C ile 8051 Mikrodenetleyici C ile 8051 Mikrodenetleyici UygulamalarıUygulamaları

C ile 8051 Mikrodenetleyici C ile 8051 Mikrodenetleyici UygulamalarıUygulamaları

BÖLÜM 38051’in Bellek Organizasyonu

UygulamalarıUygulamalarıUygulamalarıUygulamaları

AmaçlarAmaçlar

� 8051 mikrodenetleyicisinin bellek türlerini öğrenmek

� Dahili veri belleği (Internal RAM) hakkında bilgi sahibiolmak

� Özel işlev kaydedicilerini tanımak� Özel işlev kaydedicilerini tanımak

� Harici program hafıza bağlantılarını kavramak

� Harici veri hafıza bağlantılarını kavramak

� Bellek haritalama ve hafıza organizasyonu tasarımınıkavramak

8051 Hafıza Yapısı8051 Hafıza Yapısı

Program (Kod) HafızasıProgram (Kod) Hafızası

� Mikrodenetleyicinin çalıştıracağı programın makinekodlarını bulunduran bellek birimidir.

� Standard 8051 mikrodenetleyicisinde 4KBayt kod hafızabulunmaktadır.

� Dahili Kod hafızanın bulunmadığı ya da yetersiz kaldığıdurumlarda harici kod hafıza kullanmak mümkündür.

� Harici ya da dahili kod hafızadan hangisinin kullanılacağını8051’in EA (External Access) belirlemektedir.

Program (Kod) HafızasıProgram (Kod) Hafızası

� Harici kod hafıza bağlantısı

Veri HafızasıVeri Hafızası

� 8051 mikrodenetleyicisi dahili (çip içi) veri hafıza birimi içermektedir.

� Standart 8051’de 128 bayt olan hafıza birimi bazı 8051 türevlerinde256 bayt büyüklüğünde olabilmektedir.

� Dahili veri hafızanın yetmediği durumlarda harici veri hafızakullanmak mümkündür.

� 8051 mikrodenetleyicisindeki veri bellek türleri� Dahili Veri belleği

� Alt (Lower) RAM� Üst (Upper) RAM� Özel Fonksiyon Kaydedicileri

� Harici veri belleği

� XRAM (Genişletilmiş RAM Bellek)

Dahili RAM Belleği (IRAM)Dahili RAM Belleği (IRAM)

� 3 bölümden meydana gelir.

Alt RAM (Lower RAM)Alt RAM (Lower RAM)

Alt RAM (Lower RAM)Alt RAM (Lower RAM)

Bit Adreslenebilir alan

Üst RAM (Upper RAM)Üst RAM (Upper RAM)

� Bütün 8051 ailelerinde mevcut olmayabilir (80C31 gibi).

� Bu bölge daha çok genel amaçlı olarak kullanılır ve 80hadresinden başlar, FFh adresinde son bulur.

� Bu alana sadece dolaylı (indirect) yolla erişilebilir.

Üst RAM (Upper RAM)Üst RAM (Upper RAM)

Örnek

� 80H adresi hem üst RAM’in hem de SFR’nin başlangıçadresleridir. her iki hafıza bölgesinin başlangıç adresineFFH değerini yükleyelim.

� SFR�MOV $80h,#0FFh ;SFR’deki 80h adresine 0FFh

değerini at� Üst RAM

�MOV R0,#80h ;R0 kaydedicisine 80h değerini at�MOV @R0,#0FFh ;R0’ın gösterdiği adrese(Üst RAM’deki

80h’a FFh değerini at)

Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)

� Çip içi hafızadaki SFR kayıtçıları 80H-FFH adresleri arasında yeralırlar.

