Память данных

Память данных, расположенная на кристалле (внутренняя память данных), имеет объем 256 байт. Она может быть расширена до 64К байт за счет подключения блоков внешней памяти данных.

Внутренняя память данных состоит из двух областей: 128 байт опе­ративной памяти (ОЗУ) с адресами 00h-7Fh и области регистров специальных функций, занимающей адреса 80h-FFh. Помимо возможности использования ОЗУ в качестве массива оперативной памяти, отдельные её области име­ют самостоятельное значение. Часть ОЗУ используется в ка­честве регистров общего назначения, часть имеет прямо­адресуемый доступ к отдельным битам, образуя так называ­е­мую битовую память. В ОЗУ располагается также и область стека. Распределение адресного пространства ОЗУ показано на рис.2.

Младшие 32 байта внутреннего ОЗУ данных сгруппированы в 4 банка по 8 регистров общего назначения в каждом (БАНК 0 - БАНК 3). Определение рабочего в данный момент банка, то есть банка регистров, к которому обращается программа при использовании имен R0 - R7, осуществляется установкой битов RS0 и RS1 в регистре слова состояния PSW. Начальное состояние этих разрядов после прохождения сигнала сброса RESET определяет в качестве рабочего БАНК0 (RS0 = RS1 =0). Наличие нескольких банков регистров сокращает длину команд, а также уменьшает время, необходимое для сохранения и восстановления регистров при работе с подпрограммами и обработчиками прерываний, что характерно для структуры задач, решаемых микроконтроллерами.

ОЗУ данных с адресами 20h - 2Fh образует область ячеек, к которым возможен побитный доступ. Система команд МК-51 содержит значительное количество инструкций, поз­во­­ляющих работать с отдельными битами, используя при этом прямую адресацию. 128 бит, составляющие рас­сматриваемую область внутреннего ОЗУ данных, имеют адреса 00h - 7Fh и предназначены для работы с такими инструкциями. Битовая адресация данного массива ОЗУ показана на рис.3. Таким образом, к ячейке с адресом, например, 21h можно обратиться как к байту, используя её прямой адрес 21h, а можно обратиться к её отдельным битам с помощью команд, работающих с битовой информацией. При этом младший бит этого байта имеет адрес 08h, а старший - 0Fh.

Область регистров специальных функций содержит регистры-защёлки портов, регистры таймеров/счетчиков, регистры управления и т.п. Полный список регистров специальных функций с их адресами приведен в таблице 2. Эти регистры допускают только прямую адресацию. Регистры, адреса которых кратны восьми, то есть заканчиваются на 000 b, допускают как байтовую, так и побитовую адресацию. Список регистров с указанием адресов их бит показан на рис.4.

Рис.3. Битовая память МК-51

Во внутреннем ОЗУ данных размещается также область сте­ка. Её положение не фиксировано, а определяется значением указателя стека SP. Начальное значение SP после сис­темного сброса - 07h. SP указывает на верхнюю занятую ячейку стека. При обращении к стеку на запись сначала значение SP увеличивается на 1, а затем производится запись во внутреннюю память данных по адресу, хранящемуся в SP. Считывание из стека произодится по ад­ресу, хранящему­ся в SP, после чего значение SP уменьшается на 1.

Рис.4. Регистры, допускающие побитовый доступ

Таблица 2

Регистры специальных функций

Все ячейки внутреннего ОЗУ данных могут адресоваться с использованием прямой и косвенной адресации. Внутреннее ОЗУ, содержащее регистры специальных функций, допускает только прямую адресацию.

К внешней памяти данных можно обращаться только на запись или чтение с помощью специальных команд MOVX. Эти команды осуществляют обмен информацией между внешней памятью данных и аккумулятором микроконтроллера и не влияют на внутреннюю память данных МК. Таким образом, в системе могут одновременно присутствовать внутренняя память данных с адресами 00h - 0Fh и внешняя память данных с адресами 0000h - FFFFh.

Память программ

В зависимости от модификации, различные типы БИС МК-51 имеют разное распределение внутренней и внешней памяти программ (см. табл.1), оставляя неизменным максимально допустимый общий её объем в 64К байт. Память программ адресуется с по­мощью 16-разрядной адресной шины с использованием счетчика команд (PC) или инструкций, которые вырабатывают 16-разрядные адреса. Она имеет байтовую организацию и доступна только по чте­нию.

Обращение к внутренней или внешней памяти программ происходит автоматически с использованием аппаратных средств МК. При этом в зависимости от состояния управляющего входа DEMA микроконтроллера вся память трактуется либо как только внешняя (при DEMA =0), либо как внутренняя, занимающая младшие адреса адресного пространства, и внешняя, занимающая адреса от старшего адреса внутренней памяти до максимально допустимого FFFFh (рис.5). С точки зрения программиста имеется только один массив памяти программ объемом 64К байт.