MCS96系列單片機是一種16位字長，比MCS51系列單片機功能更全、性能更高的單片機，在儀器儀表、過程控制等領域應用極為廣泛。在采用MCS96系列單片機的應用開發(fā)中，我們碰到一個難題：當需要大容量的數(shù)據存儲時，數(shù)據存儲器的擴展如采用與MCS51系列單片機同樣的方法則無法工作。因為其內存體系結構采用程序存儲器與數(shù)據存儲器統(tǒng)一編址的普林斯頓結構，程序存儲器的地址與數(shù)據存儲器的地址不能相同;而MCS51系列單片機采用程序存儲器與數(shù)據存儲器分開編址的哈佛結構，程序存儲器的地址與數(shù)據存儲器的地址不沖突，可以相同，因而其數(shù)據存儲器擴展容易，而且整個數(shù)據存儲器地址空間連續(xù)。MCS96系列單片機的普林斯頓內存體系結構決定了不能簡單采用與MCS51系列單片機相同的數(shù)據存儲器擴展技術。本文針對MCS96系列單片機的內存體系結構特點給出一種段式管理的大容量的數(shù)據存儲器擴展技術。

1 段式管理的大容量數(shù)據存儲器擴展技術

設計思想概述：針對MCS96系列單片機的存儲結構特點，可看出擴展的數(shù)據存儲器的低16位地址不能與程序存儲器的地址相同，因此，必須從MCS96系列單片機的內存體系結構中找出一個專門的區(qū)域。本文將此區(qū)域定義為段，對其進行擴展，通過各段的高地址來區(qū)分不同段。由于各段的實際物理地址是不相連的，從用戶角度看，直接使用物理地址編程很麻煩，因此設計一個邏輯段表來管理，并且設計一個簡單的子程序來完成邏輯地址與物理地址的轉換，從而便于用戶編程。具體過程如下。

1.1 段的設置區(qū)域

根據圖1所示MCS96系列單片機的內存體系結構分配圖可以看出，0100H～1FFDH，4000H～0FFFFH兩個區(qū)域可以給外部存儲器及I/O口使用。0100H～1FFDH的區(qū)域較小，考慮到一般應用系統(tǒng)的程序較短，只有同KB，I/O口地址更少，因而可以將此區(qū)域分析給外部程序存儲器與I/O 口。4000H～0FFFFH區(qū)域分配給外部數(shù)據存儲器。由于一般數(shù)據存儲順芯片的存儲地址容量為2NKB(N為大于零的整數(shù))，因此，這48KB的區(qū)域可以劃分為32KB與16KB的兩個區(qū)間。如果要求大容量存儲地址空間，則可以把以上48KB的區(qū)域整個看成一個段，或者將區(qū)域的一部分看成一個段，多設置幾個這樣的段就可以解決。

1.2 段的存儲空間的最佳設置

由于段的空間的設置區(qū)域在4000H～0FFFFH的48KB的存儲地址空間，因而有三種段的存儲地址空間大小的設置方案。

①每段設為起始地址相同的32KB;

②每段都設為48KB;

③一些段設為48KB;一些段設為32KB。

由于方案2與3采用32KB的存儲區(qū)間與16KB的存儲區(qū)間組成段，因而在硬件設計方面使地址譯碼器與存儲器的連接復雜，更不便于對各段存取管理，尤其對于數(shù)據存儲器采用單個大容量的EEPROM或FLASH RAM時，硬件設計更是困難;而方案1則只采用32KB的芯片組成段，而且起始地址相同，對于數(shù)據存儲器采用多個32KB的RAM芯片，或者數(shù)據存儲器采用單個大容量的EEPROM或FLASH RAM芯片中(可在其內部劃分為多個32KB段)，在硬件設計方面非常簡單，也便于用邏輯段表進行存取管理。因而要用方案1，即段的存儲空間大小的最佳設置為32KB。