8访问外部存储器.docx
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8访问外部存储器
8访问外部存储器
和5.2章描述的一样，访问外部数据存储器需要将EXTRAM位置1。
访问外部数据存储器既可用16位地址（使用“MOVX@DPTR），也可以使用8位地址（使用“MOVX@Ri”），如下所述。
通过8位地址访问
8位地址线经常使用1个或多个I/O线结合来访问RAM页面。
如果使用8位地址，在外部存储器读写周期，专用寄存器P2口的内容始终保持在P2引脚。
使得访问页面非常容易。
图5-5示一个访问2K的外部RAM的硬件配置。
P0用作一个地址/数据分时复用总线到RAM，P2口的三线用来访问RAM页。
CPU产生/RD和/WR（P3.7和P3.6可选择功能）来选通存储器。
当然，用户可以使用其它I/O线来代替P2到RAM页面。
通过16位地址访问
16位地址线经常用来访问64K的外部数据存储器。
图5-6示硬件配置来访问外部64K的RAM。
只要使用16位地址，除了P0口、/RD和/WR之外，P2口的高位地址在读写周期一直保持。
在任何情况下，P0口的低位地址线和数据线为分时复用。
ALE（地址锁存使能）用来将地址字节捕获到外部锁存器。
在ALE的负跳变时地址字节有效。
接着，在写周期，在/WR激活之前，要写的数据出现在P0口，并一直保持直到/WR信号释放。
在一个读周期，信号字节从P0口接收在读选通信号释放前。
在访问外部存储器时，CPU写0FFH到端口0锁存（专用寄存器），专用寄存器P0保持的信息被擦除。
8.1配置ALE引脚
对MPC82G516A来说，ALE信号没有专门的引脚。
ALE成为P3.5或P4.1的可选择功能，这可通过AUXR寄存器的P35ALE和P41ALD控制位来选择，如下所示。
另外，80C51的单片机在没有外部访问时仍然输出ALE信号，除了访问访问外部数据存储器（EXTRAM=1）时，器件不会输出ALE信号。
AUXR（地址=8EH，辅助寄存器，复位值=0000，xx0xB）
7
6
5
4
3
2
1
0
URTS
ADRJ
P41ALE
P35ALE
-
-
EXTRAM
-
P41ALE：
置位时，P4.1作为ALE引脚并用来访问外部MOVX。
P35ALE：
置位时，P3.5作为ALE引脚并用来访问外部MOVX。
EXTRAM：
0：
当地址小于0x400时，禁止访问外部数据存储器；
当访问地址为0x0000~0x03FF时自动切换到片上XRAM。
1：
允许访问全部外部数据存储器，地址范围为0x0000~0xFFFF；
禁止访问片内XRAM。
8.2延长时序来访问低速存储器
为了访问低速的外部数据存储器，设计了时序延长机制来控制“MOVX”指令的访问时序。
延长（STRETCH）寄存器的位ALES1和ALES0，控制延长设置时间和保持时间并保持到ALE的下降沿。
另外，位RWS2、RWS1和RWS0控制延长读写脉冲宽度。
用户可以通过适当的配置STRETCH寄存器，以适应外部数据存储器读写的需求。
STRETCH（地址=8FH，延长寄存器，复位值=0000,0011B）
7
6
5
4
3
2
1
0
-
-
ALES1
ALES0
-
RWS2
RWS1
RWS0
{ALES1，ALES0}：
00：
没有延长，P0口地址的设置/保持时间随着ALE的下降沿在一个时钟周期；
01：
1个时钟周期的延长，P0口地址设置/保持时间随着ALE的下降沿在二个时钟周期；
10：
2个时钟周期的延长，P0口地址设置/保持时间随着ALE的下降沿在三个时钟周期；
11：
3个时钟周期的延长，P0口地址设置/保持时间随着ALE的下降沿在四个时钟周期；
{RWS2，RWS1，RWS0}：
000：
没有延长，MOVX读写脉冲为一个时钟周期；
001：
1个时钟延长，MOVX读写脉冲为2个时钟周期；
010：
2个时钟延长，MOVX读写脉冲为3个时钟周期；
011：
3个时钟延长，MOVX读写脉冲为4个时钟周期；
100：
4个时钟延长，MOVX读写脉冲为5个时钟周期；
101：
5个时钟延长，MOVX读写脉冲为6个时钟周期；
110：
6个时钟延长，MOVX读写脉冲为7个时钟周期；
111：
7个时钟延长，MOVX读写脉冲为8个时钟周期；
看如下时序波形的演示。
Figure8-1.“MOVX@DPTR,A”没有延迟
图8-2“MOVX@DPTR，A”有延迟
