2.2 Организация памяти микропроцессорной системы Распределение памяти контроллера приведено на рисунке 4.

МК семейства MCS51 имеют внешний выводEA#, с помощью которого можно запретить работу внутренней памяти программ, для чего необходимо подать на выводEA# “0”. При этом внутренняя память программ отключается и, начиная снулевого адреса, все обращения происходят к внешней памяти программ с формированием сигнала PSEN#. В случае, если EA#=1, работают и внутренняя и внешняя память программ. Для МК, не имеющих внутренней памяти программ, для нормальной работы всегда необходимо задаватьEA#=0.

Таким образом, доступ к внешней памяти программ осуществляется в двух случаях:

• при действии сигнала EA#=0 независимо от адреса обращения,

• в любом случае, если программный счетчик (PC) содержит число, большее, чем 0FFFh.

Если центральный процессор осуществляет доступ к внешней памяти программ, сигнал PSEN# вырабатывается дважды во время каждого машинного цикла, (исключение составляет команда MOVC), независимо от того, необходим или нет выбираемый байт для текущей команды. При выборке из внешней памяти программ всегда используется 16-разрядный адрес, младший байт которого выдается через порт Р0, а старший байт - через порт Р2 МК. Байт из внешней памяти программ вводится в МК через порт Р0, который в этом случае используется как шина адреса/данных в режиме мультиплексирования.

Память данных состоит из внешней памяти данных и внутренней памяти данных. Каждая из них имеет свое пространство адресов, так как доступ к ним осуществляется с помощью разных команд.

Внешняя память данных: для работы с внешней памятью данных существуют специальные команды MOVX, которые не влияют на внутреннюю память данных МК. Таким образом, в системе могут одновременно присутствовать внутренняя память данных с адресами 00h-0FFh и внешняя память данных с адресами 0000h-0FFFFh. Обращение к ячейкам внешней памяти данных осуществляется только с использованием косвенной адресации по регистрам R0 и R1 активного банка регистров внутреннего ОЗУ (команды типа MOVX @Ri) или по регистру специальных функций DPTR (команды типа MOVX @DPTR). Соответственно в первом случае будет формироваться 8-разрядный, а во втором случае 16-разрядный адреса внешней памяти данных.

При обращениях к внешней памяти данных адрес выводится через порт Р0 (младший байт) и порт Р2 (старший байт) МК. Обмен байтом данных (запись и чтение) производится через порт Р0 МК, т. е. порт Р0 используется как шина адреса/данных в режиме мультиплексирования.

Считывание данных из внешней памяти данных в МК производится с помощью выходного сигнала МК RD#, а запись данных из МК во внешнюю память данных с помощью выходного сигнала МК WR#.

Внутренняя память данных: в архитектуре MCS-51 пространство адресов внутренней памяти данных объединяет все внутренние программно доступные ресурсы. Это пространство размером 256 байт в свою очередь делится на:

• пространство адресов внутреннего ОЗУ с адресами 00h-7Fh (размером 128 байт);

• пространство адресов регистров специальных функций, занимающее адреса 80h-0FFh.

Физически внутреннее ОЗУ данных и область регистров специальных функций являются отдельными устройствами.

Все ячейки внутреннего ОЗУ данных могут адресоваться с использованием прямой и косвенной адресации.

Область внутреннего ОЗУ. В этой области памяти выделяются два особых фрагмента:

• младшие 32 адреса занимают четыре регистровых банка (Банк0-БанкЗ на рис.5), каждый из которых содержит по восемь регистров общего назначе­ния R0-R7. Текущий банк определяется значением разрядовRS0,RS1 регистраPSW. Команды программы могут обращаться к регистрам, используя их имена R0-R7. Таким образом, младшие 32 ячейки этой части ОЗУ, кроме адресов, имеют имена. Наличие такого механизма работы с ячейками ОЗУ позволяет эконо­мить память программ, т. к. команды, работающие с регистрами R0-R7, ко­роче команд, использующих прямую адресацию;

• следующие после банков регистров внутреннего ОЗУ данных 16 ячеек (адреса 20h-2Fh) образуют область ячеек, к которым возможна поразрядная адресация. Набор команд МК семейства MCS-51 содержит значительное количество инструкций (команд), по­зволяющих работать с отдельными разрядами (битами), используя при этом прямую адресацию. 128 разрядов (бит), составляющих рассматриваемую область внутрен­него ОЗУ данных, имеют адреса 00h-7Fh и предназначены для работы с такими инструкциями. Разрядная (битовая) адресация ОЗУ показана на рис. 5, где в квадратах, символизирующих разряды (биты), указаны их адреса.

