4A12

8K字节

60K字节

4K字节

具有模拟功能

9

STC8A8K64S4A12

8K字节

64K字节

- -

具有模拟功能

SRAM和DRAM的区别

SRAM（全称是Static Random Access Memory）静态随机存储器常被称为静态存储器。所谓“静态”，就是指只要通电，这块内存中存储的数据就可以一直保持不变。

DRAM（全称是Dynamic Random Access Memory）动态随机存取存储器通常被称为动态存储器。所谓“动态”，是指这种存储器需要每隔一段时间刷新一次、充电一次，否则内部数据就会消失。

SRAM和DRAM都是RAM存储器，断电后所有存储的数据都会丢失。 SRAM的优点是只需要刷新和充电一次，而DRAM需要每隔一段时间刷新和充电一次。 SRAM的缺点是与DRAM相比，集成度较低、功耗较高、尺寸较大、价格较高。

注：STC8A8K64S4A12 微控制器集成了片上SRAM。

STC8A8K64S4A12系列微控制器片上SRAM

与程序存储器相对应的另一种类型的存储器称为数据存储器。数据存储器可以在操作过程中临时存储数据、中间结果、缓冲区和标志位。数据存储器一般选用RAM来存储数据。

STC8A8K64S4A12系列单片机的片内RAM类型为静态存储器SRAM。片上SRAM的大小为(8192+256)字节。 （8192+256）字节SRAM在物理上和逻辑上分为2个地址空间：内部RAM（256字节）和内部扩展RAM（8192字节）。

STC8A8K64S4A12系列单片机的256字节内部RAM分为三部分：低128字节RAM（兼容传统8051）、高128字节RAM（Intel在8052中扩展了高128字节RAM）和特殊功能寄存器区域。高128字节RAM和特殊功能寄存器区域看似共享相同的地址范围，但它们在物理上是独立的，使用时通过不同的寻址方式来区分。如下图所示。

图2：STC8A8K64S4A12系列单片机内部RAM分配示意图

注：直接寻址、间接寻址、立即寻址是CPU通过总线与内存交互时，不同交互方式产生的三个概念词。我这里就不详细介绍了。学过汇编的同学很容易理解它们之间的区别。

STC8A8K64S4A12系列单片机除了集成256字节SRAM外，还集成了8192字节SRAM（通常称为内部扩展RAM）。地址范围为：0000H~1FFFH。访问内部扩展RAM的方法与传统8051单片机访问外部扩展RAM的方法相同。但STC8A8K64S4A12系列单片机对内部扩展RAM的访问不会影响P0口、P2口、WR引脚、RD引脚和ALE引脚。

STC8A8K64S4A12系列单片机的片内扩展RAM是否可以访问是由辅助寄存器的B1位控制的，如下图所示。

图3：辅助寄存器AUXR

注：一般情况下，EXTRAM 位默认为0，这允许使用逻辑上位于片外、物理上位于片上的扩展SRAM。

STC8A8K64S4A12系列微控制器具有片上E2PROM。在项目应用中，经常有一些非常重要的数据，在断电时不需要丢失。这些数据需要保存在非易失性存储器中。这些非易失性存储器可以是微控制器内部的非易失性存储器，也可以是微控制器外部的非易失性存储器。 STC8A8K64S4A12系列微控制器在片上集成了不同容量的E2PROM（STC8A8K64S4A12没有片上E2PROM）。它与程序空间分离，可擦写10万次以上。用户可以用它来存储一些重要的数据，断电时也不会丢失。

STC8A8K64S4A12系列单片机的片上E2PROM以扇区为单位运行，每个扇区包含512字节。使用片上E2PROM时，建议同时修改的数据放在同一扇区。不同时间需要修改的数据不应该放在同一个扇区。每个扇区不必都是满的。

