51单片机内部扩展RAM

xjtudll12年前 (2012-06-20)技术心得46092

一直想写一篇关于51RAM的文章，网上看到这篇文章，觉得讲的比较详细，我就不献丑了，转载过来了。初学者可以看看。

原文网址：http://www.jhmcu.com/index.php/mcu-internal-expansion-ram-application/

单片机内部RAM：共256个单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。

AT89S52单片机的ram，就有256字节，地址范围：00H~FFH。
SFR，特殊功能寄存器，仍然在地址范围：80H~FFH。
两者的地址重叠了，区别方法如下：
对80H~FFH直接寻址，就是读写SFR，特殊功能寄存器；
对80H~FFH间接寻址，就是读写RAM

RAM是用来在程序运行中存放随机变量的数据空间，51单片机默认的内部RAM只有128字节，52单片机增加至256字节，STC89C52增加到512字节，STC89C54、55、58、516等增加到1280字节，对于编程者来说，一个芯片的RAM越多，写起程序来就越容易得心应手，不会总考虑RAM不够用而担心这担心那，连过多的变量都不敢定义。
如果定义一个变量后，不对这个变量进行初始化，这个变量默认的初值就是0，其实这个结论是需要一定的条件的，在用KEIL编写程序时，总程序中所有变量占用的字节之和小于128字节，并且存储器模式为small模式的前提下，对定义的变量不进行初始化时，编译器会默认将变量值设定为0。一旦程序中的总变量超过128字节，必须对所有变量进行初始化，否则，没有被初始化的变量默认值将是不确定的。当变量总和超过128字节时，必须还要在编译器中重新设定存储器的存储模式，存储器模式一共有3种，分别为small、compact和large模式，在KEIL编译器中有选项可进行选择，选项表如图4.4.1所示。它决定了没有明确指定存储类型的变量、函数参数等数据的默认存储区域。如果在某些函数中需要使用非默认的存储模式，也可以使用关健字直接说明。下面对这三种模式分别做介绍。
1. small模式
small模式中，所有缺省变量参数均装入单片机内部128字节RAM中，当定义类似如：uchar a; float b;等变量时，这些变量都装入内部128字节RAM中。使用该模式的优点是访问速度快，缺点是空间有限，而且是对堆栈的空间分配比较少，难以把握，碰到需要递归调用的时候需要小心。所以这种模式只适用于小程序。
2. compact模式
compact模式中，所有缺省变量均位于单片机内部256字节RAM中，和在small模式中使用关健字pdata来定义变量的效果相同，如：uchar pdata a[100];在该种模式下，程序总变量不得超过256字节，对于只有128字节的单片机，使用此模式定义变量超过128字节时，程序将出错。优点是空间较small模式宽裕，速度较small慢，但较large要快，是一种中间状态。
3. large模式
在large模式中，所有缺省变量可放在多达64KB的RAM区，包括内部RAM和外部RAM，和使用关健字xdata来定义变量的效果相同。这种模式的优点是空间大，可存变量多，缺点是访问速度慢，尤其对于2个以上的多字节变量访问速度来说更是如此。
方便起见，STC单片机要访问扩展RAM时，可直接用以下方法：首先在编译器中设置存储器模式为large模式。

STC单片机要访问扩展RAM时，可直接用一下方法。
就是在编译器中设置存储器模式为large模式，如图。

51单片机存储区分配如下：

对上表的一些说明：

1.编程定义为： uchar bdata test;
所谓的可位寻址，如果你这么用：if(test^0)…else…；我的经验告诉我编译出来的程序会出错的。

我们一般可以这么用：
先做一个位定义：sbit test0 = test^0;
然后再程序中使用：if(test0)…else…；表示判断test的第0bit位的值，然后执行相应程序。其它位的用法类似。

2.编程定义为： uchar data test;
因为data区时直接存取存储，也就是说它在编程的时候最快的RAM区，所以我们往往把使用最频繁或者说对实时性要求高的数据都定义在data区（keil C中是可以设置优先存放RAM区的）。
Data区包括了4个工作寄存器组（32Byte）、位寻址区（16Byte）、用户data区（80Byte）。其实位寻址区也应该归类到用户可用 data区中，所以一般用户可以使用的直接寻址的RAM为96Byte。而实际上，一种比较极端的情况，因为单片机工作时只使用4组工作寄存器组中的一组，我们可编程的data区可以有120Byte（我在keilC下编译测试的结果是，只有在不使用bdata的情况下才可以定义120Byte的 data区数据）。

3.编程定义为： uchar idata test;
如果你没有完全弄懂一个MPU的SFR，那么只能说你没有弄懂这个MPU了。所以这里不细说单片机的SFR，只提一点，它的地址是和IDATA区重叠的，单片机内部时通过区分所访问的存储区来解决地址重叠问题的，因为IDATA 区只能通过间接寻址来访问。在我们的实时性要求不那么高，或者DATA区不够用的情况下我们就应该启用IDATA区。

4.编程定义为：uchar xdata LD _at_ 0x7f;
也可以这么使用：(需包含头文件absacc.h)

A = XBYTE[0x8100]; //从地址8100H读一个字节

B = *((char xdata *) 0×0000); // 从地址0000H读一个字节

XBYTE[0x7500] = 0xf0; // 写一个字节到7500H

P2和P0口为16bit的地址总线接口，P0口为数据总线口，数据和地址时分时传输的。

51单片机的最后一个存储空间为64K，和CODE 区一样采用16 位寻址，属于外部数据存储区，即XDATA区。这个区通常包括一些RAM器件（如SRAM）或是一些需要通过总线接口的外围器件（特权在以前的BLOG里多次谈过这个扩展RAM的问题，这里也不多涉及了）。对XDATA的读写操作需要至少两个处理周期来装入地址，而读写又需要两个处理周期。

再做一下扩展：

现在新出的51单片机都在内部扩展了外部RAM。这个RAM还是叫外部RAM，不过在芯片内部，之所以还叫外部RAM，是因为是用外部总线连接的，访问方式还是用MOVX访问。可以参考STC89C58RD+，扩展了1024字节(byte)RAM。所以STC89C58RD+一共有 1024byte+256byte=1280byte这么多字节的RAM。

内部扩展RAM的使用

STC89C58RD+内部扩展RAM的使用是通过对特殊功能寄存器AUXR赋值实现的。