Адрес, h	D7		D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0	Адрес, d
7Fh:										127
:	:		:	:	:	:	:	:	:	:
2Fh:	7F		7E	7D	7C	7B	7A	79	78	47
2E:	77		76	75	74	73	72	71	70	46
2D:	6F		6E	6D	6C	6B	6A	69	68	45
2C:	67		66	65	64	63	62	61	60	44
2B:	5F		5E	5D	5C	5B	5A	59	58	43
2A:	57		56	55	54	53	52	51	50	42
29:	4F		4E	4D	4C	4B	4A	49	48	41
28:	47		46	45	44	43	42	41	40	40
27:	3F		3E	3D	3C	3B	3A	39	38	39
26:	37		36	35	34	33	32	31	30	38
25:	2F		2E	2D	2C	2B	2A	29	28	37
24:	27		26	25	24	232	22	21	20	36
23:	1F		1E	1D	1C	1B	1A	19	18	35
22	17		16	15	14	13	12	11	10	34
21:	0F		0E	0D	0C	0B	0A	09	08	33
20:	07		06	05	04	03	02	01	00	32
1F: : 18:		R7 БАНК 3 R0									31 : 24
17: : 10:		R7 БАНК 2 R0									23 : 16
0F: : 08:		R7 БАНК 1 R0									15 : 8
07: : 00:		R7 БАНК 0 R0									7 : 0

Рис. 5. Разрядная (битовая) адресация ОЗУ

Обращение к внутреннему ОЗУ данных всегда осуществляется с использова­нием 8-разядного адреса.

На рис. 6 изображена область регистров специальных функций. В нее включены все программно доступные регистры (управления и данных):регистры-фиксаторы портов, регистры таймеров/счетчиков, регистры управления и т.п.Эти регистры допускают только прямую адресацию.

Адрес ячейки	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0	Имя регистра	Исходное значение
0F0	F7	F6	F5	F4	F3	F2	F1	F0	B	00h
0E0	E7	E6	E5	E4	E3	E2	E1	E0	ACC	00h
0D0	CY D7	AC D6	F0 D5	RS1 D4	RS0 D3	OV D2	-	P D0	PSW	00h
0B8	-	-	PT2 BD	PS BC	PT1 BB	PX1 BA	PT0 B9	PX0 B8	IP	xx000000b
0B0	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0	P3	0FFh
0A8	EA AF	-	ET2 AD	ES AC	ET1 AB	EX1 AA	ET0 A9	EX0 A8	IE	0x000000b
0A0	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0	P2	0FFh
99									SBUF	xxxxxxxxb
98	SM0 9F	SM1 9E	SM2 9D	REN 9C	TB8 9B	RB8 9A	T1 99	R1 99	SCON	00h
90	97	96	95	94	93	92	91	90	P1	0FFh
8D									TH1	00h
8C									TH0	00h
8B									TL1	00h
8A									TL0	00h
89									TMOD	00h
88	TF1 8F	TR1 8E	TF0 8D	TR0 8C	IE1 8B	IT1 8A	IE0 89	IT0 88	TCON	00h
87									PCON	00xx0000b
83									DPH	00h
82									DPL	00h
81									SP	07h
80	87	86	85	84	83	82	81	80	P0	0FFh

Рис. 6. Регистры специальных функций

Эта область формально занимает старшие 128 байт внутренней памяти данных, но обращение должно осуществляться по определенным адресам ячеек или отдельных разрядов. Обращение по промежуточным адресам приведет к ошибочному результату.

Видно, что все регистры имеют как символические имена, так и адреса в качестве ячеек внутренней памяти. Часть регистров содержит прямо адресуемые разряды. Адреса разрядов находятся в диапазоне 80Н - 0F7H. Назначение регистров специальных функций следующее:

Имя регистра	Назначение
АСС	Аккумулятор, основной операционный регистр
В	Дополнительный регистр для операций умножения и деления; в других командах может рассматриваться как обычный РОН
PSW	Регистр, хранящий слово состояния программы
IP	Регистр приоритетов прерываний
РЗ	Регистр порта РЗ
IE	Регистр разрешения прерываний
Р2	Регистр порта Р2
SBUF	Регистр данных последовательного порта
SCON	Регистр управления последовательного порта
Р1	Регистр порта Р1
ТН1	Старший регистр таймера/счетчика 1
ТН0	Старший регистр таймера/счетчика 0
TL1	Младший регистр таймера/счетчика 1
TL0	Младший регистр таймера/счетчика 0
TMOD	Регистр режима таймеров/счетчиков
TCON	Регистр управления таймеров/счетчиков
PCON	Регистр управления энергопотреблением
SP	Регистр указателя стека
DPH, DPL	Указатель данных DPTR состоит из регистра старшего байта DPH и регистра младшего байта DPL, содержит 16-разрядный адрес для обращения к внешней памяти данных
Р0	Регистр порта Р0