� Fonksiyonel birimlere ait kayıtçıları içerir� Đşlemci çekirdeğine� Kesme birimi� Giriş-çıkış portları� Zamanlayıcı/sayıcı birimi� Zamanlayıcı/sayıcı birimi� Haberleşme birimleri ve diğer birimler

� SFR alanında her mikrodenetleyici aynı kayıtçı sayısına sahip olmakzorunda değildir

� Bu yüzden mikrodenetleyicilerin SFR belleğini oluşturan 128 baytkapasitenin tamamı dolu değildir. Hatta bazı adresler ileridekullanılmak üzere boş bırakılmıştır.

Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)

Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)

P0, P1,P2, P3 kaydedicileri� 8051 mikrodenetleyicisinde bulunan dört adet port’a yüklenen çıkış

değerlerinin ve porttan okunan giriş değerlerinin saklandığıkaydedicilerdir

� Portlar hem bit hem de bayt olarak işlem yapmaya imkânsağlamaktadırlar.

� Eğer harici hafıza birimleri ve seri haberleşme işlemi kullanılmıyorsakullanıcı dört portu da giriş/çıkış olarak kullanabilir.

Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)

ACC (Akümülatör)� Çalışma esnasındaki sonuçların tutulduğu genel amaçlı kaydedicidir.

� Herhangi bir işlem gerçekleştirilmeden önce o işlemin ne olduğunugösteren operand’ın (komut) aküye yüklenmesi gerekir.

� ALU tarafından yürütülen işlemlerin sonuçları da akümülatörde saklanır.

� Bir kaydediciden bir diğerine veri transferi yine akümülatör üzerindengerçekleştirilebilir.

� Çok amaçlı olan Akümülatör hemen hemen bütün mikrodenetleyicilerinen önemli kaydedicilerindendir.

Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)

B kaydedicisi� B kaydedicisi 8 bitlik bir kaydedicidir ve sadece çarpma ve bölme

işlemlerinde kullanılmaktadır.

� Bir sayı ile başka bir sayı çarpılacaksa veya iki sayı birbirinebölünecekse MUL AB ve DIV AB komutları kullanılır.

� Bu komutlardaki B kaydedicisi, çarpılacak ikinci sayıyı veya bölümsayısını saklar.

� Bunun yanında B kaydedicisi geçici işlem kaydedicisi olarak dakullanılabilir.

Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)

Program Durum Kaydedicisi (PSW)� SFR alanında bulunan önemli kaydedicilerden birisidir

� Mikrodenetleyicinin çalıştırdığı programların kontrolünü yürütür.

� ALU’daki işlemlerin sonucunda PSW’nin ilgili bitleri otomatik olarakdeğiştirilir.

� RS1 ve RS0 olarak adlandırılan iki bitin alacağı değere göre kayıtçıdepolarının hangisinin kullanılacağı belirlenir.

Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)

DPTR (Data Pointer-Veri Đşaretçisi)� Veri işaretçisi, sadece kullanıcı tarafından erişilebilen 16-bitlik (2 bayt)

bir kaydedicidir.

� Adından da anlaşılacağı üzere veriyi işaret etmek (göstermek) içinkullanılır.

� 8051 mikrodenetleyicisinin harici hafıza birimlerine erişimini sağlayan� 8051 mikrodenetleyicisinin harici hafıza birimlerine erişimini sağlayanbazı komutlarda kullanılmaktadır.

� Harici hafıza kullanımında 8051 mikrodenetleyicisi, DPTRkaydedicisinin gösterdiği adrese erişmektedir.

Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)

SP (Stack Pointer-Yığın Đşaretçisi)� Yığın işaretçisi, yığından kaldırılacak veya yığına eklenecek bir sonraki

değerin bellekteki konumunu ya da adresini belirtmek amacıylakullanılır.

� Mikrodenetleyicinin RESET işlemine tabi tutulmasından sonra yığınişaretçisine (SP, Stack Pointer) Bank 0’daki R7’nin adresi (07H) atanır.

Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)

PCON (Power Control-Güç Kontrol)� 8051 mikrodenetleyicisinin güç modlarının belirlenmesinde kullanılır.

Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)Özel Fonksiyon Kaydedicileri (SFR)

IE ve IP Kaydedicileri� IE (Interrupt Enable-Kesme Yetkilendirme) ve IP (Interrupt Priorty-

Kesme Öncelik) Kaydedicileri Kesme Rutinleriyle ilgili kontrol bitleriniiçermektedir.

Zamanlayıcı/Sayıcı Kaydedicileri� TCON (Timer Control-Zamanlayıcı Kontrol) ve TMOD (Timer Mod-� TCON (Timer Control-Zamanlayıcı Kontrol) ve TMOD (Timer Mod-

Zamanlayıcı Mod) Kaydedicileri Zamanlayıcı/sayıcı birimleri için kontrolbitlerini içerir.

� TL0, TH0, TL1, TH1 kaydedicileri ise zamanlayıcı 0 ve zamanlayıcı 1’insayma değerlerini tutmaktadırlar.

SCON, SBUF Kaydedicileri� SCON (Serial Control-Seri Kontrol) ve SBUF (Serial Buffer-Seri

Tampon) kaydedicileri seri iletişimde kullanılan kontrol kaydedicileridir.

Harici Veri Belleği (Harici Veri Belleği (ExternalExternal RAM)RAM)

Hafıza Organizasyonu TasarımıHafıza Organizasyonu Tasarımı

� 8051, A/D-D/A çeviricileri, LCD veya LED göstergeler v.b. birimlervasıtasıyla dış dünya ile haberleşebilmektedir.

� Çevre birimler ve ek bellek birimleri ile iletişim kurulabilmesi için8051’e ait port pinleri belli bir program denetimi altındakullanılmalıdır.

� Ancak pinlerin harici birimlere bağlanması, mikrodenetleyicinin diğer� Ancak pinlerin harici birimlere bağlanması, mikrodenetleyicinin diğeryapması gereken kontrol hizmetlerini kısıtlar.

� Çözüm olarak, kullanılacak tüm elemanlar, özelliklerine göre ya veri(data) yada program (code) hafızası üzerine yerleştirilerek portpinleri her harici eleman için ortak kullanılır.

� Farklı çevre birimlerin kullanacakları adres uçlarını tablo yardımıylatespit etme işlemine bellek haritası tasarımı denilmektedir.

Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları

� Harici bellek olarak kullanılacak elemanlar birden fazla ise bu belleklerilgili hafıza alanı içine yerleştirilir.

� 64KB veri hafıza ve 64KB program hafıza olmak üzere toplam 128KB’lıkbir adres haritamız mevcuttur.

� Örneğin elimizde iki adet 8KB’lık SRAM entegresi bulunuyor ise bu ikientegrenin toplamı olan 16KB’lık bir bellek, 8051 mikrodenetleyicisineentegrenin toplamı olan 16KB’lık bir bellek, 8051 mikrodenetleyicisinebağlanarak kullanılabilir.

Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları

XT AL218

XT AL119

RST9

P0.0/AD039

P0.1/AD138

P0.2/AD2 37

P0.3/AD3 36

P0.4/AD435

P0.5/AD534

P0.6/AD633

P0.7/AD7 32

P2.0/A821

A010

A19

A28

A37

A46

A55

A64

A73

A825

D011

D1 12

D2 13

D315

D416

D5 17

D618

D719

SRAM1 SRAM2A0

10

A19

A28

A37

A46

A55

A64

A73

A825

D011

D1 12

D2 13

D315

D416

D5 17

D618

D719

ALE30

EA31

PSEN29

P2.7/A15 28

P2.0/A8P2.1/A9

22

P2.2/A10 23

P2.3/A11 24

P2.4/A12 25

P2.5/A1326

P2.6/A1427

P1.01

P1.12

P1.23

P1.34

P1.45

P1.56

P1.67

P1.78

P3.0/RXD 10

P3.1/T XD11

P3.2/INT012

P3.3/INT1 13

P3.4/T0 14

P3.7/RD17

P3.6/WR16

P3.5/T115

80C51

A825

A924

A1021

A1123

A122

CE20

CS26

WE27

OE22

6264

A825

A924

A1021

A1123

A122

CE20

CS26

WE27

OE22

6264

Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları

� 8KB kapasiteyi sahip bellek elemanları adresleyebilmek için gerekliolan minimum adres hattı 13’dür.

