Память ОЗУ и ПЗУ в MCS-51

Память ОЗУ- предназначена для временного запоминания информации. Память программ ПЗУ –предназначено для хранения программ и представляет собой ПЗУ. В разных микросхемах применяются: масочные, стираемые ультрафиолетовым излучением, электрически стираемые или флэш-ПЗУ. Порты п0,п1,п2,п3 являются квази (как бы) двунаправленными портами ввода –вывода, и предназначенные для обеспечения обмена информации микроконтроллера с внешними устройствами, образуя 32 линии ввода-вывода.

Регистр указателя данных предназначен для хранения 16-разрядного адреса внешней памяти данных или парями программ.

Указатель стека представляет собой восьмиразрядный регистр, предназначенный для организации особой области памяти данных, в которой можно временно сохранить любую ячейку памяти.

Микроконтроллеры семейства MSC-51 построены по Гарвардской архитектуре. В микроконтроллерах Mие памяти CS-51 имеется пять адресных пространств: память программ, внешняя память данных три для внутренней памяти. Такое построение памяти позволяет удвоить доступное адресное пространство. Кроме того оно в ряде случаев дает возможность увеличить быстродействие микросхем.

Для обращения к памяти данных и к памяти программ используются один и те же шина адреса и шина данных, но разные управляющие сигналы. Для чтения памяти программ вырабатывается сигнал PSEN, а для чтения памяти данных вырабатывается сигнал RD. Для записи информации в память данных вырабатывается сигнал RW. То есть память программ доступна только для чтения, а память данных доступна и для чтения и для записи любой информации, записанной в двоичном коде.

Память программ предназначена для хранения программ и имеет отдельное от памяти данных адресное пространство объемом 64 Кбайт, причем для некоторых микросхем для хранения программ на кристалле микроконтроллера расположено ПЗУ. Это ПЗУ отображается в об­ласть младших адресов памяти программ. Т.к. выполнение программы после сброса микроконтроллера всегда начинается с нуле­вого адреса памяти программ, то при включении питания начнет вы­полняться программа, записанная во внутреннем ПЗУ микроконтрол­лера. Микроконтроллеры, не имеющие внутреннего ПЗУ могут работать только с внешней микро­схемой ПЗУ емкостью до 64 Кбайт (при использовании портов Р1 и РЗ в качестве расширителя адреса объем подключаемой ПЗУ может быть увеличен до 1Гбайта). Микроконтроллеры семейства MCS-51 имеют внешний вывод ЕА, с помощью которого можно запретить работу внутренней памяти, для чего необходимо подать на вывод ЕА логиче­ский "0" (соединить этот вывод с корпусом). При этом внутренняя па­мять программ отключается и, начиная с нулевого адреса, все обра­щения происходят к внешней памяти программ.

Внешняя память данных предназначена для временного хранения информации, используемой в процессе выполнения программы.

Максимальный объем этой памяти определяется регистром DPTR и составляет 64 Кбайт. Также как и в случае внешней памяти программ, объем внешней памяти данных может быть увеличен за счет использования портов Р1 и Р3 до 1 Гбайт.

Внешняя память дан­ных для своей работы требует использование портов Р0, Р2 и Р3.

(Это приводит к увеличению габаритов устройства, увеличению уровня помех и, в конечном итоге, увеличения стоимости устройства в целом. Поэтому в современных устройствах внешняя память не используется.)

В качестве внешней памяти данных могут быть ис­пользованы микросхемы ОЗУ или ПЗУ.

Адресное пространство внутренней памяти данных самое маленькое адресное из рассматриваемых, однако, оно устроено наиболее сложным образом.

Внутреннее ОЗУ данных предназначено для временного хранения информации, используемой в процессе выполнения программы, и за­нимает 128 младших байт, с адресами от 000h до 07Fh для микрокон­троллеров 8051, 8031, или 256 восьмиразрядных ячеек, с адресами от 000h до 0FFh для всех остальных микроконтрол­леров семейства.

Регистры специальных функций занимают адреса внутренней па­мяти данных с 080h no 0FFh. Так как адреса регистров специальных функций совпадают со старшими адресами внутреннего ОЗУ данных, то имеются особенности при использовании этих адресов внутренней памяти данных.

