单片机指令访问片外ROM时序分析

访问片外存储器时，主要涉及控制信号ALE、PSEN、P0、P2引脚数据信号的时序关系。下面用一个具体的指令来说明访问片外ROM的指令时序关系。

2050H 93H MOVC A，@A+DPTR；A←（A+DPTR）

设指令执行前DPTR=2F00H，A=05H，（2F05H）=25=19H。该指令存放在ROM的2050单元，机器码93H。这是一个专门用来取片外ROM中数据的指令，因为放在ROM中的数是不能改的，这个数据当然是常数。

1.时序过程分析

“MOVC A，@A+DPTR”是单字节单周期指令，操作过程只用了1个机器周期。我们知道1个机器周期分6个状态，12个时钟周期，每个状态都有特殊的功能。

MCS-51系列单片机执行读片外ROM中常数指令时的时序关系如图8-18所示。

图8-18 MCS-51系列单片机执行读片外ROM中常数指令时的时序关系

图8-18中P0接口8个引线的电平信号图形含义说明如下。

1）单线条段——：表明无电平信号输入/输出，引脚处于浮空状态。

2）双斜线条段×<：表明开始有电平信号输入/输出，引脚信号处于变化过程状态。

3）平行线条段==：表明电平信号已进稳定输入/输出状态，引脚或为高电平或为低电平。

下面对照图8-18来依次看一下各个状态的情况。

1）在S1P2时ALE高电平有效，使74LS373接受P0接口输出的PC低8位的值50H，这个值也就是存着MOVC指令的ROM单元的低8位A0～A7地址。

2）在S2状态时，P2接口也开始送PC高8位地址20H，这是存着MOVC指令的ROM单元的高8位地址。而从S2P2起，ALE变为低电平，P0接口地址A0～A7在ALE下降沿被锁存到锁存器74LS373中。

3）在S3状态时，变为低电平有效，选中片外ROM工作，这时P2接口输出的高8位地址20H和地址锁存器输出的低8位地址50H合成为16位地址2050H，按照这个地址选通片外ROM的2050H单元，将该单元中存放的MOVC指令操作码93H送出到数据总线上，也就是P0接口上。这样，CPU就可经P0接口读入这个指令的操作码，并存放到指令寄存器IR。然后，8051芯片对指令寄存器IR中MOVC操作码译码，产生执行该指令所需的一系列控制信号。(www.xing528.com)

在S3状态中要注意的是，ALE已经变为低电平，片外ROM单元的低8位地址已被锁存到锁存器74LS373中，则P0接口的8位线又可作为数据总线，传送MOVC指令操作码信息。

4）在S4P2时，CPU把累加器A中的地址偏移量05H和DPTR中地址2F00H相加得到的和2F05H的高8位地址2FH送到P2接口，低8位地址05H送P0接口。

在S4状态中要注意的是，ALE从S4P2起又变为高电平，又准备将片外ROM单元的低8位地址A0～A7锁存到锁存器74LS373中，则P0接口的8位线又作为低8位地址总线，但这次传送的是寻找存放常数的片外ROM单元的低8位地址信息。

5）在S5状态时，P2接口开始送高8位地址值2FH，这是存放常数的片外ROM单元的高8位地址。而从S5P2起，ALE变为低电平，P0接口地址A0～A7在ALE下降沿被锁存到锁存器74LS373中。

6）在S6状态时，又变为低电平第二次有效，选中片外ROM工作，这时P2接口输出的高8位地址2FH和地址锁存器输出的低8位地址05H合成为16位地址2F05H，按照这个地址选通片外ROM的2F05H单元，将这个单元中存放的常数19H读出并送到数据总线P0上，该常数经P0接口送CPU累加器A。至此，完成“MOVC A，@A+DPTR”这个从片外ROM中取常数的全部操作过程。

2.归纳总结

执行“MOVC A，@A+DPTR”片外ROM访问指令的过程，按时序分两个阶段。

（1）第一阶段按PC值到片外ROM读取指令码：

1）S2P1时ALE有效，PC低8位地址由P0接口送锁存器74LS373至A0～A7，高8位地址由P2接口送A8～A15地址线。

2）S3S4P1时有效，选中片外ROM，由P0接口读入MOVC机器码。

（2）第二阶段 对MOVC机器码译码后，按A+DPTR的16位地址再次从ROM中取出8位数送A。

1）S4P2时，ALE第二次有效，A+DPTR后的低8位地址经P0接口送锁存器74LS373；A+DPTR后的高8位地址由P2接口送A8～A15地址线。

2）S6时，第二次有效，按A+DPTR值选通的ROM单元中常数经P0送A。

最后还应指出：只有当ALE有效、P0接口有效、P2接口有效时，在片外地址总线中才能同时出现低位地址与高位地址信息，此地址信息送到ROM芯片，就可使CPU访问该地址的ROM单元，从中读出机器码。另外这个过程要维持一定的时间，因为电子过程都有一个延时过程，就是1/12_μs的过程，之后，ALE锁存结束，74LS373就可以换数了。