图8-3“MOVXA，@DPTR”没有延迟
图8-4“MOVXA，@DPTR”有延迟
9双数据指针寄存器（DPTR）
传统的数据指针用来加速代码执行和减少代码尺寸。
双DPTR结构是一种方法，芯片将指定外部数据存储器的定位地址。
外部存储器有两个16位DPTR寄存器，和一个控制位称作为DPS（AUXR1.0），允许在程序代码和外部存储器之间的切换。
图9-1使用双DPTR
DPTR指令
使用DPS位的六条指令参考DPTR的当前选择，如下：
INCDPTR；数据指针加1
MOVDPTR,#data16；DPTR加载16位常量
MOVCA，@A+DPTR；将代码字节移动到ACC
MOVXA，@DPTR；移动外部RAM（16位地址）到ACC
MOVX@DPTR，A；移动ACC到外部RAM（16位地址）
JMP@A+DPTR；直接跳转到DPTR
AUXR1（地址=8EH，辅助寄存器1，复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
P4KB
P4PCA
P4SPI
P4S2
GF2
-
-
DPS
DPS：
DPTR选择位，用来在DPTR0和DPTR1之间切换
在DPTR0和DPTR1之间切换时，可通过软件来保存DPS位状态
DPSDPTR选择
1DPTR0
2DPTR1
10I/O端口结构和操作
MPC82G516A有五个I/O端口：
端口0、端口1、端口2、端口3和端口4。
所有的端口都为8位端口。
准确的可用I/O引脚数量由封装类型决定。
见表10-1。
表10-1可用I/O引脚数量
封装类型
I/O引脚脚
引脚数量
40-pinDIP
P0,P1,P2,P3
32
28-pinSSOP
P0.1~P0.4,P0.6,P1.0,P1.2,P1.3,P1.5,
P2.0,P2.1,P2.3,P2.4,P2.5
P3.0~P3.3,P3.5
P4.2
20
44-pinPLCC
P0,P1,P2,P3,P4.0~P4.3
36
44-pinPQFP
P0,P1,P2,P3,P4.0~P4.3
36
48-pinLQFP
P0,P1,P2,P3,P4
40
10.1端口配置
MPC82G516A的所有端口可通过软件个别的、独立的配置为四种之中的一种类型，基于位位基础，如表10-2所示。
这四种类型有：
准双向（标准8051的I/O端口）、上拉输出、集电极开路输出和输入（高阻抗输入）。
每个端口有两个模式寄存器来选择每个端口引脚的输出类型。
表10-2端口配置设定
PxM0.y
PxM1.y
端口
0
0
准双向端口
0
1
上拉输出
1
0
输入（高阻抗）
1
1
集电极开路输出
这里x=0~4（端口号），y=0~7（端口引脚号）。
寄存器PxM0和PxM1列表如下。
P0M0（地址=93H，端口0模式寄存器0，复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
P0M0.7
P0M0.6
P0M0.5
P0M0.4
P0M0.3
P0M0.2
P0M0.1
P0M0.0
P0M1（地址=94H，端口0模式寄存器1，复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
P0M1.7
P0M1.6
P0M1.5
P0M1.4
P0M1.3
P0M1.2
P0M1.1
P0M1.0
P1M0（地址=91H，端口1模式寄存器0，复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
P1M0.7
P1M0.6
P1M0.5
P1M0.4
P1M0.3
P1M0.2
P1M0.1
P1M0.0
P1M1（地址=92H，端口1模式寄存器1，复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
P1M1.7
P1M1.6
P1M1.5
P1M1.4
P1M1.3
P1M1.2
P1M1.1
P1M1.0
P2M0（地址=95H，端口2模式寄存器0，复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
P2M0.7
P2M0.6
P2M0.5
P2M0.4
P2M0.3
P2M0.2
P2M0.1
P2M0.0
P2M1（地址=96H，端口2模式寄存器1，复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
