Základní uspořádání pamětí MCU

NMS

Organizace pamětí MCU


NMS


Základní uspořádání pamětí MCU • Harwardská architektura. – Oddělený adresní prostor kódové a datové paměti. – Používané u malých MCU a signálových procesorů.

• Von Neumannova architektura (Princetonská). – Kódová i datová paměť jsou ve společném datovém prostoru. – Používané u většiny výkonných MCU.

K.D. - přednášky NMS

2

NMS


Harwardská architektura •

Kódová a datová paměť mají oddělené adresní prostory. Adresní postor kódové paměti

– Délka slova může být pro obě paměti různá. • Atmel AVR: kódová 16 bitů, datová 8 bitů. • Microchip PIC: kódová 14 bitů, datová 8 bitů.

Vnitřní kódová paměť

– V principu je možný přístup do obou pamětí současně (signálové procesory, ...).

•

Pro každý adresní prostor lze použít “Výběr instrukce” jen některé operace: – Kódový a.p.: výběr instrukce, čtení dat. – Datový a.p.: čtení dat, zápis dat.

Adresní prostor datové paměti

“Čtení dat” (MOVC ...)

Vnitřní datová paměť

“Zápis dat”

“Čtení dat” (MOV ...)

“Zápis dat”

3


NMS


Využití adresního prostoru • Fyzická paměť nemusí pokrývat celý adresní prostor. – Zbývající rozsah a.p. je pokryt vnější pamětí nebo nevyužit. – V adresním prostoru datové paměti jsou mapovány SFR a někdy EEPROM. Adresní postor kódové paměti

Adresní prostor datové paměti Vnější datová paměť EEPROM SFR

Rozsah adres vnitřní kódové paměti




Rozsah adres EEPROM Rozsah adres SFR Rozsah adres vnitřní datové paměti

4

NMS


Příklad Harwardské architektury: 8051/8052 • Adresní prostor kódové paměti má velikost 64 kB. • Adresní prostor vnitřní datové paměti má velikost 256 B. Adresní prostor kódové paměti FFFF

Pouze u 8052

Poznámka:

Adresní prostor vnitřní datové paměti

MCU s architekturou 8051/8052 vyrábí pod různým označením řada výrobců.

FF

FF Nepřímo

Přímo adresované SFR 80

Vnitřní kódová paměť 0000

adresovaná 80 RAM

7F

Přímo adresovaná 00 RAM

5


NMS


Složitější organizace datové paměti (8051/8052) • Do datové paměti 8051/8052 jsou mapovány 4 sady registrů a bitově adresovaná paměť. Adresní prostor vnitřní datové paměti FF

Přímo adresované SFR 80 7F

FF Nepřímo

adresovaná 80 RAM


7F

RAM 30 2F 20 1F 18 17 10 0F 08 07 00


Bitově adresovaná RAM Registrová sada 3 Registrová sada 2 Registrová sada 1 Registrová sada 0 6

NMS


Složitější organizace datové paměti (PIC) • Datová paměť je rozdělena na 4 banky. • Vždy je přístupný jen 1 bank – volí se zápisem do RP1,RP0.

7


NMS


Detaily organizace datové paměti PIC • Datová paměť je rozdělena na 4 banky. • Vždy je přístupný jen 1 bank – volí se zápisem do RP1,RP0.


8

NMS


Organizace kódové paměti PIC • Délka slova je 14 bitů. • Adresa je dlouhá 13 bitů. • Pro návratové adresy má samostatný stack s 8 úrovněmi.

9


NMS


Lineární (Von Neumannova) architektura Adresní prostor pamětí

• Všechny typy pamětí a SFR jsou v jednom adresním prostoru. – Lze zapisovat i do kódové paměti (pokud to umožňuje technologie). – Lze provádět program, uložený v datové paměti (pokud to dovolí kapacita). – U výkonných MCU lze někdy volit různé mapování pamětí do adresního prostoru.

SFR EEPROM

Rozsah adres EEPROM


Rozsah adres vnitřní datové paměti


Rozsah adres vnitřní kódové paměti

“Čtení” K.D. - přednášky NMS

Rozsah adres SFR

“Zápis” 10

NMS


Konfigurace s vnější a vnitřní pamětí • • •

Některé MCU umožňují připojení vnější datové nebo kódové paměti. Pro vyvedení adresní a datové sběrnice se obvykle využije část paralelních portů. Přístup do vnitřní paměti je obvykle rychlejší (např. v 1 taktu CLK)než do vnější paměti (např. ve 3 taktech CLK). Kódová paměť

CPU

Datová paměť

Kódová paměť

CPU

Datová paměť

Interní sběrnice

Interní sběrnice

Paralelní porty

Paralelní porty

Vývody (piny) portů

Vývody (piny) portů Kódová paměť

Vývody (piny) sběrnice Datová paměť

11


NMS


Připojení vnějších pamětí k 8051/8052 • Vnější datová a kódová paměť mají samostatné řídicí signály. D7 - D0

P0 Latch 8052

A15 - A8

P2 RD P3 WR ALE

EA

A7 - A0

Datová paměť

Kódová paměť

PSEN Není dodržena polarita signálů EA, RD, WR, PSEN, ALE


12

NMS


Různé konfigurace pamětí u MCU • Často lze volit použití vnitřní nebo vnější paměti. Nevyužito

Vnější paměti

SFR

SFR

SFR

EEPROM

EEPROM

EEPROM





a) Pouze vnitřní paměti

b) Vnitřní i vnější paměti

Vnější datová a kódová paměť

c) Pouze vnější paměti 13


NMS


Různé konfigurace pamětí – Renesas H8S •

•

Konfigurace se volí pomocí 3 pinů MD2,MD1,MD0. Situace na obrázku odpovídají konfiguracím Mode 4/5, Mode 6 a Mode 7. Poznámka: Mode4 a Mode5 se liší šířkou sběrnice 8/16 bitů.


14

NMS


Konfigurace pamětí MCU 8051/8052 •

Pouze vnitřní paměti. – Konfigurace se volí pinem /EA (External Address). – Velikost vnitřní kódové paměti se liší podle výrobce a typu (1 kB – 32 kB). Adresní prostor kódové paměti

Adresní prostor vnější datové paměti

FFFF

FFFF

Pouze u 8052 Adresní prostor vnitřní datové paměti FF


(/EA = H)


FF Nepřímo

adresovaná RAM

80

7F


0000

0000

15


NMS



Vnitřní i vnější paměti. – Adresní prostor vnější datové paměti je oddělen od vnitřní datové paměti. – Některé MCU mají na čipu i část datové paměti ve vnějším adresním prostoru (Dallas DS87C520). Adresní prostor kódové paměti


FFFF

FFFF

Vnější kódová paměť

Adresní prostor vnitřní datové paměti FF


(/EA = H)

Vnitřní kódová paměť 0000

(MOVC ...)


FF Nepřímo

adresovaná RAM

Vnější datová paměť

80

7F

Přímo adresovaná 00 RAM (MOV ...)

0000

(MOVX ...)

16

NMS



Pouze vnější kódová paměť. – Použití vnější kódové paměti se volí pinem /EA (External Address) = L. Adresní prostor kódové paměti


FFFF

Vnější kódová paměť

Adresní prostor vnitřní datové paměti FF


FF Nepřímo

adresovaná RAM

Vnější datová paměť

80

7F

(/EA = L) 0000


FFFF


0000

17

Základní uspořádání pamětí MCU

Recommend Documents