28. Особенности построения блока памяти программ. Особенности построения блока памяти данных.

Все ОЭВМ семейства МCS-51 имеют несколько адресных пространств, функционально и логически разделенных за счет разницы в механизмах адресации и сигналах управления записью и чтением:

-- память команд (ПК),

-- внутренняя память данных (ПД),

-- внешняя память данных (ПД).

Память команд – имеет 16-битовую адресную шину, её элементы адресуются с использованием счетчика команд (РС) или инструкциями, которые вырабатывают 16-разрядные адреса. Память команд доступна только по чтению. Она имеет байтовую организацию и общий объем до 64Кбайт. Ряд ОЭВМ содержат расположенную на кристалле внутреннюю память команд емкостью от 4Кбайт до 32 Кбайт, которая может быть расширена до 64 Кбайт за счет подключения микросхем внешней память команд. Сигналом, стробирующим выборку и ввод байта из внешней памяти команд в ОЭВМ является сигнал PME (РSEN). Для ОМЭВМ, содержащих внутреннюю память команд, сигнал РSEN формируется только в том случае, если адрес в счетчике команд превосходит максимальный адрес внутренний памяти команд, например, 0FFFH для 4 Кбайтной версии. Для ОЭВМ, не имеющих внутренней памяти команд, РSEN формируется при любом обращении к памяти команд.

Внутренняя память данных – состоит из 2-х областей:

-- 128 байт оперативной памяти (ОЗУ) с адресами 0-7FH

-- область регистров специальных функций (SFR), занимающая адреса 80H-FFH.

Младшие 32 байта внутреннего ОЗУ данных сгруппированы в 4 банка по 8 регистров в каждом (БАНК 0 – БАНК 3 на рис). Команды программы могут обращаться к регистрам, используя их имена R0 – R7. Два бита PSW (указатели банка рабочих регистров RS0 и RS1) определяют, с регистрами какого банка проводятся манипуляции (прямая адресация). Следующие после банков регистров внутреннего ОЗУ данных 16 байт (адреса 20H-2FH) образуют область ячеек, к которым возможна побитовая адресация.

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

Внешняя память данных – формируется дополнительными микросхемами памяти и может иметь емкость до 64 Кбайт. Обращение к ячейкам внешней памяти данных осуществляется только с использованием косвенной адресации по регистрам R0 и R1 активного банка регистров внутреннего ОЗУ (команды типа MOV @Ri) или по регистру специальных функций DPTR (команды типа MOVХ @DPTR). При обращении к внешней памяти данных адрес выводится через порт Р0 (младший байт) и порт Р2 (старший байт) ОЭВМ. Обмен байтом данных производится через порт Р0 ОЭВМ. Считывание данных из внешнего ОЗУ в ОЭВМ производится с помощью выходного сигнала ОЭВМ RD, а запись - сигнала WR.

29. Оэвм семейства mcs-51. Организация ввода / вывода. Назначение портов оэвм в различных конфигурациях системы.

Порты Р0, Р1, Р2, Р3 являются двунаправленными портами ввода-вывода и предназначены для обеспечения обмена информацией ОМЭВМ с внешними устройствами, образуя 32 шины ввода-вывода. Помимо работы в качестве обычных портов ввода-вывода линии портов Р0-Р3 могут выполнять ряд дополнительных функций. Через порт Р0:

-- выводится младший байт адреса А0-А7 при работе с внешней памятью программ и внешним ОЗУ

-- выдается из ОЭВМ и принимается в ОЭВМ байт данных при работе с внешней памятью (таким образом, этот порт представляет собой в этом режиме так называемую мультиплексированную шину адреса/данных).

-- задаются данные при программировании внутреннего ППЗУ, и читается содержимое внутренней памяти команд

Через порт Р1: задается младший байт адреса при программировании внутреннего ППЗУ и при чтении внутренней памяти программ

Через порт Р2: выводится старший байт адреса А8-А15 при работе с внешней памятью команд и внешней памятью данных (для внешней памяти данных – только при использовании команд MOVX A,@DPTR и MOVX @DPTR,A, которые вырабатывают 16-разрядный адрес)

-- задается старший байт (разряды А8-А15) адреса при программировании внутреннего ППЗУ и при чтении внутренней памяти программ.

Каждая линия порта Р3 имеет индивидуальную альтернативную функцию:

1. Р3.0 – RxD, вход последовательного порта;

2. Р3.1 – TxD, выход последовательного порта;

3. Р3.2 – INT 0, используется как вход 0 внешнего запроса прерывания;

4. Р3.3 – INT 1, используется как вход 1 внешнего запроса прерывания;

5. Р3.4 – T0, используется как вход счетчика внешних событий Т/С0;

6. Р3.5 – T1, используется как вход счетчика внешних событий Т/С1;

7. Р3.6 – WR, строб записи во внешнюю память данных, выходной сигнал, сопровождающий вывод данных через порт Р0 при использовании команд MOVX @Ri,A и MOVX @DPTR,A;

8. Р3.7 – RD, строб чтения из внешней памяти данных, выходной сигнал, сопровождающий ввод данных через порт Р0 при использовании команд MOVX A,@Ri и MOVX A,@DPTR.

Таким образом, функции портов ввода/вывода зависят от режима работы ОЭВМ. В принципе она может работать в двух принципиально разных режимах:

минимальный режим, в котором не требуется подключения к ОЭВМ дополнительных БИС ОЗУ, ПЗУ, или УВВ. В этом случае все 4 порта могут использоваться совершенно произвольно.

максимальный режим, в котором требуется подключение к ОЭВМ дополнительных БИС либо ОЗУ, либо ПЗУ, либо УВВ. В этом случае необходимо организовать шинную структуру (ША, ШД и ШУ).При этом для фиксации младшего байта адреса ША необходимо подключить специальный регистр-защелку, в котором будет храниться этот байт в течение всего цикла обращения к внешней памяти. (Напомним, что Р0 является мультиплексированной шиной адреса-данных). По сигналу ALE этот байт запоминается в регистре. Старший байт адреса и так сохраняется неизменным на выводах порта Р2. Таким образом в этом режиме занятыми оказываются порты Р0, Р2, и в случае подключения внешних ОЗУ или УВВ - выводы WR и RD.