Побудова пам'яті мікроконтролерів сімейства MCS-51

Мікроконтролери сімейства MCS-51 побудовані по Гарвардській архітектурі. Це означає, що пам'ять даних і пам'ять програм у цих мікросхемах розділені і мають окремий адресний простір. У цих мікроконтролерах є п'ять адресних просторів: пам'ять програм,зовнішня пам'ять даних, три для внутрішньої пам'яті. Така побудова пам'яті дозволяє подвоїти доступний адресний простір. Крім того така побудова пам'яті дозволяє в ряді випадків збільшити швидкодію мікросхем.

Схема підключення зовнішніх мікросхем пам'яті до мікроконтролерам сімейства MCS-51 показана на рисунок 2. Регістр адреси D3 на цій схемі призначений для запам'ятовування молодших 8-ми біт адреси, переданих через шину даних / пам'яті, поєднану з портом P0. Старші вісім біт адреси передаються через шину адреси, поєднану з портом P2. Під час передачі адреси через порт P0, мікроконтроллер виробляє синхроімпульс на ніжці ALE. Саме цей імпульс дозволяє запам'ятати молодший байт адреси в регістрі D3.

Для звернення до пам'яті даних і до пам'яті програм використовуються одні й ті ж шина адреси і шина даних, але різні керуючі сигнали. Для читання пам'яті програм виробляється сигнал PSEN, а для читання пам'яті даних виробляється сигнал RD. Для запису інформації в пам'ять даних виробляється сигнал WR. Тобто пам'ять програм доступна тільки для читання, а пам'ять даних доступна і для читання і для запису будь-якої інформації, записаної в двійковому коді.

Рисунок 2. Схема підключення схем зовнішньої пам'яті до мікроконтролерам сімейства MCS-51

Пам'ять програм мікроконтролерів MCS-51

Пам’ять програм призначена для зберігання програм і має окреме від пам’яті даних адресний простір обсягом 64 Кбайт, причому для деяких мікросхем (наприклад КР1816ВЕ51, КМ1819ВЕ751, КР1830ВЕ51) для зберігання програм на кристалі мікроконтролера розташоване ПЗП. Це ПЗП відображається в область молодших адрес пам'яті програм. Враховуючи, що виконання програми після скидання мікроконтролера завжди починається з нульової адреси пам'яті програм, то при включенні живлення почне виконуватися програма, записана в внутрішньому ПЗП мікроконтролера. Мікроконтролери, що не мають внутрішнього ПЗП (наприклад КР1816ВЕ31 і КР1830ВЕ31) можуть працювати тільки з зовнішньої мікросхемою ПЗП ємністю до 64 Кбайт (при використанні портів P1 і P3 в якості розширювача адреси обсяг підключеного ПЗП може бути збільшений до 1Гбайт). Мікроконтролери сімейства MCS-51 мають зовнішній вивід EA, за допомогою якого можна заборонити роботу внутрішньої пам'яті, для чого необхідно подати на вивід EA логічний "0" (з'єднати цей вихід з корпусом). При цьому внутрішня пам'ять програм відключається і, починаючи з нульового адреси, всі звернення відбуваються до зовнішньої пам'яті програм.

Доступ до зовнішньої пам'яті програм здійснюється в двох випадках:

1. при дії сигналу EA = 0 незалежно від адреси обігу,
2. в будь-якому випадку, якщо програмний лічильник (РС) містить число більше, ніж максимальна комірка внутрішньої пам'яті програм.

Розподіл пам'яті програм мікроконтролера КР1830ВЕ51 представлено нижче:

Для читання пам'яті програм використовуються команди MOVC A, A + @ DPTR і MOVC A, A + @ PC

Рисунок 3. Адресний простір пам'яті програм.

Для інших мікроконтролерів цього сімейства змінюється тільки об'єм внутрішньої пам'яті програм і кількість доступних векторів переривань програми.

Нижче наведено адреси векторів переривань і відповідні їм апаратурні джерела переривань програми:

Вектор переривання	Прапори, що викликають переривання	Джерело переривання
0000Н	-	Рестарт (скидання) контролера RESET
0003Н	IE0	зовнішнє переривання INT0
000bН	TF0	Таймер 0
0013Н	IE1	зовнішнє переривання INT1
001bН	TF1	Таймер 1
0023Н	RI, TI	Послідовний порт
002bН	TF2, EXF2	Таймер 2
0033Н	CF, CCFn (n = 0:4)	Набір програмованих лічильників (РСА)
003bН	AIF	Аналого-цифровий перетворювач
0043Н	CF1, C1CCFn (n = 1:4)	Набір програмованих лічильників (РСА1)
004bН	SEPIF	Послідовний порт SEP
0053Н	IE2	зовнішнє переривання INT2
005bН	IE3	зовнішнє переривання INT3

Продовження таблиці

0063Н	IE4	зовнішнє переривання INT4
006bН	IE5	зовнішнє переривання INT5
0073Н	IE6	зовнішнє переривання INT6

Примітка: вектора переривання, виділені:

1. жирним підкресленим текстом - присутні у всіх мікросхемах сімейства;
2. жирним текстом- відсутні в мікросхемах 8051,8031, КР1816ВЕ31, КР1816ВЕ51, КР1816ВЕ751 КР1830ВЕ31, КР1830ВЕ51, КР1830ВЕ751;
3. звичайним текстом-присутні тільки в мікросхемах 8Х51FA, FB, FC і GB;
4. курсивом - присутні тільки в мікросхемі 8Х51GB.