关于AVR外部扩展RAM(包括>64KB)的问题

machao

最近几天，发现很多人使用M128、M8515等带有外部并行扩展口的AVR芯片，设计外部扩展RAM的系统。估计这些人不是初次学习单片机，可能具备一些使用51设计系统的经验。需要注意的是，AVR不是51，另外AVR也还是8位的单片机，不能完全满足那些需要大量计算和复杂数据处理的应用。

一、正常方式外部扩展RAM
    所有带有外部并行扩展口的AVR芯片，其数据存储器空间容量为64k（地址线16根），也就是说整个系统的可直接操作的数据空间为64K。但与51有区别的是，这64K的空间不是全部应用于外部扩展，因为AVR的32个寄存器、I/O寄存器和内部RAM已经占掉了一部分。所以实际上外部扩展RAM仅占60K左右（M128为例）。在我的《M128》一书的第5章中有对正常方式外部扩展RAM的设计和应用的详细介绍，请大家参考。

二、非正常方式外部扩展RAM
    这里的非正常是指外部扩展大于64KRAM的应用，如128K、256K等。很明显，这样的扩展方案需要使用其它I/O线作为页选信号才能使用，本人在以前使用51的时候，也做过这样的系统。但对于使用AVR，则由于其内部占用了4K左右的地址，使得每页的RAM前端都实际是内部的RAM地址，所以整个RAM中间出现了“空洞”，所以在使用和处理上比51要复杂。
    现在很多低端的32位ARM价格也比较便宜了，个人觉得这样的应用最好选择ARM。如果一定要使用AVR的话，以下几点需要认真的考虑。

1。硬件上地址锁存、译码电路当然是少不了，一定要使用HC系列的，因为AVR的速度比较快。
2。由于所有的C平台是不支持大于64K扩展的，它们只是把数组分配在64K空间内，因此数据定义非常重要。在实际使用中，应该将系统使用的其它各种变量定义在0页中，而把大型的数组定义在其它的页中，还要注意数组最大不能超过60K字节（对于M128，M256则不能超过56K）。
3。在变量定义的时候当然只能是按64K空间处理，在具体操作时用户需要做大量的转换处理，要精心设计，否则肯定会出现问题。

下面用一些简单的例子说明：
    假定系统使用M128，需要2个48K字节的数组，那么64KRAM是不够的，扩展成128K，分成0、1页，用PD0控制。

    定义变量：

    char temp1;
    char arr_temp[2048];
    .......

    char temp2;
    union arr{
            char a0[49152];
            char a1[49152];
            } data;

    说明：定义只能在64K空间。
          temp1、arr_temp[2048]必须先定义，最后查看，应该定位在M128内部的4KRAM中。作为交换使用。
          a0[],a1[]为共同体，占用同一地址空间。但PD0=0是，操作a0[]，在0页；PD0=1时，操作a1[]，在1页。
          只要变量定位在内部4K的RAM中，那么不管PD0是何值，都可以直接对其操作。！！！！

下面是对数据的典型操作方式：
    1。如果只对a0[]操作，那么将PD0置0，一切采用正常操作。
    2。从a1[]中读一个数据到temp2：

       如果temp2定位在内部RAM：
       PD0 = 1;
       temp2 = data.a1;
        
       如果temp2定位在外部RAM，且在第0页（只能用户自己确定了）
       PD0 = 1;
       temp1 = data.a1;
       PD0 = 0;
       temp2 = temp1;   // temp1必须是定位在内部RAM中的变量

   3。将a1[]数据导入到a0[]中:两者在不同的页，只能通过定位在内部RAM的arr_temp[]间接处理实现
      
  for                                 // 24次   
  {     
      PD0 = 1;
      for
      {
          arr_temp = a1;        // 2048个
      }

      PD0 = 0;
      for
      {
          a0 = arr_temp         // 2048个
      }
  }   
              
哈哈，晕了。其它自己去处理吧。

jsjh

学习中

zjybest

马老师,有必要设置一个UNION吗?
    char temp1;  
    char arr_temp[2048];  
    .......  

    char temp2;  
    char a0[49152];  
//控制好编译器优化的层次，效果和您原来的union一样的

for                                 // 24次   
  {   //源页   
      PD0 = 1;  
      for  
      {  
          arr_temp = a0;        // 2048个  
      }  

      PD0 = 0;  //换目标页
      for  
      {  
          a0 = arr_temp         // 2048个  
      }  
  }

machao

效果是一样的，但使用A0、A1在编程上更加明了，看到A0知道是0页的，A1是1页的。

lovefei

受益不少，使用共用体可以节省很多空间，以前我做的数组切换，就是存在不同的地址单元，浪费了很多空间！

zqljg

请问马老师,我用CAVR的编译器,定义使用外扩的RAM应该用什么关键字,例如我用典型的m162配32K,有具体的CAVR的例子否?谢谢!

mljda

学习了

machao

to 5楼:
不用使用任何关键字.只要在PROJECT的设置中选择使用外部扩展RAM,填上扩展的大小.CVAVR的编译器在需要的时候,会自动将变量分配到外部RAM中,程序中就是简单的读写变量.

