增强型51系列单片机W77E58的存储器访问

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    摘要：W77E58是Winbond公司推出的新一代增强型51系列单片机，文中介绍了W77E58对存储器访问的特点，并举例给出多种有关的应用程序实例。
    关键词：单片机  存储器  程序  W77E58
    增强型51系列单片机W77E58可与标准的8052兼容，它内含4个8位I/O口、3个16位计数器和全双工串行通信接口。由于W77E58对处理器内核进行了重新设计，因而其性能较之于标准的8052有了很大提高。
    W77E58改进了传统处理器的时序。机器周期与时钟之比可以由软件来控制，最快时一个机器周期仅需4个时钟，最慢时一个机器周期需1024个时钟。在同样的时钟频率下，当时钟/机器周期等于4时，W77E58的指令速度比传统的51单片机提高了1.5"3倍（平均2.5倍）。如果以时钟/机器周期等于4为正常工作方式，那么时钟/机器周期等于1024就可以认为是经济模式了。W77E58为全静态CMOS设计，其工作时钟最高为40MHz，最低可以为0，因此W77E58可以工作在空闲方式和掉电方式。
    W77E58片内的可多次编程的程序存储器为32kB，还具有1kB的片内数据存储器。在大程序量和稍大数据量的应用时，W77E58不需要扩展外部程序外储器和数据存储器，因而可为用户节省出较多的I/O线。为了方便程序对数据的操作，W77E58增加了一个数据指针（DPtr1）和一条指针运算指令（DEC DPtr）。
    W77E58还另外增加了一个串口中，因而它具有两个全双工的串行接口，从而大大增强了其在通信方面的能力。值得注意的是，W77E58新增的串行口只能以Timer1做波特率发生器。此外W77E58还增加了一个片内的看门狗。
1 W77E58的程序存储器
    W77E58对程序存储器的寻址能力为64kB。片内程序存储器的使用和8052基本相同，区别是程序存储器的容量由8kB增加到32kB。如果访问程序存储器的地址超出了32kB,则W77E58自动寻址外部的程序存储器，这时端口P0和P2将参与访问操作。使用MOV C指令可以访问存放在片内程序存储器中的数据。
    下面是访问程序存储器中数据的C语言程序。
    程序1：访问程序存储器中数据的方法
    unsigned char code * code message [ ]={ /*程序存储器数据的初始化*/
    “r”，
    “W77E58 C51 Program”，
    “Written by Hu You Nong”，
    “1999-7”，
    }；
    unsigned char code seg-table [ ] ={0x3f，0x06，0x6b，0x4f，0x66，0x6d，0x7d}；
    x=seg-table[2]； /*程序存储器数据的引用*/
2 W77E58的数据存储器
    W77E58对数据存储器的寻址能力为64kB，与传统51系列芯片不同的是：W77E58增加了1kB的片内SRAM，位于地址0000H"03FFH之间，对此存储器的访问只能用MOVX指令。由于片内SRAM与片外扩展SRAM共同使用0000H"03FFH同一个地址空间，且都用MOVX指令访问，因此具体访问到哪个存储器还需通过设置有关SFR来决定。然而，当寻址超出3FFH后，W77E58将自动访问片外SRAM，这时端口P0和P2将参与访问操作。此外，W77E58还具有标准的256B的RAM，访问这256RAM的方法与普通8052系列CPU的操作相同。方法是：对低128B（00H"7FH）RAM的访问可以使用直接寻址或间接寻址的指令，但用直接寻址的指令读写高128B（80H"FFH）RAM时，访问的是SFR，用间接寻址的指令读写高128B（80H"FFH）RAM时，访问的是数据存储单元。
    图1是W77E58数据存储器的结构示意图：