P2M1.7
P2M1.6
P2M1.5
P2M1.4
P2M1.3
P2M1.2
P2M1.1
P2M1.0
P3M0（地址=B1H，端口3模式寄存器0，复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
P3M0.7
P3M0.6
P3M0.5
P3M0.4
P3M0.3
P3M0.2
P3M0.1
P3M0.0
P3M1（地址=B2H，端口3模式寄存器1，复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
P3M1.7
P3M1.6
P3M1.5
P3M1.4
P3M1.3
P3M1.2
P3M1.1
P3M1.0
P4M0（地址=B3H，端口4模式寄存器0，复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
P4M0.7
P4M0.6
P4M0.5
P4M0.4
P4M0.3
P4M0.2
P4M0.1
P4M0.0
P4M1（地址=B4H，端口4模式寄存器1，复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
P4M1.7
P4M1.6
P4M1.5
P4M1.4
P4M1.3
P4M1.2
P4M1.1
P4M1.0
10.1.1准双向I/O
端口引脚工作在准双向模式时与标准8051端口引脚类似。
一个准双向端口用作输入和输出时不需要对端口重新配置。
这种可能是因为端口输出逻辑高时，弱上拉，允许外部器件拉低引脚。
当输出低时，强的驱动能力可吸收大电流。
在准双向输出时有三个上拉晶体管用于不同的目的。
其中的一种上拉，称为微上拉，只要端口寄存器的引脚包含逻辑1则打开。
如果引脚悬空，则这种非常弱上拉提供一个非常小的电流将引脚拉高。
第二种上拉称为“弱上拉”，端口寄存器的引脚包含逻辑1时且引脚自身也在逻辑电平时打开。
这种上拉对准双向引脚提供主要的电流源输出为1。
如果引脚被外部器件拉低，这个弱上拉关闭，只剩一个微上拉。
为了在这种条件下将引脚拉低，外部器件不得不吸收超过弱上拉功率的电流，且拉低引脚在输入的极限电压之下。
第三种上拉称为“强”上拉。
这种上拉用于加速准双向端口的上升沿跳变，当端口寄存器从逻辑0到逻辑1时。
当这发生时，强上拉打开两个CPU时钟，快速将端口引脚拉高。
准双向端口配置如图10-1所示。
准双向端口有施密特触发器来抑制输入噪音。
图10-1准双向I/O
10.1.2集电极开路输出
配置为集电极开路输出时，当端口寄存器包含逻辑0时，关闭所有上拉，只有端口引脚的下拉晶体管。
使用这个功能配置应用，端口引脚必须有外部上拉，典型的将电阻接到VDD。
这个模式的下拉和准双向端口的模式相同。
另外，在这种配置下的端口输入引脚的输入路径和准双向模式相同。
集电极开路端口配置如图10-2所示。
开路集电极输入也有一个施密特触发器用来抑制噪音。
图10-2集电极开路输出
10.1.3输入（高阻抗）
输入配置一个施密特触发器但是在引脚上没有任何上拉电阻，如下图10-3所示。
图10-3输入
10.1.4推挽输出
推挽输出配置有下拉，和集电极开路、准双向输出模式有着相同的结构，当端口寄存器包含逻辑1时提供一个连续的强上拉。
当一个端口输出需要更大的电流时可配置为推挽输出模式。
另外，在这种配置下的端口输入引脚和输入路径的准双向模式的配置相同。
上拉端口配置如图10-4所示。
上拉端口引脚也包含一个输入施密特触发器用来降低噪音。
图10-4上拉输出
10.2I/O引脚用作ADC功能
端口1用作于可选择功能的模拟输入。
为了获得最好的模拟性能，引脚用作ADC时应将数字输出禁止。
这可能通过将引脚配置为输入模式来实现。
10.3I/O端口的其它备注
MPC82G516A的每个输出都设计有吸收典型LED的驱动电流能力，然而，所有端口的总输出最大电流不能超过极限值。
请参考29章：
绝对最大值
11定时器/计数器
MPC82G516A有三个16位定时器/计数器：
定时器0、定时器1和定时器2。
每一个包含两个8位寄存器，THx和TLx（这里，x=0、1或2）。
所有这些操作既可配置为定时器或事件记数器。
定时器功能，TLx寄存器每12个时钟周期或1个周期加1，通过软件来选择。
因此可认为为计数器时钟周期。
每记12个时钟周期，计数速率达1/12的晶振频率。
