توصيل الذاكرة الخارجية في المتحكم الدقيق 8051

لأدنى حد من تطبيقات الذاكرة، يحتوي جهاز المتحكم الدقيق (8051) على ذاكرة بيانات وذاكرة رموز داخلية، في مثل هذا الموقف، بالنسبة لبعض التطبيقات، لن تكون سعة الذاكرة هذه كافية، لتوسيع مساحة ذاكرة وحدة التحكم الصغيرة (8051)، يجب علينا ربط (ROM / EPROM) الخارجية وذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، نحن نعلم أيضًا أنّ (ROM) تعمل كذاكرة برنامج (program memory) وأنّ ذاكرة الوصول العشوائي تعمل كذاكرة بيانات (data memory)، دعونا نلقي نظرة على كيفية وصول (8051) إلى هذه الأنواع من الذاكرة.

شرح ذاكرة البرنامج الخارجية External Program Memory

عندما يتم ذكر الاختلافات بين المعالج الدقيق والميكروكونترولر، يمكن تحديد الاختلاف الرئيسي على أنّه ذاكرة على الرقاقة (on-chip memory)، أي أنّ المتحكم الدقيق يحتوي على ذاكرة البرنامج (ROM) وذاكرة البيانات (RAM) على نفس الشريحة (IC)، بينما يجب أن يكون المعالج الدقيق واجهة خارجية مع وحدات الذاكرة.

ومن ثمّ، فمن الواضح أنّ الذاكرة جزء مهم من (8051 Microcontroller Architecture)،أي المتحكم الدقيق، لذلك، من المهم بالنسبة لنا أن نفهم (8051 Microcontroller Memory Organization)، أي كيفية تنظيم الذاكرة، وكيف يصل المعالج إلى كل ذاكرة، وكيفية ربط الذاكرة الخارجية بـ (8051 Microcontroller):

• يتم توجيه برنامج الجلب إلى العناوين (0000H) من خلال العناوين (OFFFH) إلى الذاكرة (ROM) الداخلية في (8051) عندما يتم توصيل دبوس (EA) بـ (Vec)، ويتم توجيه عمليات جلب البرنامج إلى العناوين (1000H) من خلال (FFFFH) إلى (ROM / EPROM) الخارجية، عندما يتم تأريض دبوس (EA)، يتم توجيه جميع العناوين التي جلبها البرنامج (0000H إلى FFFFH) إليه.

• (ROM / EPROM) الخارجية للجهاز، تُستخدم إشارة (PSEN) لتشغيل الخرج (ROM / EPROM) خارجية.

• يتم استخدام المنفذ (0) كعنوان / ناقل متعدد الإرسال، في دورة (T) الأولية، توفر عنوانًا أقل ترتيبًا من (8) بتات، ثمّ يتم استخدامه لاحقًا كناقل بيانات، يتم استخدام المزلاج الخارجي وإشارة (ALE) المقدمة من (8051) لإغلاق عنوان (8) بت.

• (Remote ROM / EPROM) “قراءة فقط للذاكرة / (ROM) الإلكترونية القابلة للبرمجة / (ROM) الإلكترونية القابلة للبرمجة / البرنامج الإلكتروني، تُستخدم إشارة (PSEN) لتنشيط الإخراج (ROM / EPROM الخارجي).

• يتم استخدام المنفذ (0) كعنوان / ناقل متعدد الإرسال، يوفر عنوانًا ذي ترتيب أقل من (8) بتات في الدورة (T) الأولى ويعمل لاحقًا كناقل بيانات، يتم إغلاق عنوان (8) بت باستخدام المزلاج الخارجي وإشارة (ALE) المعطاة من (8051).

• (1) خارجي (Interrupt 0) هو (0003H ،Timer 0) هو (000BH)، المقاطعة الخارجية (1) هي (0013H ،Timer 1) هو (001BH)، وهكذا، في حالة استخدام المقاطعة، يجب أن يكون روتين العملية الخاص بها في نفس مكان المقاطعة، إذا لم يتم استخدام المقاطعة، فيمكن استخدام موقع الخدمة كذاكرة برنامج للأغراض العامة.

