基于MCS-8051单片机的片外数据存储器扩展设计研究

　　随着单片机运算速度和处理能力的不断提高，其在各个领域得到更广泛的应用。然而。随着其应用领域的不断扩大及集成化的不断提高，其内部资源已不能满足实际需求，往往需要对其内部资源进行扩展。经典的扩展方法主要是通过地址总线、数据总线即P0、P2口，以及控制线ALE、*****等来进行数据或程序存储器的扩展，最大寻址空间可达64KB,但这种方法占用端口较多，在有些情况下不能满足需求。这里以MCS-8051系列单片机为例，介绍一种新的片外数据存储器扩展方法，仅用单片机的P0口、P1.6及P1.7共10个端口便可实现256 KB数据存储器的扩展。

　　3.2数据存储器扩展的软件实例分析

　　分析对数据存储器扩展软件设计可知，单片机通过P1口读、写片外数据存储单元时，软件设计具有重要作用。下面通过一实例介绍单片机访问片外数据存储单元的过程。

　　以下程序段首先是将片外存储器000000H单元中的内容读到片内存储器30H单元中，然后再将片内存储器30H单元中的内容写到片外存储器 077FFFH单元中。在程序中，首先将片内存储单元20H、21H和22H定义为地址信息存储单元，20H是高8位地址信息存储单元，仅低3位有效；21H是中8位地址信息存储单元，低7位有效；22H是低8位地址信息存储单元，8位全有效。所以，其寻址空间为000000H~007FFFH、 010000H~017FFFH、020000H~027FFFH、030000H~037FFFH、040000H~047FFFH、 050000H~057FFFH、060OOOH~067FFFH和070000H~077FFFH,共256 KB.MOVR和MOVW分别读、写子程序。

　　从程序中分析可知，能够仅用P0口及其他几个很少的控制端口便可实现片外大容量数据存储器的扩展，主要是因为PO口具备地址线、数据线及片选择控制线的功能，而这一功能是通过软件方式实现的，即分时传送地址信息，数据信息和控制信息。从MOVR和MOVW 2个子程序可以看出数据的具体传送过程。此外，在编程过程中，每次读、写外部存储器内容时，只要将地址信息写到DPHH、DPTRH和DPTRL3个单元中，然后调用子程序MOVR和MOVW便可实现对片外数据存储器的读、写操作。

　　4 结论

　　本文所介绍的的MCS-8051单片机片外256 KB数据存储器的扩展方法，其特点主要是扩展的存储空间大，占用的端口少，数据传送采用并行传送方式。在外围设备较多的情况下，有限的端口无法满足要求，或是存储空间难以满足要求时，完全可采用该扩展方法。此外，如果将单片机与数据存储器件的硬件连接部分稍作改动，便可直接访问片外256 KB,2种访问方式可完全独立。

　　如果256 KB的存储空间还不能满足实际需求，不妨将高位地址存储单元的8位全部进行译码。可得到256个片选择控制端口，那么原来的8片数据存储器便可增加到 256片。这样，片外存储空间就可以达到8 MB.完全满足需求。而且，按此原理，还可以将原来的3个地址存储单元改为4个地址存储单元或更多，以增加其存储空间。但这样其读、写周期也将更长。因此需根据实际情况，综合考虑，最终使单片机的硬件与软件达到最优化。