增强型51系列单片机W77E58的存储器访问

    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

5 关于SFR

    SFR在位于地址c4h处的PMR格式为：

PMR，地址：c4h

    其中CD1，CD0为机器周期选择。改变机器周期时应先将机器周期改为时钟除4，然后再改为其它选择。如果把机器周期从时钟除64改为除1024，应先将除64改为除4，再从除4改为除2024，参见表2。

表2 机器周期选择

    SWB：机器周期切回允许位。如SWB=1，当外中断或串行口激活时，强行选择机器周期为时钟除4，设置CD1=0，CD0=1。

    XTOFF：晶体振荡器禁止位。当CPU使用RC振荡器时，设置该位禁止外部晶体振荡器。

    若ALE_OFF=1：则片内程序区和数据区寻址时禁止ALE输出；若ALE-OFF=0：则允许ALE输出。

    在DME0=0时：选择片外SRAM，DME0=1：选择片内SRAM。

    SFR在地址8Eh处的CKCON格式如下：

CKCON,地址：8Eh

    其中，WD1，WD0为看门狗模式选择，见表3。

表3 看门狗模式参数选择

    T2M、T1M和T0M：分别为定时器2、1和0时钟选择。为0：计数脉冲为时钟除4；为1：计数脉冲为时钟除12。

    MD2~MD0：MOVX指令运行时间选择。