AVR單片機Atmega128外擴RAM

由于A(yíng)VR系列單片機采用的是內部外部RAM統一編址，ATmega128工作在非ATmega 103模式時(shí)具有4k+256B的包括寄存器文件（通用工作寄存器）、I/O寄存器、擴展I/O寄存器和內部SRAM的連續內部存儲空間。所以在擴展外部RAM時(shí)，和內部SRAM地址重疊的外部RAM地址是不能直接訪(fǎng)問(wèn)的。也就是說(shuō)擴展的外部RAM每64k要浪費掉內部SRAM那么大的空間（AT90系列如此）。所幸的是mega系列解決了這一缺點(diǎn)，專(zhuān)門(mén)有一個(gè)寄存器XMCRB用來(lái)解決對與內部SRAM地址空間相同地址的外部RAM訪(fǎng)問(wèn)。其低三位XMM2 、XMM1 、XMM0三位的設置，決定高位地址線(xiàn)PC口的哪些口線(xiàn)被釋放為普通I/O，而不是作為高位地址。這樣就可以巧妙地屏蔽高位，就ATmega128而言，要避開(kāi)內部的4k+245B空間,注意到,只要所訪(fǎng)問(wèn)的地址范圍大于0X1100(且MCUCR,XMCRA設置正確),那么所訪(fǎng)問(wèn)的就是外部RAM空間。所以在訪(fǎng)問(wèn)小于4k+245B的外部地址時(shí)，只要使地址大于0X10FF就可以訪(fǎng)問(wèn)了。0X1100用二進(jìn)制表示為：0001，0001，0000，0000，高位地址線(xiàn)PC5、PC6、PC7沒(méi)有使用到。在訪(fǎng)問(wèn)的時(shí)候就可設置XMCRB的XMM1、XMM0位為1，釋放該三根地址線(xiàn)為普通I/O，將其設為輸出。并且輸出0；并在外部地址加上一個(gè)虛地址以使地址超過(guò)0X1100，如此設置，就可以訪(fǎng)問(wèn)外部0X0000～0X10FF空間了。超出這個(gè)空間，CPU就自動(dòng)將其識別為外部相應的地址了，不用設置XMCRB寄存器（即不需釋放任何總線(xiàn)），也不需加虛地址，按照正常外部RAM訪(fǎng)問(wèn)即可。在此約定所加的虛地址為0X2000，XMCRB寄存器設置為****，*011，所釋放的地址線(xiàn)輸出0。

表1　0－0X10FF范圍的寄存器狀態(tài)和尋址范圍（略）

表2　各尋址范圍地址線(xiàn)和寄存器狀態(tài)表（略）

表3　各尋址范圍地址線(xiàn)和寄存器狀態(tài)表（略）

比如要訪(fǎng)問(wèn)外部0X0200地址，用二進(jìn)制表示為0000，0010，0000，0000。其中有6位高地址沒(méi)有使用。按照約定設置XMCRB寄存器的為****，*011，并設置釋放的PC5、PC6、PC7為輸出，并輸出0。為屏蔽內部RAM，在地址上加0X2000，所以在指令中使用的目標地址就是0X2200，二進(jìn)制表示為：0010，0010，0000，0000；在指令中,CPU是把0X2200作為外部RAM 地址訪(fǎng)問(wèn)的（因為它大于0X10FF），并且輸出的地址也是按照0X2200向外部RAM輸出的。但是由于XMCRB的設置使PC5-PC7地址線(xiàn)被釋放為普通I/O口，并且同時(shí)設置它們?yōu)檩敵鰻顟B(tài)，輸出均為0。所以在執行訪(fǎng)問(wèn)指令時(shí)，PC5以上的地址根本就不起實(shí)際作用，0X2200只是一個(gè)虛地址，而實(shí)際指向的是外部RAM中的0000，0010。0000，0000。這樣就"騙"過(guò)了CPU，對與內部0～0X10FF重疊編址的外部RAM地址成功進(jìn)行了訪(fǎng)問(wèn)。當然，當外部RAM的地址大于0X10FF的時(shí)候，就可以不使用XMCRB寄存器，而直接進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)了。表1列出了0～0X10FF范圍的寄存器狀態(tài)和尋址范圍（采用加0X2000虛地址方法）：

1. "*"表示該位對尋址操作無(wú)影響;"？"表示保留位；

2. XMCRA的設置，使整個(gè)外部0～0X10FF 空間的RAM被看成是一個(gè)部分，并且在訪(fǎng)問(wèn)它時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)周期的等待；

3. XMCRB的設置，表示在對該地址范圍進(jìn)行尋址時(shí)，使能總線(xiàn)保持，并且釋放PC5、PC6、PC7三根高位地址線(xiàn)為普通I/O，并且輸出0。
8位單片機的可尋址范圍為64k，但是如果加上真實(shí)I/O口作為地址線(xiàn)，可尋址范圍就大得多了。就本系統設計而言，以PD口的PD0、PD1、PD2作為地址線(xiàn)A16、A17、A18，另外再使用PD3和PD4分別作為兩片512的片選信號，可尋址范圍可擴展到1M。在尋址0X1100～0XFFFF 64K范圍內時(shí)，可以在使相應的512片選有效高的同時(shí)將三位地址A16、A17、A18置低，就可在64K范圍內正常尋址；在此范圍之外尋址時(shí)，需要對A16、A17、A18三個(gè)地址線(xiàn)進(jìn)行相關(guān)操作。表2、表3列出了不同尋址范圍A16、A17、A18的狀態(tài)以及尋址范圍：

1. "*"表示該位與該范圍內的尋址操作無(wú)關(guān)；"？"表示保留位；
2. 表2表示在每個(gè)個(gè)64K尋址范圍中的0X1100～0XFFFF空間，0～0X10FF空間將按照表3所示的虛地址方式尋址；

3. XMCRA的設置，使整個(gè)外部0～0X10FF 空間的RAM被看成是一個(gè)部分，并且在訪(fǎng)問(wèn)它時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)周期的等待；

4. 表2的XMCRB的設置，使在對該地址范圍進(jìn)行尋址時(shí)，使能總線(xiàn)保持；并不釋放任何地址線(xiàn)；而表三表示釋放PC5、PC6、PC7三位高地址線(xiàn)作為普通I/O，并且輸出0；

5. 表3中對外部SRAM的訪(fǎng)問(wèn)，是按照先前的約定，采用增加0X2000虛地址。