Тема 6.1: Архітектура мікроконтролеру i8086. Організація пам’яті і регістрів. Прямий доступ до пам’яті.

6.1.1. Організація пам’яті. Адресний простір.

Данный микроконтроллер имеет встроенную (резидентную) и внешнюю память программ и дан­ных. Резидентная память программ (RPM) имеет объем 4 Кбайт, резидентная память данных (RDM) — 128 байт.

В зависимости от модификации микроконтроллера RPM выполняется в виде масочного ПЗУ, одно­кратно программируемого либо репрограммируемого ПЗУ.

При необходимости пользователь может расширять память программ установкой внешнего ПЗУ. Доступ к внутреннему или внешнему ПЗУ определяется значением сигнала на выводе ЕА (External Access):ЕА = V'cc (напряжение питания) — доступ к внутреннему ПЗУ: ЕА = Vss (потенциал земли) — доступ к внешнему ПЗУ.

Внешняя память программ и данных может составлять по 64 Кбайт и адресоваться с помощью пор­тов РО и Р2. На рис. 2 представлена карта памяти микроконтроллера Intel 8051.

 

Рис. 2 Организации памяти Intel 8051

Строб чтения внешнего ПЗУ — PSEN (Program Store Enable) генерируется при обращении к внешней памяти программ и является неактивным во время обращения к ПЗУ. расположенному на кристалле.

Область нижних адресов памяти программ (рис. 3) используется системой прерываний. Архитекту­ра микросхемы INTEL 8051 обеспечивает поддержку пяти источников прерываний. Адреса, по которым передается управление по прерыванию, называются векторами прерывания.

Рис. 3  Карта нижней области программной памяти

Верхняя 128 байтная половина памяти ОЗУ (upper 128) в микросхеме 1-8051 отсутствует, но имеется в версиях кристаллов с 256 байтами ОЗУ. В этом случае область "Upper 128" доступна только при косвенной адресации. Область SFR (Special Function Register) доступна только при прямой адресации. Размещение регистров специальных функций в пространстве SFR показано на рис.6. Они включают в себя регистры портов, таймеры, средства управления периферией и так далее.

Адресное пространство ЗУ – это совокупность ячеек памяти, к которым можно обращаться с использованием абсолютного адреса.

Абсолютный адрес однозначно определяет номер ячейки памяти в пространстве адресов. Адресное пространство памяти МП можно считать прямоугольной областью, разбитой на множество строк, соответствующих адресам. При разрядности шины адреса равной n, адресное пространство составляет 2ⁿ адресов.

Адресное пространство должно быть распределено между ПЗУ и ОЗУ таким образом, чтобы исключить их взаимное перекрытие. В ряде случаев под ПЗУ выделяется адресное пространство в области меньших адресов.

При разрядности шины адреса микросхемы ПЗУ равной k, ПЗУ занимает адресное пространство размером 2^k. В свою очередь ОЗУ с разрядностью шины адреса j занимает в адресном пространстве область размером 2^j. Распределение адресного пространства будет выполнено без перекрытия, если начальный адрес ОЗУ будет больше конечного адреса ПЗУ (см. рис. 3.4.).

Соотношение между k и j, а следовательно и емкостью ПЗУ и ОЗУ, опре­деляется назначением и функциями МПС. Так, в персональном компьютере ПЗУ используется для хранения базовой системы ввода-вывода BIOS и размер программы BIOS определяет емкость ПЗУ (около 4 Кбайт), а емкость ОЗУ составляет не менее 640 Кбайт. С другой стороны, в микроконтроллерах MCS-51 объем ПЗУ (памяти программ) составляет 4–32 Кбайт, а ОЗУ – 128–256 байт.

Рис. 3.4. Распределение адресного пространства ЗУ