    下面是访问数据存储器的C语言程序。
    程序2：访问数据存储器的方法
    #define mem ((unsigned char xdata)0x0) /*定义数据指针，片内或片外*/
    PMR 1 =1； /*选择片内SRAM*/
    Mem[12]=0x34； /*数据0x34存入片内SRAM地址为12的单元中*/
    Mem[1200]=0x56； /*由于地址超出1FFH，数据0x56存入片外SRAM*/
    PMR &=0xfe； /*选择片外SRAM*/
    Mem[12]=0x78； /*数据0x78存入片外SRAM地址为12的单元中*/
3 W77E58双数据指针的应用
    与标准的8052相同，W77E58也使用MOVX指令访问外部数据存储器。MOVX指令有两种：MOVX@Ri和MOVX@DPtr。用MOVX@Ri指令对数据存储器进行访问时，16位的寻址地址由两部分组成，其中地址的低8位存在Ri中，而地址的高8位由P2口提供。 用MOVX@DPtr指令对数据存储器进行访问时，16位地址全部由数据指针DPtr提供。
    W77E58有两个数据指针，一个是所有51系列CPU所共有的DPtr，另一个是W77E58增加的DPtr1。用MOVX@DPtr对数据存储器访问时，究间是DPtr起作用，还是DPtr1起作用，应由数据指针选择位DPS来决定。当DPS=0时，DPtr有效；DPS=1，DPtr1有效。改变DPS的最快捷的方法是使用INC指令。
    下面的程序段是使用两个数据指针进行数据块移动的例子，我们可以发现两个数据指针的使用为程序编写带来了极大方便。
    程序3：两个数据指针的应用
    MOV R2，#CNT ；R2是循环变量，装入需要移动的字节数
    MOV DPS，#00H ；清除DPS，使DPtr有效
    MOV DPtr，#DHDL ；DPtr中装入块移动的目的地址
    INC DPS ；设置DPS，使DPtr1有效
    MOV DPtr，#SHSL ；DPtr中装入块移动的源地址
    LOOP：
    MOVC A，@DPtr ；从源地址中取数据
    INC DPtr ；源地址+1
    DEC DPS ；清除DPS，使DPtr有效
    MOVX @DPtr，A ；数据存入目的地址
    INC DPtr ；目的地址+1
    INC DPS ；设置DPS，使DPtr1有效
    DJNZ R2，LOOP ；循环直到所有移动操作完成
    在进行块长度为50的数据移动时，如果用标准的8052，需要15720个机器周期；如果用W77E58和一个数据指针，则需要5240个机器周期；而上例中W77E58使用两个数据批针，因而只需要3048个机器周期就可以了。很明显，随着数据块的增大，节省时间的效果将更加明显。
4 访问外部数据存储器的时间
    标准8052的MOVX指令运行时间固定为2个机器周期，而W77E58的MOVX指令运行时间则可以由软件选择。时钟控制字节CKCON中的MD2"MD0用以选择MOVX的机器周期和读写脉冲的宽度。具体数据如表1所列。

表1 具体数据
[table]


MD2[/td]
MD1[/td]
MD0[/td]
机器周期[/td]
RD或WR脉宽（时钟）[/td]
RD或WR脉宽（时钟25MHz)[/td]
RD或WR脉宽（时钟40MHz)[/td][/tr]

0[/td]
0[/td]
0[/td]
2[/td]
2[/td]
80ns[/td]
50ns[/td][/tr]

0[/td]
0[/td]
1[/td]
3(缺省）[/td]
4[/td]
160ns[/td]
100ns[/td][/tr]

0[/td]
1[/td]
0[/td]
4[/td]
6[/td]
320ns[/td]
200ns[/td][/tr]

0[/td]
1[/td]
1[/td]
5[/td]
12[/td]
480ns[/td]
300ns[/td][/tr]

1[/td]
0[/td]
0[/td]
6[/td]
16[/td]
640ns[/td]
400ns[/td][/tr]

1[/td]
0[/td]
1[/td]
7[/td]
20[/td]
800ns[/td]
500ns[/td][/tr]

1[/td]
1[/td]
0[/td]
8[/td]
24[/td]
960ns[/td]
600ns[/td][/tr]

1[/td]
1[/td]
1[/td]
9[/td]
28[/td]
1120ns[/td]
700ns[/td][/tr]