表2：STC8A8K64S4A12系列单片机片内E2PROM空间大小及地址

序列号

单片机型号

可编程只读存储器

扇区数量

E2PROM起始扇区首地址

E2PROM结束扇区结束地址

评论

1

STC8A8K08S4A12

56K字节

112

0000小时

DFFFh

这里E2PROM起始扇区的首地址和结束扇区的结束地址是用IAP字节读取的。 （使用MOVC指令读取时地址不同）

2

STC8A8K16S4A12

48K字节

96

0000小时

好朋友

这里E2PROM起始扇区的首地址和结束扇区的结束地址是用IAP字节读取的。 （使用MOVC指令读取时地址不同）

3

STC8A8K24S4A12

40K字节

80

0000小时

9FFF小时

这里E2PROM起始扇区的首地址和结束扇区的结束地址是用IAP字节读取的。 （使用MOVC指令读取时地址不同）

4

STC8A8K32S4A12

32K字节

64

0000小时

7FFF小时

这里E2PROM起始扇区的首地址和结束扇区的结束地址是用IAP字节读取的。 （使用MOVC指令读取时地址不同）

5

STC8A8K40S4A12

24K字节

48

0000小时

5FFF小时

这里E2PROM起始扇区的首地址和结束扇区的结束地址是用IAP字节读取的。 （使用MOVC指令读取时地址不同）

6

STC8A8K48S4A12

16K字节

32

0000小时

3FFF小时

这里E2PROM起始扇区的首地址和结束扇区的结束地址是用IAP字节读取的。 （使用MOVC指令读取时地址不同）

7

STC8A8K56S4A12

8K字节

16

0000小时

1FFF小时

这里E2PROM起始扇区的首地址和结束扇区的结束地址是用IAP字节读取的。 （使用MOVC指令读取时地址不同）

8

STC8A8K60S4A12

4K字节

8

0000小时

0FFF小时

这里E2PROM起始扇区的首地址和结束扇区的结束地址是用IAP字节读取的。 （使用MOVC指令读取时地址不同）

注：STC8A8K64S4A12 微控制器的E2PROM 大小可以在下载的软件中配置。用户应该知道分配了多少E2PROM存储空间，相应的FLASH存储空间会减少多少。

STC8A8K64S4A12单片机中配置的E2PROM是从FLASH空间的高位存储区规划到低位存储区的。配置方法如下图所示。

图4：STC-ISP下载接口E2PROM配置（适用于STC8A8K64S4A12）

STC8A8K64S4A12系列单片机中FLASH空白区域的填充值是可以配置的。填充值可以是FF或者00。下载程序到单片机时可以按照下图进行。

图5：STC-ISP 下载接口选项说明

注：填充值建议选择FF。 （默认选择也是FF）

二、软件设计

1.片内存储器寄存器汇集

STC8A8K64S4A12系列单片机在操作片上存储器时使用8个寄存器，如下表所示：

表3：STC8A8K64S4A12系列片上存储器操作中使用的寄存器汇总

序列号

注册名称

读/写

功能说明

1

辅助接收器

读/写

辅助寄存器

2

IAP_数据

读/写

IAP数据寄存器

3

IAP_CMD

读/写

IAP命令寄存器

4

IAP_TRIG

读/写

IAP触发寄存器

5

IAP_CONTR

读/写

IAP控制寄存器

6

IAP_地址

读/写

IAP地址寄存器

7

IAP_ADDRL

读/写

IAP地址寄存器

注意：在操作STC8A8K64S4A12 系列单片机的片上E2PROM 时，必须仔细定义操作地址（即ISP/IAP 地址寄存器的值），以避免操作到不适当或无效的区域。

2.寄存器解析

2.1.IAP命令寄存器IAP_CMD

IAP命令寄存器IAP_CMD的CMD0位和CMD1位的组合用于选择用户应用程序区域的操作模式。

图6：IAP命令寄存器IAP_CMD

2.2.IAP触发寄存器IAP_TRIG

IAP触发寄存器IAP_TRIG：用于触发对用户应用区域的读、写、擦除操作。每次执行读、写或擦除操作时，必须先使能IAPEN 位（即将IAPEN 位设置为1），然后向IAP_TRIG 寄存器写入0x5A，再写入0xA5，这样操作命令才会采取影响。

图7：IAP命令触发寄存器

2.3.IAP控制寄存器IAP_CONTR

IAP控制寄存器IAP_CONTR主要用于配置用户应用区读、写、擦除操作时的功能选择。 IAPEN 是主操作开关。 SWBS 位和SWRST 位一起使用来控制软件复位和启动。在执行程序区，CMD_FAIL位用于指示操作是否成功。如果不成功，会自动设置为1（需要软件清零）。

图8：ISP/IAP控制寄存器

注：STC8A8K64S4A12 系列微控制器建议针对不同系统时钟设置等待时间。用户应该知道，等待时间是由硬件自动完成的，不需要用户在软件中添加额外的软件延迟。另外，如果用户使用MOVC指令进行读操作，CPU不需要等待时间。

3.片内EEPROM读写 - 单个字节（STC8A8K32S4A12）

注：本节实验源码是在“实验2-8-1：串口1收发实验（P3.0和P3.1）”的基础上修改的。本节对应的实验源码为：《实验2-11-1：片内EEPROM读写——单字节（STC8A8K32S4A12）》。

