8051微控制器内存组织

在上一个关于8051微控制器的教程中，我们看到了8051微控制器简介以及基础知识，销图，引脚描述和体系结构概述。在本教程中，我们将通过了解8051微控制器内存组织，程序内存（ROM），数据存储器（RAM），外部内存来继续探索8051微控制器。

当上一个教程中提到微处理器和微控制器之间的差异时，可以将主要差异表示为片上存储器，即微控制器在同一芯片（IC）上同时具有程序存储器（ROM）和数据存储器（ROM），而微处理器必须与内存模块进行外部接口。

因此，很明显，内存是8051微控制器体系结构的重要组成部分（因此，任何微控制器）。因此，对我们而言，重要的是要了解8051微控制器内存组织，即记忆的组织方式，处理器如何访问每个内存以及如何与8051 MicroController接口外部存储器。

在进行8051 MicroController内存组织的详细信息之前，我们将首先看到有关计算机体系结构的一点，然后继续进行8051 MicroController的内存组织。

也可以阅读8051微控制器体系结构概述。

计算机架构类型

基本上，根据两种类型的计算机体系结构对微处理器或微控制器进行分类：von Neumann Architecture和Harvard Architecture。

冯·诺伊曼建筑

von Neumann体系结构或普林斯顿体系结构是计算机架构，即程序和数据存储在单个内存中。

由于指令内存和数据存储器相同，因此处理器或CPU无法同时访问指令和数据，因为它们使用了单个总线。

这种类型的体系结构对系统的性能有严重的限制，因为它在访问内存时会产生瓶颈。

哈佛建筑

与冯·诺伊曼（Von Neumann）体系结构相比，哈佛建筑使用单独的内存进行指导（程序）和数据。由于指令记忆和数据存储器在哈佛体系结构中是分开的，因此它们的信号路径，即总线也不同，因此CPU可以同时访问指令和数据。

几乎所有的微控制器，包括8051微控制器实施哈佛架构。

8051微控制器内存组织

8051微控制器内存在程序内存（ROM）和数据存储器（RAM）中分开。8051微控制器的程序内存用于存储要执行的程序，即指令。另一方面，数据存储器用于存储临时变量数据和中间结果。

8051微控制器具有内部ROM和内部RAM。如果内部内存不足，则可以使用合适的电路添加外部内存。

阅读此有趣的帖子：8051工程专业学生的微控制器项目。

8051微控制器的程序内存（ROM）

在8051 MicroController中，要执行的代码或指令存储在程序内存中，该记忆也称为MicroController的ROM。英特尔最初的8051微控制器具有4KB的内部ROM。

8051的某些变体（例如8031和8032系列）没有任何内部ROM（程序存储器），必须与外部程序内存连接，其中加载了指令。

几乎所有现代的8051微控制器（例如8052系列）都以闪存（ROM）的形式具有8KB的内部程序内存（ROM），并提供了重新编程内存的选项。

如果是4KB的内部ROM，则地址空间为0000H至0FFFH。如果地址空间，即程序地址超过此值，则CPU将自动从外部程序内存中获取代码。

为此，必须将外部访问引脚（EA PIN）拉高，即当EA引脚高时，CPU首先在0000H的地址范围内从内部程序内存中获取指令至0FFFFFH，并且内存地址超过限制。，然后将指令从1000H的地址范围内从外部ROC中获取到FFFFH。

还有另一种获取指令的方法：忽略内部ROM，仅从外部程序内存（外部ROM）中获取所有指令。对于这种情况，必须将EA PIN连接到GND。在这种情况下，外部ROM的内存地址将从0000H到FFFFH。

8051微控制器的数据存储器（RAM）

8051微控制器的数据存储器或RAM存储临时数据和中间结果，这些结果在微控制器的正常操作过程中生成和使用。原始英特尔的8051微控制器具有128B的内部RAM。

但是，8051微控制器的几乎所有现代变体​​都有256b的RAM。在这256b中，第一个128b即，从00h到7fh的内存地址分为工作寄存器（组织为注册库），位 - 可寻址区域和通用RAM（也称为ScratchPad区域）。

在第一个128b的RAM（从00h到7FH）中，前32B，即，从地址00h到1FH的内存由32个工作登记册组成，这些寄存器由4个银行组织，每个银行中有8个寄存器。

这4个银行被命名为Bank0，Bank1，Bank2和Bank3。每个银行由8个名为R0 - R7的寄存器组成。每个寄存器可以通过两种方式解决：按名称或地址。

要按名称解决寄存器，首先必须选择相应的银行。为了选择银行，我们必须使用程序状态字（PSW）寄存器的RS0和RS1位（RS0和RS1是PSW寄存器中的第三和第4位）。

当使用其地址（即12H）处理寄存器时，相应的银行可能会选择也可能不会选择。（12H对应于bank2中的R2）。

RAM的下一个16B，即20H至2FH是位 - 可寻址内存位置。总共可以使用00h到7fh单独解决128位，或者整个字节可以以20小时至2FH的速度解决。

例如，32H是内部RAM位置26H的位2。

内部RAM的最后80b即30h至7fh的地址是可寻址的通用RAM区域。

这些较低的128B RAM可以直接或间接解决。

RAM的上部128b即，分配了从80h到FFH的内存地址，用于特殊功能寄存器（SFRS）。SFRS控制8051微控制器的特定功能。一些SFR是I/O端口寄存器（P0，P1，P2和P3），PSW（程序状态词），A（累加器），IE（中断启用），PCON（POWER CONTROL），ETC。

SRFS内存地址仅是直接地址。即使在80h和FFH之间的某些地址未分配给任何SFR，也不能用作其他RAM区域。

在某些微控制器中，还有一个额外的128B RAM，它们与SFR共享内存地址，即80H到FFH。但是，仅通过间接地址才能访问此额外的RAM块。

将外部内存与8051微控制器接口

无论是在内存，IO还是其他任何东西方面，都有一个选择扩展微控制器功能的选择总是一件好事。这种扩展对于避免设计节流将是有用的。我们已经看到，典型的8051微控制器具有4KB的ROM和128B RAM（最现代的8051微控制器变体具有8K ROM和256B RAM）。

基于8051微控制器系统的设计人员不限于8051微控制器中存在的内部RAM和ROM。有连接外部RAM和ROM的规定，即数据存储器和程序。

接口外部程序内存或ROM的原因是，以高级别的语言编写的复杂程序通常往往更大，并且占据更多的内存。

另一个重要原因是，没有任何内部ROM的8031或8032之类的芯片必须与外部ROM连接。

最多64KB的程序内存（ROM）和数据存储器（RAM）可以与8051微控制器接口。

下图显示了与8051微控制器的外部RAM的64KB接口的框图。

当将外部内存与8051微控制器连接时要记住的一个重要点是，端口0（P0）不能用作IO端口，因为它将用于多路复用地址和数据总线（A0 - A7和D0 - D7）。并非总是如此，但是端口2可以用作地址总线的较高字节。

在本教程中，我们看到了8051 MicroController内存组织，程序内存，数据存储器，内部ROM和RAM，以及如何与8051 MicroController接口外部内存（ROM和RAM）。