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📜  8051 微控制器中的外部存储器接口

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:55:52.426000             🧑  作者: Mango

8051 微控制器中的外部存储器接口

概述 ：
对于最小存储器应用，8051 具有内部数据和代码存储器。处于这样的位置。对于某些应用程序，这种内存容量是不够的。要扩展8051单片机的存储空间，必须绑定外部ROM/EPROM和RAM。我们也知道 ROM 用作程序存储器，而 RAM 用作数据存储器。下面我们来看看8051是如何访问这些内存的。

外部程序存储器：

  • 当 EA 引脚连接到 Vec 时，程序对地址 0000H 到 OFFFH 的取指被定向到 8051 的内部 ROM，而对地址 1000H 到 FFFFH 的程序取指被定向到外部 ROM/EPROM。当 EA 引脚接地时，程序获取的所有地址（0000H 到 FFFFH）都通向它。

  • 设备外部的 ROM/EPROM。如图 1 所示，PSEN 信号用于触发输出 e 外部 ROM/EPROM。
  • 端口 0 用作多路复用地址/总线，如图 2 所示。在最初的 T 周期，它提供了一个低位的 8 位地址，后来它被用作数据总线。 8051提供的外部锁存器和ALE信号用于锁存8位地址。

外部程序存储器的时序波形

  • Remote ROM/EPROM(Read Only Memory/Electronic Programmable ROM/Electronic Programmable ROM/Electronic Program PSEN 信号用于激活输出 e 外部 ROM/EPROM，如图 1 所示。
  • 如图 2 所示，端口 0 用作多路复用地址/总线。它在第一个 T 周期提供低位 8 位地址，然后用作数据总线。 8 位地址使用外部锁存器和 8051 给出的 ALE 信号进行锁存。

  • 1外部中断0为0003H，定时器0为000BH，外部中断1为0013H，定时器1为001BH，以此类推。如果要使用中断，它的操作例程必须与中断在同一位置。如果不使用中断，则服务单元可以用作通用程序存储器。

访问外部 ROM / 程序存储器的说明：
该表解释了访问外部 ROM/程序存储器的指令。

MnemonicOperation
MOVC A, @ A+DPTRCopy the contents of the external ROM address formed by adding A and the DPTR, to A
MOVC A, @ A + PCThis operation will do copy This operation contents of the external ROM address formed by adding A and the PC, to A.

外部存储器接口：

  • 8051 最多可以寻址 64 k 字节的附加数据存储器。使用“MOVX”指令访问外部数据存储器。
  • 8051 的内部数据存储器分为三个部分：低 128 字节、高 128 字节和 SFR。虽然它们是物理上不同的主体，但高位地址和 SFR 共享同一块地址空间，即 80H x FFH。
  • 高地址空间只能通过间接寻址访问，而 SFR 只能通过直接寻址访问，如在高地址空间中所见，另一方面，可以使用直接或间接寻址来访问。

8051 数据存储器的映射 图 5

  • 图 7 a 和 b 分别显示了外部数据存储器读取和写入周期的时序波形。

7(a)

7(b)

访问外部数据存储器的说明：
下表解释了访问外部数据存储器的指令。

MnemonicOperation
MOVX A, @RpIn this operation, it will copy the contents of the external address in Rp to A.
MOVX A. @DPTRCopy the contents of the external address in DPTR to A.
MOVX @Rp. A Copy data from A to the external address in Rp
MOVX DPTR, ACopy data from A to the external address in DPTR.

访问外部存储器时要记住的要点：

  • 在访问外部存储器的情况下，所有外部数据通过外部 RAM 或 ROM 移动都涉及 A 寄存器。
  • 在访问外部存储器时，R 可以寻址 256 字节，DPTR 可以寻址 64 k 字节
  • MOV X 指令用于访问外部 RAM 或 1/O 地址。

笔记 -
必须注意的是，当程序计数器（PC）用于访问外部 ROM 时，它会在加到 A 之前加 1（指向下一条指令）以形成外部 ROM 的物理地址。

内存地址解码：
我们知道读/写存储器由一组寄存器组成，其中每个寄存器都有一个唯一的地址： 存储器的大小是 NX Mas，如图 11.2.1 (a) 所示，其中 N 是寄存器数，M是字长，以位数为单位。

示例 1：
如果内存有 12 条地址线和 8 条数据线，那么寄存器/内存位置的数量 = 2^N= 2^N=2^{12}=4096 字长 = Mbit = 8 位。

示例 2：

  • 如果内存有 8192 个内存位置，那么它有：3 个地址线 表 11.2.1 总结了内存接口所需的内存容量和地址线
Memory CapacityAddress Line Required
1 K = 1024 memory locations10
2 K = 2048 memory locations11
4 K = 4096 memory locations12
8K= 8192 memory locations13
16 K = 16384 memory locations14
32 K = 32768 memory locations15
64 K = 65536 memory locations16
  • 如表所示，内存芯片有 11 条地址线 A10-A0、一个芯片选择 (CS) 和两条控制线。要启用输出缓冲区，请按 RD，要启用输入缓冲区，请按 WR。
  • 地址线使用内部解码器进行解码： (b) 显示 4096 (4 K) 寄存器 EPROM（可擦除可编程只读存储器）的逻辑图。
  • 它共有 12 个地址块。一个芯片拾取 (CS) 和一个读取控制信号 (A11-A0)。 EPROM 不需要（WR）信号，因为它是只读存储器。
  • 内存和 1/0 模块用于微处理器/微控制器框架。由于所有设备共享数据、地址和控制总线，微处理器一次只能与一个设备通信（读/写）。
  • 为了与存储器或 I/O 设备连接，必须从微处理器/微控制器中解码地址。解码地址的策略将在下一节中描述。
  • 内存接口需要以下组件。
  1. 选择芯片。
  2. 识别寄存器。
  3. 启用适当的缓冲区。

地址解码技术：

  • 绝对解码/全解码
  • 线性解码/部分解码

技术一：
绝对解码——

  • 在这种技术中，所有的高地址线都被解码以选择存储芯片，并且仅针对这些高地址线中定义的逻辑电平选择存储芯片，而没有其他逻辑电平将选择该芯片。
  • 完全编码的内存接口如图 11.22 所示。在海量内存结构中，通常使用这种寻址策略。

内存映射 -

Memory ICsA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0Address
Starting address of EPROM00000000000000000000H
End address of EPROM000000111111111103FFH
Starting address of RAM00100000000000002000H
End address of RAM001000111111111123FFH

技术2：
线性解码——

  • 单独的高阶地址线可用于在紧凑型系统中拾取存储芯片，从而无需用于解码逻辑的硬件。线性解码是这种方法的术语。
  • 使用线性编码技术对 RAM 的寻址如图 10 所示。部分解码是该过程的另一个名称。
  • 它降低了编码和电路的成本，但它的缺点是需要多个地址（影子地址）。
  • 使用线性编码技术对 RAM 的寻址如图 10 所示。反转后，A 是连接到 EPROM 的片选信号，然后连接到 RAM 的片选信号的线。因此，A 线的状态为“空”时选择 EPROM，A15 线的状态为“一”时选择 RAM。由于其他地址线不用于生成芯片拾取信号，因此不考虑它们的状态。

内存映射 -

Memory ICsA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0Address
Starting address of EPROM0xxxxx00000000000000H
End address of EPROM0xxxxx111111111103FFH
Starting address of RAM1xxxxx00000000008000H
End address of RAM1xxxxx111111111183FFH