Регистры общего назначения позволяют писать самые эффектив­ные программы. У микроконтроллеров семейства MCS-51 программи­рующему инженеру доступны восемь регистров. Более того, в этом семействе микроконтроллеров есть целых 4 набора (банка) реги­стров с именами RB0 - RB3. Банк регистров состоит из 8 8-разрядных регистров с именами RO, R1, ..., R7. Несколько банков регистров служат для организации независимой работы нескольких параллельно выполняемых программ. Переключение банков регист­ров производится при помощи 2 бит регистра слова со­стояния программы PSW (RS0 и RS1). Если организация нескольких параллельных потоков обработки данных не нужна, то можно пользо­ваться только нулевым банком регистров, включающимся автомати­чески после включения питания и сброса микроконтроллера, осталь­ные ячейки памяти использовать как обычное ОЗУ.

13.04.13.

Описание функциональной схеме УСОД(устройство сбора обработки данных)

Разработать УСОД на основе микроконтроллера К1830ВЕ31 или его функционального аналога и составить подпрограмму преобразования данных. Число каналов ввода 16, число каналов вывода 16, объем ПЗУ 8 килобайт, объем АЗУ 16 килобайт. Функциональная схема разрабатываемого УСОД приводится на рисунке 1.

Система построена на базе микроконтроллера К1830ВЕ31, в состав которой входят: блок 8-разрядного центрального процессора(ЦП), память программ ПЗУ емкостью 4 килобайта, память данных ОЗУ емкостью 128 байт, 4 восьмиразрядных программируемых порта ввода-вывода П0-П3, последовательный код, 2 шестнадцатиразрядных программируемых таймера счетчика : Т/С0, Т/С1, система прерываний с 5 векторами и 2 уровнями приоритета, блок управления. Ввод и вывод информации в разрабатываемой системе производится через порт П1 микроконтроллера(МК). Расширение каналов ввода-вывода производится с помощью 4 шинных формирователей BF1-BF4 и двух регистров RG1-RG2. Входная информация поступает в порт П1 через шинные формирователи BF1,BF2 поочередно с помощью сигналов IN1(П3.0),IN2(П3.1). Выходная информация так же с портом п1 поступает предварительно на регистры РГ1, РГ2 с помощью сигналов аут 1 п3.2, аут2 п3.3 и затем выводится через шинные формирователи бф3-бф4 с помощью сигнала аут 3 п3.4.

Кроме функции расширения ввода-вывода шинные формирователи повышают нагрузочную способность устройства. Очередность обращения канала ввода-вывода определяется сигналами формируемыми на выходах портов п3.

Емкости резидентной памяти программ ( 4к) и резидентной памяти данных (128 байт) недостаточно для решения поставленной задачи. Поэтому данное устройство разрабатывалось и включает в себя внешнее ПЗУ программ (4к) , и внешнюю память данных ОЗУ емкостью 16 килобайт. При обращении к внешней памяти формируется 16 разрядный адрес младший байт которого выдается через порт П0, старший через порт П2. Причем порт П0 используется в режиме временного мультиплексирования: в начале каждого машинного цикла обращение к внешней памяти программ (ВПП) (фаза S2P1) через порт П0 выдается младший байт адреса, который должен быть зафиксирован во внешнем регистре рг3 по отрицательному фронту сигнала АЛЕ. Низкий уровень сигнала ПМЕ формируемый в течение фаз С3П1 … С4П1 машинного цикла разрешает выборку байта данных из ПЗУ который затем поступает на линии порта П0 и вводится в микроконтроллер. На вывод ЕА микроконтроллера. На вывод ЕА микроконтроллера должен быть подан низкий уровень напряжения. При работе с внешней памятью данных, так же как и для внеш. памяти программ формируется 26-разрядный адрес младший байт которого выдается через порт П0 и фиксируется во внешнем регистре по отрицательному фронту сигнала АЛЕ, т.к. в дальнейшем порт П0 используется для чтения или записи информации в/из микроконтроллера. Старший байт адреса из порта П2 подается непосредственно на ВПД (внеш. память данных) через порт П2. При этом чтение информации стромбируется сигналом РИД порт П3.7, а запись сигналом РАЙД порт П3.6.