Bit Sayısı 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

BellekKapasitesi

64KB

32 KB

16 KB

8 KB

4 KB

2KB

1KB

512Bayt

256Bayt

128Bayt

64Bayt

32Bayt

16Bayt

8Bayt

4Bayt

2Bayt

8051 Adres hattı

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları

� 8KB’lık bir bellek 13 adres hattı ile adreslenebilir.

� Birinci bellek 000016 adresinden 1FFF16 adresine kadar olan alanı işgaledecektir

� Diğer 8KB’lık bellek de (ilk bellek birimini takiben) 200016 adresinden3FFF16 adresine kadar devam edecektir.

AdresHattı

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 HEX

SRAM10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000

1FFF0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

SRAM20 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2000

3FFF0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları

� Mikrodenetleyici 0000-1FFF arasında bir adres ürettiğinde SRAM1bellek birimi

� 2000-3FFF arasında bir adres üretildiğinde ise SRAM2 bellek birimiseçilmiş olacaktır.

Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları

Adres çözmede kullanılacak uçların tespitinde önemli

Kıstaslar:1. Tüm elemanlarda aynı değere sahip (0 veya 1) bir adres hattı kod

çözmede kullanılamaz.

2. Herhangi bir birim için kullanılacak adres hattı o birimin adressınırları içerisinde değişmemelidir.sınırları içerisinde değişmemelidir.

3. Gruplandırma için birimler arası değişen ve birim içerisindedeğişmeyen adres hatları seçilir

4. Kaç adet destek birimi mevcutsa ona göre adres hattı sayısı tespitedilir.

5. Adres alanları 2 ve 2’nin katları şeklinde bellek büyüklüğüne göreseçilirse kod çözme kolaylaşır

Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları

Adres çözmede kullanılacak uçların tespitinde önemli Kıstaslar:1. A15 ve A14 SRAM1 ve SRAM 2 adres alanlarında sürekli sıfır (0)

olduğundan kod çözme işleminde kullanılamaz.

2. A13 adres hattı ilgili birimin alt ve üst sınırları arasında değişmediğiiçin seçme hattı olarak kullanılabilir.için seçme hattı olarak kullanılabilir.

3. A13 adres hattı hem birim içerisinde değişmediğinden hem debirimler arası değiştiğinden gruplandırma için seçilebilir.

4. Birim sayımız örneğimizde iki adet (SRAM1 ve SRAM2) olduğundantek bir adres hattı iki adet birimi yetkilendirmede kullanılabiliriz.

Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları

Adres çözmede kullanılacak uçların tespitinde önemli

Kıstaslar:� SRAM 1 için A13 her zaman ‘0’, SRAM2 içinse A14 her zaman ‘1’ dir.

� Tasarımda başka entegre devre veya birim olmadığı için A13 adreshattı bellek entegrelerinin seçiminde tek başına kullanılabilir.

� A13 ucu ‘0’ olduğunda SRAM1 seçilir, ‘1’ olduğunda ise SRAM2seçilir.

� A13 adres hattı SRAM’lardan birine olduğu gibi, diğerine de birDEĞĐL kapısı (7404) üzerinden uygulanırsa seçme işlemi donanımsalolarak gerçekleştirilmiş olur.

Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları

Adres çözmede kullanılacak uçların tespitinde önemli Kıstaslar:

AD0 AD0AD1 AD1AD2 AD2AD3 AD3AD4 AD4AD5 AD5AD6 AD6

AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6

A0 A0A1 A1

A2A2A3A3A4A4A5A5A6A6

A0A1A2A3A4A5A6

AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6

XT AL218

XT AL119 P0.0/AD0 39

P0.1/AD1 38

P0.2/AD2 37

P0.3/AD3 36

P0.4/AD4 35

P0.5/AD5 34

P0.6/AD6 33

U1A010

A19

A28

A37

A46

A55

A64

D0 11

D1 12

D2 13

D3 15

D4 16

D5 17

D6 18

A010

A19

A28

A37

A46

A55

A64

D0 11

D1 12

D2 13

D3 15

D4 16

D5 17

D6 18

D02

D13

D24

D35

D46

D57

D68

Q0 19

Q1 18

Q2 17

Q3 16

Q4 15

Q5 14

Q6 13

ADRES/VERĐ YOLU

ADRES YOLU

AD7 AD7

A8A9

A10A11

A13A14A15

A12

AD7

A12A11A10A9A8A7A7 A7

A8A9A10A11A12

AD7

A13ALE30

EA31

PSEN29

RST9P0.6/AD6 33

P0.7/AD7 32

P2.7/A15 28

P2.0/A8 21

P2.1/A9 22

P2.2/A10 23

P2.3/A11 24

P2.4/A12 25

P2.5/A13 26

P2.6/A14 27

P1.01

P1.12

P1.23

P1.34

P1.45

P1.56

P1.67

P1.78

P3.0/RXD 10

P3.1/T XD 11

P3.2/INT0 12

P3.3/INT1 13

P3.4/T0 14

P3.7/RD 17P3.6/WR 16

P3.5/T1 15

80C51

A64

A73

A825

A924

A1021

A1123

A122

CE20

CS26

WE27

OE22

D6 18

D7 19

6264

A64

A73

A825

A924

A1021

A1123

A122

CE20

CS26

WE27

OE22

D6 18

D7 19

6264

D68

D79Q6 13

Q7 12

LE11

OE1

74F573

SRAM1SRAM2

Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları

Adres çözümü için ek donanım

� Harici RAM veya ROM belleği oluşturan entegreler birden fazla ise,her bellek entegresinin kendine ait kapladığı adres bölgesindeçalışması istenecektir.

� Bu durumda 8051’in P0 ve P2 portlarından üretilen adres bilgisiçözülerek hangi bellek entegresinin hangi sınırlar arasında aktif veyaçözülerek hangi bellek entegresinin hangi sınırlar arasında aktif veyapasif yapılacağı belirlenebilir.

� Bu amaç için 74138 kod çözücü entegresi piyasada yaygın olarakkullanılmaktadır.

Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları Bellek Birimlerinin Çoklu Kullanımları

Adres çözümü için ek donanım

A1 Y0 15

Yetkilendirme Giriş Kodu Çıkışlar

E1 E2 E3 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

x x 1 x x x 1 1 1 1 1 1 1 1

x 1 x x X x 1 1 1 1 1 1 1 1AB2

C3

E16

E24

E35

Y0Y1 14

Y2 13

Y3 12

Y411

Y5 10

Y6 9

Y7 7

74LS138

x 1 x x X x 1 1 1 1 1 1 1 1

0 x x x X x 1 1 1 1 1 1 1 1

1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1

1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1

1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1

1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1

1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1

1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1

1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

Bellek Organizasyonun Metodolojik TasarımıBellek Organizasyonun Metodolojik Tasarımı

Bellek organizasyonunu metodik bir şekilde gerçekleştirmek içinizlenmesi gereken adımlar

1. Elemanların bellek alanını (Program-Veri) belirle.

2. Elemanların adres sınırlarını belirle.

3. Adres çözümleme için gerekli adres hatlarını belirle.

4. Kod çözücü çıkışlarının, hangi elemanların CS uçlarına bağlanacağınıbelirle.