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《深入解析8051 CPU访问外部存储器时的地址输出》
8051 CPU简介
8051是一款经典的8位单片机，在嵌入式系统开发中有着广泛的应用，它具有丰富的内部资源，如定时器、中断系统等，但有时也需要与外部存储器进行数据交互以满足存储容量需求等情况。
8051访问外部RAM
1、外部RAM需求背景
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- 在很多应用场景下，8051内部的RAM空间是有限的，当需要存储大量的数据，如采集到的传感器数据序列、复杂算法中的中间结果等，内部RAM可能无法满足需求，此时就需要扩展外部RAM。
- 外部RAM可以根据实际需求选择不同的容量和类型，如静态随机存取存储器（SRAM），其读写速度相对较快，适合与8051配合使用。
2、8051访问外部RAM的控制信号
- 8051通过特定的控制信号来实现对外部RAM的访问，读选通信号（如RD）和写选通信号（如WR）起着关键的作用。
- 当8051要从外部RAM读取数据时，它会发出读选通信号RD，这个信号通知外部RAM将指定地址的数据发送到数据总线上。
- 当要向外部RAM写入数据时，8051会发出写选通信号WR，同时将要写入的数据放到数据总线上，外部RAM在收到WR信号后将数据存储到指定的地址单元中。
8051访问外部存储器时地址的输出
1、地址输出方式
- 8051在访问外部存储器时，地址的输出是通过其P0口和P2口来实现的，P0口提供低8位地址（A0 - A7），P2口提供高8位地址（A8 - A15）。
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- 在一个典型的外部RAM访问周期中，首先8051会将16位的地址信息分别输出到P0口和P2口，如果要访问外部RAM的地址为0x1234，那么P2口会输出0x12，P0口会输出0x34。
2、地址锁存机制
- 由于P0口是一个复用端口，它既要作为地址线又要作为数据线，所以在地址输出时，需要一个地址锁存器来将P0口输出的低8位地址进行锁存。
- 通常采用74LS373等锁存器来实现这一功能，在8051访问外部RAM的过程中，先输出地址信息，此时地址锁存器在ALE（地址锁存允许）信号的控制下，将P0口的低8位地址锁存起来，这样P0口就可以随后作为数据线来进行数据的传输。
3、与外部RAM的地址映射关系
- 外部RAM的地址空间是与8051的地址输出相对应的，对于8051来说，外部RAM的地址范围可以从0x0000到0xFFFF（总共64KB的地址空间）。
- 当8051输出不同的地址时，就可以访问外部RAM中不同的存储单元，如果8051要连续读取外部RAM中的多个数据，它会依次改变输出的地址，从而实现对不同存储单元的访问。
4、对程序设计的影响
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- 在编写8051访问外部RAM的程序时，程序员需要准确地控制地址的输出，在C语言编写的8051程序中，可能会使用指针来指定要访问的外部RAM地址。
- 如果要实现对外部RAM中数组的读写操作，需要正确地计算数组元素对应的地址，假设在外部RAM中有一个整型数组，每个整型数占2个字节，要访问数组中的第n个元素，就需要计算出其对应的16位地址，然后通过8051输出这个地址来进行读写操作。
5、地址输出的时序关系
- 8051在访问外部RAM时，地址输出、控制信号（如RD、WR、ALE等）以及数据传输之间有着严格的时序关系。
- 在一个典型的读操作时序中，首先8051在ALE信号的上升沿将P0口和P2口的地址输出，然后ALE信号下降沿时地址锁存器锁存P0口的低8位地址，接着8051发出读选通信号RD，外部RAM在收到RD信号后将指定地址的数据放到数据总线上，8051在适当的时候读取数据。
- 在写操作时序中，同样先输出地址，锁存低8位地址，然后8051将要写入的数据放到数据总线上，发出写选通信号WR，外部RAM在收到WR信号后将数据写入指定的地址单元。
8051 CPU在访问外部存储器时地址的输出是一个涉及多个方面的复杂过程，从硬件接口到软件编程，从地址锁存到与外部RAM的地址映射以及严格的时序关系等，都需要深入理解才能正确地实现8051与外部RAM的有效数据交互。
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