توصيل الذاكرة الخارجية External Memory Interfacing

• يمكن معالجة ما يصل إلى (64) كيلو بايت من ذاكرة البيانات الإضافية بواسطة المتحكم الدقيق (8051)، يتم الوصول إلى ذاكرة البيانات الخارجية باستخدام تعليمات (MOVX).

• تنقسم ذاكرة البيانات الداخلية للمتحكم الدقيق (8051) إلى ثلاثة أقسام: أقل من (128) بايت، وأعلى من (128) بايت، و(SFRs)، على الرغم من أنّها عبارة عن أجسام مميزة ماديًا، إلّا أنّ العناوين العليا و(SFRs) تشترك في نفس كتلة مساحة العنوان، (80H) بواسطة (FFH).

• لا يمكن الوصول إلى مساحة العنوان العليا إلا عن طريق العنونة غير المباشرة، ولا يمكن الوصول إلى (SFRs) إلّا عن طريق العنونة المباشرة، كما هو موضح في مساحة العنوان العليا، من ناحية أخرى، يمكن الوصول إليها باستخدام إمّا عنونة مباشرة أو غير مباشرة.

نقاط مهمة يجب تذكرها عند الوصول إلى الذاكرة الخارجية

• في حالة الوصول إلى الذاكرة الخارجية، يتم نقل جميع البيانات الخارجية باستخدام ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) الخارجية أو (ROM) التي تتضمن السجل (A).

• أثناء الوصول إلى الذاكرة الخارجية، يمكن لـ (R) معالجة (256) بايت ويمكن لـ (DPTR) معالجة (64) كيلو بايت.

• يتم استخدام تعليمات (MOV X) للوصول إلى عناوين (RAM) أو (I / O) الخارجية.

وتجدر الإشارة إلى أنّه بينما سيتم استخدام عداد البرامج (Program counter) (PC) للوصول إلى ذاكرة القراءة فقط الخارجية، فسيتم زيادته بمقدار (1) “للإشارة إلى التعليمات التالية” قبل إضافته إلى (A) لتشكيل العنوان (physical address) لذاكرة القراءة فقط الخارجية.

فك تشفير عنوان الذاكرة Memory Address Decoding

نحن نعلم أنّ أنواع الذاكرة للقراءة / الكتابة تتكون من مجموعة من السجلات، حيث يكون لكل سجل عنوان مميز: حجم الذاكرة هو (NX Mas)، (N) هو عدد السجلات و(M) هو طول الكلمة في عدد من البتات:

• تحتوي شريحة الذاكرة على (11) سطر عنوان (A10-A0)، و(one chip pick) (CS)، وخطي تحكم، للسماح بمخزن الإخراج، اضغط على (RD)، ولتمكين مخزن الإدخال المؤقت، اضغط على (WR).

• يتم فك تشفير خطوط العنوان باستخدام وحدة فك التشفير الداخلية: يحتوي سجل الذاكرة (EPROM) “ذاكرة للقراءة فقط قابلة للمسح قابلة للبرمجة” على (4096) (4K).

• يحتوي على إجمالي (12) كتلة عنوان (address blocks)، وواحد (chip pick) (CS) وإشارة تحكم قراءة واحدة (A11-A0)، لا تحتاج (EPROM) إلى إشارة (WR) لأنّها ذاكرة للقراءة فقط.

• يتم استخدام وحدات الذاكرة و(I/O) في إطار المعالج الدقيق / وحدة التحكم الدقيقة، نظرًا لأنّ البيانات والعنوان ونواقل التحكم يتم مشاركتها بواسطة جميع الأجهزة، يمكن للمعالج الدقيق الاتصال “القراءة / الكتابة” بجهاز واحد فقط في كل مرة.

• من الضروري فك تشفير العنوان من المعالج الدقيق / وحدة التحكم الدقيقة من أجل الاتصال بالذاكرة أو أجهزة الإدخال / الإخراج.

• يتطلب توصيل الذاكرة اتباع المكونات على النحو التالي:

1. حدد الشريحة.
2. تحديد السجل.
3. تمكين المخزن المؤقت المناسب.