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16-bit 微控制器(一)

16-bit 微控制器(一)

介紹16-bit微控制器,在物聯網應用的最佳選擇,利用8096了解微控制器的操作。由於8096的外置記憶體可以按字節(bytes)或字(words)尋址,因此解碼受兩個信號控制,分別總線高電平使能(BHE)和地址數據線0(AD0)。

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16bit-MCU較長的電池壽命對於消費類設備用戶十分重要,例如物聯網(IoT)產品應用。由於這些設備中使用的微控制器是其中一個功率消耗點,我們永遠在決定使用8-bit,16-bit,或32-bit時考慮很多。

儘管8位微控制器功能越來越強大,但是它們的性能在處理能力和可尋址內存方面仍然受到固有的限制,這消除了在高性能應用中使用8-bit。另一方面,基於32-bit內核的系統通常對於應用程序而言過「強大」,尤其是當它們消耗的功率超過了必要時。

這只是其中一個例子,但足夠說明就算是現今半導體技術不斷進步,事實證明16位微控制器在電子工業中仍然是十分重要。所以我們構想在這開始講解16位微控制器。

8096記憶體空間

8096記憶體空間上的可定址記憶體空間(addressable memory space)由64 K字節組成,用戶可將其中大部分用於程序或數據記憶。具有特殊用途的位置為0000H至00FFH和1FFEH至2080H。所有其他位置均可用於程序或數據存儲,或用於記憶體對映(memory mapped)的外部裝置。 記憶體圖如圖一所示。

8096-memory-map
圖一 8096記憶體圖

保留的記憶體空間

位置1FFEH和1FFFH分別保留用於端口3和4。 如果系統中使用了外置記憶體,則可以輕鬆地重建這些端口。 如果不打算重建端口3和4,則可以將這些位置視為任何其他外設記憶體位置。

9個中斷向量(interrupt vector)存儲在2000H至2011H的位置。英特爾(INTEL)開發系統使用第9個向量。內部位置2012H至207FH保留用於英特爾的工廠測試代碼。為了確保與將來零件的兼容性,外部位置2012H至207FH必須包含十六進制值FFH。

重置8096記憶體空間會導致從位置2080H開始讀取指令。選擇該位置是為了允許系統與寄存器文件(register file)連續擁有多達8K的RAM。

系統總線

外置記憶體通過線AD0至AD15尋址,該線形成16位多路復用(muliplexed)(地址/數據)數據總線。這些線與I / O端口3和4共享引腳。外部鎖存器(external latch)(74LS373)用於在地址鎖存使能(ALE)信號的下降沿對總線進行多路分解。為了避免在解釋記憶體系統時造成混淆,合理的做法是為解復用後的地址/數據信號命名。「地址信號(address signals)」將稱為MA0至MA15(記憶體地址),「數據信號(data signals)」將稱為MD0至MD15(記憶體數據)。

8096-WRITE-HIGH-LOW
圖二 WRITE HIGH / WRITE LOW 的形成

由於8096的外置記憶體可以按字節(bytes)或字(words)尋址,因此解碼受兩個信號控制,分別總線高電平使能(BHE)和地址數據線0(AD0)。BHE線必須鎖止,如圖二所示。 當BHE有效(低)時,應選擇連接到數據總線高字節的記憶體。當MA0為低電平時,應選擇連接到數據總線低字節的記憶體。如下表一所示,可以訪問16位寬的記憶體。

8096-MA0-BHE
表一 8096 MA0 / BHE 線

當記憶塊僅用於讀取時,BHE和MA0無需解碼。

圖三顯示了記憶體的讀/寫週期。 當外部記憶體開始獲取開始時,地址鎖存使能(ALE)線變為高電平,該地址置於AD0 -AD15上,並且BITE設置為所需狀態ALE然後變為低電平,該地址從引腳上取下,並且RD (讀取)信號變低。可以將READY線拉低,以使處理器在此狀態下保持幾個額外的狀態時間。READY線通常用於將處理器保持在上述狀態,以便允許訪問慢速記憶體或用於DMA。

8096-MEMORY-READ-WRITE

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