储存器

一、前言

程序存储器(又称数据Flash),顾名思义,是用来存储用户的程序,使单片机能够按照编写的代码顺序执行,完成指定的任务。所以程序存储器是只读存储器(只读存储器),我们已经听过很多次了。

代码存储在程序存储器里面,一般有常数、表格、pi值、数码管形状、SCM ID号、内部参考信号源、关机唤醒定时器频率、IRC参数等数据。

注意: 单片机每次都是烧录程序,烧录就是为了把代码放到程序存储器中,而我们用的电脑则是把硬盘的数据和程序放到RAM,再用CPU去读取RAM里面的数据和程序。

二、存储器的存储单位与编址

存储信息的基本单位称存储元件,每个存储元件是一个二进制位,一位可存放一个二进制数0或1,每8位组成一个字节。

编址是为了方便我们存取存储器中的信息,我们需要给每个存储单元编号,即编址。

1. 存储单位

  • 位(bit):计算机的最小数据单位

  • 字节(Byte):1Byte = 8bits

  • 字(Word):1Word = 2Bytes = 16bits

2. 编址

51单片机的存储单元是一个字节,为了存取数据方便,每个存储单元都有编号,这个编号就是编址,编址采用二进制数。例如:0000 0010B可以代表第二个存储单元。

三、51单片机有哪些内部存储器

存储器是单片机的又一个重要组成部分,存储容量为256个单元的存储器结构中每个存储单元对应一个地址,256个单元共有256个地址,用两位16进制数表示,即存储器的地址(00H~FFH)。

存储器中每个存储单元可存放一个八位二进制信息,通常用两位16进制数来表示,这就是存储器的内容。存储器的存储单元地址和存储单元的内容是不同的两个概念,不能混淆。

1.片内RAM

RAM(Random Access Memory)又叫随机存取存储器,正常情况下不仅可以写入数据到RAM,也可以从RAM读取数据。

单片机内部总共有256Bytes的RAM。RAM的每一个字节都有编码,从0000 0000开始直到1111 1111,不同区域的RAM有着不同的功能。可以把RAM想象成一栋办公楼,不同的楼层有不同的部门,不同的部门自然干不同的活。

注意: 因为单片机一次只能处理8个bit的数据(字长为8),并且一个8位二进制数的范围是0到256,所以单片机一次能寻址的范围也就是0到256。

2.片内ROM

ROM(Read-OnlyMemory),又叫只读存储器,正常情况下只能从ROM读取数据,不能往写入数据。

单片机内部的ROM大小为4KB(4096Bytes),字节地址范围为000H~0FFFH。

在特殊条件下,可以把程序烧入到ROM中,所以ROM也叫程序存储器。

如果ROM的大小不够存入所有程序,也可以外接ROM。单片机最多可外接64KB的ROM。内部ROM和外部ROM是统一编址,要么就只用64KB的外部ROM,要么就用4KB的内部ROM+60KB的外部ROM(外部ROM的开头4KB闲置)。

3.外部数据存储器

外部数据存储器一般由静态 RAM 构成,其容量大小由用户根据需要而定,最大可扩展到 64KB RAM,地址是 0000H~0FFFFH。CPU 通过 MOVX 指令访问外部数据存储器,用间接寻址方式,R0 、R1 和 DPTR 都可作间接寄存器。

注意: 外部 RAM 和 扩展的 I/O接口是统一编址的,所有的外扩I/O 口都要占用 64KB 中的地址单元。

四、如何区分ROM和ROM

片内ROM和片外ROM的区分:在单片机既有片内ROM又有片外ROM时,会产生一部分重复的地址范围,为了解决区分片内和片外ROM的问题,51单片机设置了一根控制线EA(低电平有效),所以

EA = 0 => 有效 => 访问片内存储器

EA = 1 => 无效 => 片内存储器被忽略

本质的原理:就是当PC的值大于了某个值时将访问外部存储器,PC的值小于了某个值时将访问内部存储器。这个值由存储器容量的大小绝定,在8051单片机中,片内ROM = 4KB,所以当PC小于0FFFH时,访问片内ROM。

五、存储器数据读写说明

要对256字节存储器的每个存储单元进行读写,需要8根地址线和8根数据线,先送8位地址选中某个存储单元,再根据读控制或写控制,将选中的存储单元的8位数据从8根数据线送出,或通过8根数据线将8位数据存入选中的存储单元中。

当地址总线A7~A0将8位地址00011111(1FH)送入存储器时,会选中内部编址为1FH的存储单元,这时再从读控制线送入一个读控制信号,1FH 存储单元中的数据00010111从8根数据总线D7~D0送出。

六、总结

对于RAM和ROM,当我们写程序的时候,我们把程序误认为ROM,也就是说,我的某个逻辑形成了一系列的逻辑开关,但是当CPL进行操作的时候,在传输的过程中,交换逻辑需要不断的改变,所以RAM就诞生了。

但是由于技术的限制,RAM不能下电来保存逻辑,即电路中的每个硅电子都不能被保存,并且这个过程限制了内存的大小。因此,RAM和ROM是通过CPU总线连接的。

通过51单片机的RAM地址,ROM地址,可以看到,ROM存储程序,通过CPU传递数据,到RAM,而RAM是各个寄存器的集合,按ROM程序形成逻辑,响应CPU,同时传递给ROM信号(这里ROM的逻辑已不变,相当于与或非的各种开关)。

来源:嵌入式悦翔园(作者:JamesBin)

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