EZ-USB开发笔记（三）——内存安排

一、概述

EZ-USB C51内核用内部RAM存储运行的程序和数据。而不是基于FLASH。

EZ-USB的内存分为独立的三个部分：内部数据区域，外部数据区域和外部程序区域。注意，这里的“外部”是相对于CPU访问来说，而并不一定要做在芯片的外部。即内部存储区指增强的51核内部的存储区，外部指51核外部。

二、内部数据存储区

内部数据存储区为0x00~0xFF，共512*8bit。内部数据存储区被分为三个区域：lower 128，upper 128和SFR空间（特殊功能寄存器空间）。Lower 128和Upper 128是通用RAM，SFR空间安排的是EZ-USB的控制和状态寄存器。

2.1 Lower 128

Lower 128地址空间为0x00~0x7F。CPU可以通过直接或间接寻址访问lower 128的空间。

两段特殊的地址空间可以通过其他方式访问：

0x00~0x1F包括4个bank，每个bank包括R0到R7，8个寄存器。通过PSW寄存器的register-select bits（RS1：RS0）来选择当前正在使用的bank。当代码访问R0到R7寄存器时，访问的是正在使用的bank中的寄存器组。

0x20~0x2F是比特访问空间。该空间的128个bit（16字节）是可以按bit访问的。访问时可以用0x20.0到0x2F.7的方式，也可以用该bit本身的地址0x00~0x7F。

2.2 Upper 128

Upper 128地址空间为0x80~0xFF。CPU只能通过间接寻址访问该空间。

由于EZ-USB的堆是在内部通过间接寻址访问的，所以最好将堆安排在Upper 128空间处。而Lower 128可以存放对访问更为频繁的数据。

2.3 特殊功能寄存器空间

特殊功能寄存器（Special Function Register——SFR）空间，被安排在0x80~0xFF地址处。该地址空间与Upper 128地址空间重合。EZ-USB通过不同的寻址方式来区分这两部分：SFR空间只能使用直接寻址，而Upper 128只能使用间接寻址。

SFR空间包括16个寄存器，每个寄存器都是bit可访问的。访问时可以用0x80.0到0xC8.7的方式，也可以用该bit本身的地址0x80~0xFF。

三、外部程序存储区和外部数据存储区

3.1 标准8051处理器外存安排

标准51的外部存储区采用哈弗总线结构，外部数据和外部程序存储区是物理上完全独立分开的。两块区域地址重合，0x0000到0xFFFF，均为64KB。外部程序存储区是只读的，外部数据存储区是可读可写的。

CPU通过两套不同的总线进行访问。程序存储区的读使能是PSEN#，而数据存储区的读写使能是RD#和WR#。当CPU取指和执行MOVC指令时，将拉低PSEN#，当访问数据存储区时将使能RD#或WR#。

3.2 EZ-USB处理器外存安排

EZ-USB对此进行了改进：芯片外的外部存储区域采用哈弗结构，而做在芯片上的外部存储区域采用冯诺依曼结构。这样，EZ-USB就可以从外部（USB HOUST或者I2C）加载程序到芯片上的外部存储区，并执行。

3.2.1 芯片上的外存

EZ-USB芯片上的外存安排如下：

地址大小（字节）名称读写位置0x0000~0x3FFF16KBMain RAM可写芯片上0x0000~0x3FFF   芯片上0xE000~0xE1FF512BScratch RAM可写芯片上0xE200~0xFFFF7.5KBSFR&endpoint可写芯片上

如果一个设计只是用芯片内部的外存，而不使用芯片外部的外存。那么，当访问main RAM时，RD#和PSEN#将联合起来，作为main RAM的访问使能；当访问scratch RAM时，RD#和PSEN#将独立分开。Main RAM作为数据和程序存储器，而scratch RAM仅作为数据存储区。

EZ-USB同样保留了7.5KB的数据存储区作为USB的控制和状态寄存器以及endpoint buffers。注意，这里的7.5KB空间为芯片内部的数据存储区，当使用芯片外部的存储器时，在芯片外部的程序存储区的0xE2000~0xFFFF地址仍然可用。

3.2.2 芯片外的外存

对于56-pin 和100-pin的芯片，不提供片外存储器接口。因此芯片内部的main RAM将作为程序和数据存储区。PSEN#和RD#信号将做逻辑或后，形成main RAM的访问使能。程序员必须保证程序的大小不超过main RAM的大小。

对于128-pin的芯片，可以挂载片外存储器。

片外存储器的安排由芯片的EA管脚决定。注意，这里的EA管脚的状态，是指整个阶段的状态，而不仅仅是芯片复位时的状态。

·EA = 0时：

Main RAM被当做程序和数据存储区，这与56-pin和100-pin相同。

当访问0x000~0x3FFF区域时，PSEN#与RD#在芯片内部相或，作为使能信号，而在芯片外的这两个管脚无效，这样，EZ-USB访问的是芯片内部的存储区。

当访问外部存储区时，由PSEN#管脚来选择访问的是数据存储区还是程序存储区。

EA = 1时：

所有的片上存储区被安排做数据存储区，片外存储区被安排做程序存储区。芯片复位上电后，如果I2C上没有有效加载程序，则EZ-USB从片外程序存储器的0x0000地址处开始执行。

四、扩展总线接口

128-pin的芯片拥有扩展总线接口，用来访问片外存储器。

扩展总线接口包括非复用的16位地址总线和数据总线，以及引出的PSEN#，RD#，WR#信号控制访问时序。此外，EZ-USB还将这三个信号进行逻辑组合后，形成附加的CS#和OE#信号，已进行辅助控制。

PSEN#为程序存储区使能信号，当CPU访问的地址是程序存储区时，该信号将拉低。RD#为读使能信号。WR#为写使能信号。CS# = PSEN# or RD# or WR#。OE# = PSEN# or RD#。

当系统设计片外存储器作为程序和数据存储器时，可用OE#信号作为读使能。

五、片上0xE000~0xFFFF地址

EZ-USB同样保留了0xE000~0xE1FF处512字节的数据存储区作为Scratch RAM，同时保留了0xE000~0xFFFF处7.5KB的数据存储区作为USB的控制和状态寄存器以及endpoint buffers。如下图所示：