80C51系列單片機的內(nèi)部RAM如何進行擴展的詳細方案分析設計

　　80C51系列單片機是一類經(jīng)典的8位微處理器，其設計方法和體系結(jié)構(gòu)一直是其他各類單片機設計的參考典范，自從20世紀80年代面世以后，得到了極大的發(fā)展與應用。直到今天，市場上還有一大部分單片機應用成品將其作為處理核心?；?0C51系列單片機無知識產(chǎn)權(quán)保護、市場應用廣泛等優(yōu)點，對其進行功能拓展，既有利于經(jīng)濟上節(jié)約成本，也有利于成果的推廣使用。而隨著單片機應用日趨復雜化，傳統(tǒng)的51系列單片機在設計上的不足逐漸顯現(xiàn)出來。如在現(xiàn)有128字節(jié)內(nèi)部RAM基礎上，處理一些比較復雜的算法就顯不足。鑒于此，本文在Oregano公司設計的8051 IP核（即下述MC8051）基礎上，進行了對其內(nèi)部RAM高128字節(jié)擴展。給出一種新的擴展設計方法，實現(xiàn)了對與一般RAM區(qū)地址空間相連的高128字節(jié)的間接尋址操作，并以此為基礎，對內(nèi)部RAM進行了可達64 KB的擴展實現(xiàn)，通過了相應的軟硬件仿真測試。

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　　1 對MC8051高位128字節(jié)的擴展設計

　　對MC8051高位128字節(jié)的擴展設計主要分3個方面加以說明：一是傳統(tǒng)80C51系列的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)；二是高128字節(jié)的尋址方式；三是對IP核內(nèi)部的RAM地址選擇控制。

　　1.1 傳統(tǒng)80C51系列的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)

　　80C51是經(jīng)典的單片機系列，具有典型的單片機體系結(jié)構(gòu)，由CPU系統(tǒng)、ROM、RAM、I/O口以及特殊功能寄存器SFR、2個16位定時/計數(shù)器、5個中斷源和1個串口組成。針對本文所要討論的內(nèi)容，這里介紹一下80C51存儲結(jié)構(gòu)和尋址方式：80C51系列單片機存儲器結(jié)構(gòu)采用哈佛型結(jié)構(gòu)，物理上共分片內(nèi)外程序存儲器、片內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲器4個存儲空間。對于數(shù)據(jù)存儲器，片內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲器地址彼此獨立，指令尋址各自不同，這里主要關(guān)注片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲單元的結(jié)構(gòu)。

　　8051單片機共有7種尋址方式，這里只對其中3種作一下簡要介紹：立即尋址，操作碼后的一個字節(jié)就是實際操作數(shù)本身；寄存器尋址，操作碼后為某一寄存器編號，寄存器的內(nèi)容為操作數(shù);寄存器間接尋址，其與寄存器尋址的區(qū)別在于前者寄存器中的內(nèi)容就是操作數(shù)，而后者寄存器中的內(nèi)容為操作數(shù)地址，此地址指向的寄存器中存入的數(shù)據(jù)才是實際操作數(shù)本身。