需要注意的时,外部扩展的RAM地址必须紧跟在内部RAM后面,中间不能出现"空地址".

zqljg

需要注意的时,外部扩展的RAM地址必须紧跟在内部RAM后面,中间不能出现"空地址".
这句怎么理解?
另外,我在看m162的DS时,看到:
因为外部存储器在那个图中的内部存储器之后才被映射，所以呢，在外部存储器的头1280字节的空间是不可以寻址的，这就表现为不能存取外部存储器的0X0000－0X04FF。当然有个特殊的情况，当使用的外部存储器小于64K（典型值32K）时，外部存储器的0X0000－0X04FF范围可以通过访问0x8000 to 0x84FF进行存取（想一想为什么？）。因为高位地址线A15没有接入，外部寻址范围只有0X0000-0X7FFF，当访问0x8000 to 0x84FF时，低14位地址线定位在外部0X0000－0X04FF处(或许大家会疑惑，怎么不是访问的内部0X0000－0X04FF？请注意了，我们现在访问的是外部存储器，因为地址范围为0x8000 to 0x84FF，不是内部存储器，所以自然不是定位在内部0X0000－0X04FF范围)。不推荐大家对0x84FF以外的范围进行访问，因为这将改变 0X04FF－0X7FFF的数据，因为低14位地址是重复的。在应用中，地址在0x0500 to 0x84FF范围的存取是连续的线性的，只有0X0000－0X04FF有写特;

上面的这些与你所说的"空地址"有什么联系?

byte a[20480] @0x0500;
我这样的定义可以否,
另外附上一此在CAVR上的截图,请马老师看一下如何设置?






我现在是用M162配32K,一般A15接62256的CS脚,在程序中要对A15脚进行编程吗?
谢谢~!

machao

》外部扩展的RAM地址必须紧跟在内部RAM后面,中间不能出现"空地址".  
通常为
0X0000－0X04FF====》32个通用寄存器、I/O寄存器、内部RAM
0X0500--0X7FFF====》外部RAM  （此时共32KB）
0X8000--0X84FF====》外部RAM的低位空间（1280个）用足33KB多一点。

0X8500--0XFFFF====》可以分配给其它并行接口芯片，中间可以出现“空地址”。

而下面则中间出现“空地址”情况。最好不要这样分配设计
0X0000－0X04FF====》32个通用寄存器、I/O寄存器、内部RAM
0X8000--0XFFFF =====》外部RAM

》我现在是用M162配32K,一般A15接62256的CS脚,在程序中要对A15脚进行编程吗?
为什么使用A15接CS？
如果这样分配：
0X0000－0X04FF====》32个通用寄存器、I/O寄存器、内部RAM
0X0500--0X7FFF====》外部RAM  （此时共32KB）
够的话，那么A15可以作为一个I/O口使用，CS直接接地。

另外，第一张图中的外部SRAM的大小没有填。CVAVR会自动分配变量到外部RAM中的，不必特别的声明。

（）

在我的《M128》一书的第5章中有对正常方式外部扩展RAM的设计和应用的详细介绍，请参考。

zqljg

第一张图里SRAM大小如果是扩32K,就写,32*1024 byte,然后将下面勾上,第二张图就直接按这样的分法,可是我在测试的时候外部没有接上任何的SRAM,程序就不能正常的运行了,这是什么原因呢??谢谢马老师!

machao

图中的设置,是告诉编译器,你使用了外部RAM,以及外部RAM的地址分配,对外部RAM操作是否需要加上等待节拍等.

编译器根据你的设置,将变量分配在外部RAM中了.

可是你外部根本不接RAM,程序能正常么?你在骗编译器?

zqljg

谢谢马潮老师,基本上已经明白了,现在等硬件搞好后再测试一下,另外,我看到一些51的程序,62256的CS脚接到A15脚,可是程序里根本找不到它对A15脚的编程,这是硬件自动生成的控制吗?谢谢!

shalixi

学习了

jszhouchao

研究学习

hanlin

用union不错.得到一些启发.

我公司做的一个产品就是128k的sram.但是那些ram地址在程序中都用的绝对地址不是通过编译器分配的.

所以使用起来还是比较可靠的.

z_zt

学习一下，支持！

xjf20072608

能不能推荐几个能够用的SRAM具体型号呢？我看了那些传统的  62256  好像速度都够不到啊！！
如果mega128的时钟是16MHz那么单个周期是62.5ns，然后再看看ram的datasheet后面有个什么70ns
哎，感觉好像不能用，就算用上了可能也会出问题的。
锁存器用74AHC的，这个好像还能够达到要求的


求助？求助？啊啊啊~~~  ~~~

machao

avr读外部SRAM最少需要2个时钟周期。

16MHz，单个周期是62.5ns，2个是125ns，所以70ns的SDRAM可以正常使用。注意PCB的走线。

xinjie1023

标记，学习，马老师。

dugutianma

mark

goldenking

回复【楼主位】machao
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你好马老师我用的是ATMEGA128。里面介绍有128k的程序空间。可是我无法定义超过4K的数组。看了你上面的操作在我这里不成功，我用的ICCAVR编译器？