计数器功能，下降沿时寄存器加1，根据外部输入引脚T0、T1或T2。
在这些功能中，每个时钟周期对外部输入信号（T0引脚和T1引脚）进行采样，每12个时钟周期对T2引脚采样。
当采样信号出现一个高电平接着一个低电平，计数加1。
当检测到跳变时新计数值出现在寄存器中。
对定时器0和定时器1来说，需要用两个时钟周期来识别下降沿跳变，最大的计数速率为1/2的晶振频率；对于定时器2，需要用24个时钟周期来识别下降沿跳变，最大计数速率为1/24的晶振频率。
外部输入信号没有严格的周期限制，但是要确保在电平改变前至少有一次采样，对定时器0和定时器1来说信号应该至少保持一个时钟，定时器2需要12个时钟周期。
对定时器0和定时器2来说，除了标准8051定时器的功能之外，添加了一些新的特征。
下面的子章节将详细描述这些定时器/计数器。
11.1定时器0和定时器1
定时器或计数器功能通过专用寄存器TMOD的控制位C/T来选择，如下所示。
这两个定时器/计数器有四种工作模式，通过TMOD的位对（M1，M0）来选择。
这两个定时器/计数器的模式0、1和模式2是相同的，模式3是不同的。
除了TMOD之外，其它专用寄存器TCON和AUXR2包含几个控制位和状态位与这两个定时也相关，也如下所示。
TMOD（地址=89H,定时器/计数器模式控制位,复位值=0000,0000B）
定时器1
定时器2
7
6
5
4
3
2
1
0
GATE
C/-T
M1
M0
GATE
C/-T
M1
M0
GATE：
当门控位置位时，只有在/INT0或/INT1引脚是高电平且TR0或TR1控制位置位时，定时器/计数器0或1使能。
当门控制位清零时，只要TR0或TR1置1定时器0或1使能。
C/T：
定时器或计数器选择器。
清零为定时器功能（从内部系统时钟输入）。
置位为计数器功能（从T0或T1引脚输入）。
M0M1
工作模式
0
0
8位定时器/计数器。
THx与TLx作为5位预分频器
0
1
16位定时器/计数器。
THx与TLx串联；没有分步频器
1
0
8位自动重载定时器/计数器。
THx保持一个值，并在每次溢出时加载到TLx
1
1
（定时器0）TL0是一个8位定时器/计数器并通过标准定时器0的控制位控制。
TH0仅仅是一个8位定时器通过定时器1的控制位控制
1
1
（定时器1）定时器/计数器停止
TCON（地址=88H,定时器/计数器控制位,复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
TF1：
定时器1溢出标志位。
定时器/计数器溢出时由硬件置位。
处理器进入中断向量程序由硬件清零。
TR1：
定时器1运行控制位。
通过软件置位/清零开启或关闭定时器/计数器1。
TF0：
定时器0溢出标志位。
定时器/计数器溢出时由硬件置位。
处理器进入中断向量程序由硬件清零。
TR0：
定时器0运行控制位。
通过软件置位/清零开启或关闭定时器/计数器0。
AUXR2（地址=A6H,辅助寄存器2,复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
T0X12
T1X12
URM0X6
S2TR
S2SMOD
S2TX12
S2CKOE
T0CKOE
T0X12：
当C/T=0时，定时器0的时钟源选择。
置位选择Fosc作为系统时钟源，清零选择Fosc/12作为时钟源。
T1X12：
当C/T=0时，定时器1的时钟源选择。
置位选择Fosc作为系统时钟源，清零选择Fosc/12作为时钟源。
T0CKOE：
置位/清零来使能/禁止从P3.4输出定时器0时钟。
四种工作模式在以下的文本中描述。
11.1.1模式0：
13位定时器/计数器
定时器0和定时器1的模式0看起来像一个32预分频的8位计数器。
且这两个定时器运行模式0是相同的。
图11-1展示模式0的运行。
在这个模式，定时器寄存器配置为一个13位寄存器。
计数器所有位从全1翻转到全0，置位定时器中断标志位TFx。
当TRx=1且GATE=0或/INTx=1，定时器使能输入计数。
（置GATE=1时通过外部输入/INTx控制定时器，以便脉冲宽度测量）。
TRx和TFx控制位在专用寄存器TCON。
GATE位在TMOD。
有两个不同的GATE位，一个是定时器0（TMOD.7）另一个是定时器0（TMOD.3）。
13位寄存器包含THx的所有8位和TLx的低5位。
TLx的高3位是不确定的可以忽略。
置位运行标志（TRx）不会清除寄存器。