3.1.工程需要用到的c文件

本例所需的c文件如下表所示。项目需要添加下表中的c文件。

表4：实验所需的c文件

序列号

文件名

后缀

功能说明

1

串口

.c

包含与用户uart相关的用户自定义函数

2

EEPROM

.c

与E2PROM相关的用户定义函数

3

延迟

.c

包含用户定义的延迟功能

3.2.头文件引用和路径设置

需要引用的头文件

#include 'delay.h' #include 'uart.h' #include 'eeprom.h' 需要包含的头文件路径

本例中需要包含的头文件路径如下：

表5：头文件包含路径

序列号

小路

描述

1

…\ 来源

uart.h、eeprom.h和delay.h头文件都在这个路径中，所以必须包含它们

2

…\用户

STC8.h头文件就在这个路径下，所以必须包含它

点击MDK中的魔棒，打开项目配置窗口，添加头文件包含路径，如下图所示。

图9：添加头文件包含路径

3.3.编写代码

首先，将用于操作E2PROM外设的函数写入eeprom.c文件中，如下表所示。

表6：E2PROM相关用户函数集合

序列号

函数名

功能说明

1

禁用_EEPROM

禁止对用户应用程序区域进行读、写和擦除操作

2

EEPROM_read_n

在指定地址读取n个字节的数据

3

EEPROM_扇区擦除

擦除指定地址扇区

4

EEPROM_write_n

将n字节数据写入指定地址

关于E2PROM相关的各个用户函数，下面详细给出代码。

程序列表：禁止访问ISP/IAP 功能

/**************************************************** * ************************ * 描述： 禁止访问ISP/IAP * 输入参数： None * 返回值： None ******** ****************************************************** * ****************/无效Disable_EEPROM(无效) { IAP_CONTR=0x00; //给ISP/IAP控制寄存器赋值，IAPEN位为0，禁止ISP/IAP操作IAP_CMD=0x00 ; //清除ISP/IAP命令寄存器位，去除ISP/IAP命令IAP_TRIG=0x00; //清除ISP/IAP命令触发寄存器位，防止ISP/IAP命令意外触发IAP_ADDRH=0x80; //ISP/IAP地址分配寄存器高8位IAP_ADDRL=0x00; //分配ISP/IAP地址寄存器的低8位，指向非EEPROM区域，防止误操作} 程序列表：在指定地址读取n个字节的数据函数

/**************************************************** * ************************** * 说明： 从指定EEPROM 首地址读取n 个字节，放入指定缓冲区* 输入参数： EE_address: 读取DataAddress:EEPROM 的首地址。 Number:读数据缓冲区首地址。读取字节长度*。返回值：无******************************************** ******************************/void EEPROM_read_n(uint16 EE_address,uint8 *DataAddress,uint16 number) { EA=0; //禁用总中断IAP_CONTR |=0x80; //IAPEN位0，允许ISP/IAP操作IAP_CONTR |=0x03; //WT0和WT1位置1，用于设置CPU等待时间IAP_CONTR=0xFB; //WT2位置0，用于设置CPU等待时间IAP_CMD=0x01; //MS0位置1，MS1位置0，对ISP/IAP执行字节读操作do { IAP_ADDRH=EE_address/256; //ISP/IAP地址寄存器的高8位赋值IAP_ADDRL=EE_address % 256; //ISP/IAP地址寄存器低8位赋值IAP_TRIG=0x5A; //ISP/IAP命令触发寄存器赋值为5AH IAP_TRIG=0xA5; //ISP/IAP命令触发给A5H赋值_nop_(); //空命令*DataAddress=IAP_DATA; //读取ISP/IAP数据寄存器的值并发送给指定缓存EE_address++;数据地址++； } while(- -数字);禁用_EEPROM(); //禁止访问ISP/IAP EA=1; //使能总中断}程序列表：擦除指定地址扇区功能

/**************************************************** * ************************** * 说明： 擦除指定地址处的EEPROM 扇区* 输入参数： EE_address: 读取EEPROM 首地址DataAddress:读取数据缓冲区的首地址。 number: 读取的字节长度。 * 返回值： 无************************************************ *********************************/void EEPROM_SectorErase( uint16 EE_address) { EA=0; //禁用总中断IAP_ADDRH=EE_address/256; //分配ISP/IAP地址寄存器的高8位IAP_ADDRL=EE_address % 256; //分配ISP/IAP地址寄存器的低8位IAP_CONTR |=0x80; //IAPEN位0，允许ISP/IAP操作IAP_CONTR |=0x03; //WT0和WT1位1，用于设置CPU等待时间IAP_CONTR=0xFB; //WT2位0，用于设置CPU等待时间IAP_CMD=0x03; //MS0位1，MS1位1，对ISP/IAP执行扇区擦除操作IAP_TRIG=0x5A; //ISP/IAP命令触发赋值为5AH IAP_TRIG=0xA5; //ISP/IAP命令触发赋值For A5H _nop_(); //清空命令Disable_EEPROM(); //禁止访问ISP/IAP EA=1; //重新使能中断}程序列表：向指定地址写入n字节数据函数

/**************************************************** * ***************************** * 描述： 从指定的EEPROM 首地址读取n 个字节，放入指定的缓冲区* 输入参数： EE_address: Write EEPROM 首地址DataAddress: 写入源数据的缓冲区首地址number: 写入字节长度* 返回值： 无******************** ****************************************************** ************** */void EEPROM_write_n(uint16 EE_address,uint8 *DataAddress,uint16 number) { EA=0; //禁用总中断IAP_CONTR |=0x80;

4.片内EEPROM读写 - 多个字节（STC8A8K32S4A12）

4.1.工程需要用到的c文件

4.2.编写代码