AVR_DIY

mark  以后可能用到

cgbabc

学习

hit_dajun

学习。。。

radarOV123

学习了，

tyqhaha

学习~~

kristy1212

MARK

qinhya

MARK

XA144F

我测试过一块LED屏控制卡，上面使用的是Atmega162和HM628512，RAM的A16~A19连接在别的端口上，CS=~A15。

AUTO1083

#include <iom128v.h>
#include <macros.h>
#define uchar unsigned char
#define OFFEST 0x8000
void W_U6CNT2(uchar ctrl)
{
  uchar *p=(uchar *)(OFFEST+0xcf);
  *p=ctrl;
}
void W_U6(uchar ctrl)
{
   uchar *p=(uchar *)(OFFEST+0xdf);
  *p=ctrl;
}
void main()
{
  MCUCR|=0x80;//PA、PG、PC口作为总线功能
  XMCRA=0x00;
  XMCRB=0x80;
   W_U6(0x54); //写控制字
  W_U6CNT2(0x0a);//写低八位计数初值
}
这是我没事用M128的的扩展总线，控制8253的用作分频器的一个测试。但是好像硬件端口出不来波形！求帮助！！！！！！！！！！

csq463276932

受益不少,谢谢。收藏。

superray2008

【楼主位】 machao
    说明：定义只能在64K空间。  
          temp1、arr_temp[2048]必须先定义，最后查看，应该定位在M128内部的4KRAM中。作为交换使用。
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【7楼】 machao
不用使用任何关键字.只要在PROJECT的设置中选择使用外部扩展RAM,填上扩展的大小.CVAVR的编译器在需要的时候,会自动将变量分配到外部RAM中,程序中就是简单的读写变量
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1、如果设置了选择使用外部扩展RAM
如何定义变量到内部 如何定义变量到外部？
  
是不是在内部够用的情况下
使用unsigned char arr_temp[2048];这样的 默认使用内部

而使用指针地址偏移的，如：
#define OFFEST 0x1100
unsigned char *p=(uchar *)(OFFEST+偏移量);
指针地址超出内部RAM寻址范围的转为使用外部？

2、

(原文件名:b.jpg)


(原文件名:c.jpg)

这是datasheet里关于地址锁存要求的一段话，下半段话怎么理解？

machao

1、如果设置了选择使用外部扩展RAM，如何定义变量到内部，如何定义变量到外部？

==》作为普通的变量，通常编译器会根据情况自动分配，分配的情况可以查看编译后产生的类似MAP类型的文件。同时编译器也提供用户指定分配的语句，例如CVAVR：

Global variables can be stored at specific SRAM and EEPROM locations at design-time using the @ operator.
Example:


/* the integer variable "a" is stored
   in RAM at address 80h */
int a @0x80;


/* the structure "alfa" is stored
   in RAM at address 90h */
struct s1 {
    int a;
    char c;
    } alfa @0x90;


/* the float variable "b" is stored
   in EEPROM at address 10h */
eeprom float b @0x10;


/* the structure "beta" is stored
   in RAM at address 20h */
eeprom struct s2 {
    int i;
    long j;
    } beta @0x20;


The following procedure must be used if a global variable, placed at a specific address using the @ operator, must be initialized during declaration:


/* the variable will be stored in RAM at address 0x182 */
float pi @0x182;
/* and it will be initialized with the value 3.14 */
float pi=3.14;


/* the variable will be stored in EEPROM at address 0x10 */
eeprom int abc @0x10;
/* and it will be initialized with the value 123 */
eeprom int abc=123;


是不是在内部够用的情况下，使用unsigned char arr_temp[2048];这样的默认使用内部

而使用指针地址偏移的，如：
#define OFFEST 0x1100  
unsigned char *p=(uchar *)(OFFEST+偏移量);
指针地址超出内部RAM寻址范围的转为使用外部？

==》通常是这样的。

2。后面是给出建立稳定的地址输出和锁存的最小时间要求。

superray2008

回复【33楼】machao
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恩 知道了 谢谢马老师的解答

片外扩展RAM理论上是好理解的 实际上操作要求考虑到很多方面 而且现在要做的还要带掉电保护的

somwin

学习了！   

yinhe

记录一下

feifeimao

一、正常方式外部扩展RAM
    所有带有外部并行扩展口的AVR芯片，其数据存储器空间容量为64k（地址线16根），也就是说整个系统的可直接操作的数据空间为64K。但与51有区别的是，这64K的空间不是全部应用于外部扩展，因为AVR的32个寄存器、I/O寄存器和内部RAM已经占掉了一部分。所以实际上外部扩展RAM仅占60K左右（M128为例）。在我的《M128》一书的第5章中有对正常方式外部扩展RAM的设计和应用的详细介绍，请大家参考。


请问下 《M128》这个的完整书名是什么啊？

feifeimao

superray2008   你好  可以认识一下你吗？
我的qq：150216708

sedulity11

mark，，，，

jlian168

请问下 《M128》这个的完整书名是什么啊？