意思是说用户在开始计数前应对THx和TLx进行初始化。
图11-1.定时器1工作在模式0:
13位定时器/计数器
11.1.2模式1：
16位定时器/计数器
除了定时器的寄存器使用全部16位外，模式1和模式0是相同的。
参考图11-2。
在这个模式，THx和TLx串联，没有预分频。
图11-2.定时器1的模式1：
16位定时器/计数器
11.1.3模式2：
8位自动加载
模式2配置定时器寄存器为一个自动加载的8位计数器（TLx），如图11-3所示。
TLx溢出不仅置位TFx，而且也将THx的内容加载到TLx，THx内容由软件预置，加载不会改变THx的值。
图11-3.定时器1的模式2：
8位自动加载
11.1.4模式3：
两个8位定时器/计数器
定时器1在模式3保持计数值。
效果和设置TR1=0一样。
定时器0在模式3建立TL0和TH0两个独立的计数器。
定时器0的模式3的逻辑图如图11-4所示。
TL0使用定时器0控制位：
C/T、GATE、TR0、/INT0和TF0。
TH0锁定为定时器功能（每个机器周期计数）且接替定时器1来使用TR1和TF1，因从TH0控制定时器1中断。
模式3提供当有额外的需求应用时的一个8位时器或计数器时。
当定时器0在模式3时，定时器1可打开或关闭并切换到脱离，进入到自己的模式3，或仍然可用作为串行口的波特率发生器，或者不需要中断的其它应用。
图11-4定时器0工作在模式3：
两个8位定时器/计数器
11.1.5可编程时钟输出从定时器0
使用定时器0，可编程从引脚T0CK0（P3.4）输出占空比为50%的时钟周期。
输出频率根据系统时钟频率（Fosc）和加载值到TH0寄存器，公式如下所示。
定时器0时钟输出模式编程如下：
●在AUXR2寄存器置位T0CKOE。
●清除定时器0的C/T位在TMOD寄存器。
●清除定时器0的GATE位在TMOD寄存器。
●从公式计算出8位自动加载值并输入到TH0寄存器。
●在TL0寄存器输入一个8位初始值。
可以和自动加载值相同。
●通过设置TCON寄存器的TR0位启动定时器。
图11-5.编程从定时器0的时钟输出
11.2定时器2
定时器2是一个16位定时器/计数器，既可作为一个定时器也可以作为一个事件计数器，通过专用寄存器T2CON的C/T2位来选择。
定时器2有四种工作模式：
捕获、自动加载（向上或向下计数）、波特率发生器和可编程时钟输出，通过专用寄存器T2CON和T2MOD来选择，如下所示。
T2CON（地址=C8H,定时器/计数器2控制寄存器,复位值=0000,0000B）
7
6
5
4
3
2
1
0
TF2
EXF2
RCLK
TCLK
EXEN2
TR2
C/-T2
CP/-RL2
TF2：
定时器2溢出标志位，定时器2溢出置位且必须通过软件清零。
当RCLK=1或TCLK=1时，TF2不会被置位。
EXF2：
定时器2外部标志位，在EXEN2=1时，且在T2EX上有负跳变时加载或捕获将引起置位。
当时器2中断使能时，EXF2=1时将引起CPU进入定时器2中断向量程序。
EXF2必须通过软件清零。
EXF2在向上/向下计数器模式不会产生中断。
RCLK：
接收时钟控制位。
置位时，串行口使用定时器2溢出脉冲来接收，在模式1和模式3时。
RCLK=0使用定时器1溢出脉冲来产生接收时钟。
TCLK：
传送时钟控制位。
置位时，串行口使用定时器2溢出脉冲来发送，在模式1和模式3时。
TCLK=0使用定时器1溢出脉冲来产生发送时钟。
EXEN2：
定时器2外部使能位。
置位时，如果定时器2没有用作串行口时钟，在T2EX的负跳变时捕获或加载并作为结果。
TR2：
定时器2的启始和停止位。
逻辑1时启动定时器。
C/T2：
定时器或计数器选择。
清零时，选择内部定时器。
置位时，选择外部事件计数器（下降沿触发）。
CP/RL2：
捕获/加载控制位。
置位时，如果EXEN2=1，在T2EX的负跳变时将产生捕获。
清零时，如果EXEN2=1，定时器2溢出或T2EX上有负跳变时将产生自动加载。
当RCLK=1或TCLK=1时，这一位被忽略并强制加载在定时器2溢出时。
T2MOD（地址=C9H,定时器/计数器2控制寄存器,复位值=xxxx,xx00B）
7
6
5
4
3
2
1
0
-
-
-
-
-
-
T2OE
DCEN
T2OE：
定时器2时钟输出使能位，置位使能清零禁止。
DCEN：
定时器
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