Để tăng khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực điều khiển, đo lường… Bộ VĐK cho phép mở rộng không gian nhớ RAM ngoài đến 64 Kbyte và ROM ngoài đến 64 Kbyte khi cần thiết. Các IC giao tiếp ngoại vi cũng có thể được thêm vào để mở rộng khả năng xuất/nhập và chúng trở thành 1 phần của không gian nhớ dữ liệu ngoài.
Khi bộ nhớ ngoài được sử dụng, cổng P0 không còn đảm nhận chức năng xuất/nhập nữa, mà nó trở thành kênh địa chỉ (A0…A7) và kênh dữ liệu đa hợp (D0…D7). Ngõ ra ALE chốt byte thấp của địa chỉ ở thời điểm bắt đầu của mỗi 1 chu kỳ bộ nhớ ngoài. Cổng P2 thường được dùng làm byte cao của kênh địa chỉ.
Hoạt động của các bộ nhớ ngoài thường được thực hiện theo kiểu sắp xếp đa hợp, nghĩa là: trong nửa chu kỳ đầu của chu kỳ bộ nhớ, byte thấp của địa chỉ được cung cấp bởi cổng P0 và được chốt nhờ tín hiệu ALE. Mạch chốt giữ cho byte thấp của địa chỉ ổn định trong cả chu kỳ bộ nhớ. Trong nửa chu kỳ sau của bộ nhớ, cổng P0 được sử dụng làm kênh dữ liệu, lúc này dữ liệu có thể được đọc hoặc ghi.
6.3.1. Bộ nhớ chương trình ngoại trú
Hình 2. 11: Sơ đồ khối truy cập (ghép nối) bộ nhớ ngoài
Hình 2. 12: Đồ thị thời gian quá trình nhận lệnh từ ROM ngoài Bộ nhớ chương trình ngoài là bộ nhớ chỉ đọc, được cho phép bởi tín hiệu /PSEN. Khi có một EPROM ngoài được sử dụng, cả P0 và P2 đều không còn là các cổng I/O nữa. Khi bộ VĐK truy cập bộ nhớ chương trình ngoại trú, nó luôn sử dụng kênh địa chỉ 16 bit thông qua P0 và P2.
Một chu kỳ máy của bộ VĐK có 12 chu kỳ dao động. Nếu bộ dao động trên chip có tần số 12 MHz, thì 1 chu kỳ máy dài 1ỡs. Trong một chu kỳ máy điển hình, ALE có 2 xung và 2 Byte của lệnh được đọc từ bộ nhớ chương trình (nếu lệnh chỉ có 1 byte thì byte thứ 2 được loại bỏ). Khi truy cập bộ nhớ chương trình ngoại trú, bộ VĐK phát ra 2 xung chốt địa chỉ trong mỗi chu kỳ máy. Mỗi xung chốt tồn tại trong 2 chu kỳ dao động từ P2-S1 đến P1-S2, và từ P2-S4 đến P1-S5.
Để địa chỉ hoá bộ nhớ chương trình ngoại trú, byte thấp của địa chỉ (A0…A7) từ bộ đếm chương trình của bộ VĐK được xuất qua cổng P0 tại các trạng thái S2 và S5 của chu kỳ máy, byte cao của địa chỉ (A8…A15) từ bộ đếm chương trình được xuất qua cổng P2 trong khoảng thời gian của cả chu kỳ máy. Tiếp theo xung chốt, bộ VĐK phát ra xung chọn /PSEN. Mỗi chu kỳ máy của chu kỳ lệnh gồm 2 xung chọn, mỗi xung chọn tồn tại trong 3 chu kỳ dao động từ P1-S3 đến hết P1-S4 và từ P1-S6 đến hết P1-S1 của chu kỳ máy tiếp theo. Trong khoảng thời gian phát xung chọn thì byte mã lệnh được đọc từ bộ nhớ chương trình để nhập vào On chip.
6.3.2. Bộ nhớ dữ liệu ngoại trú
Bộ nhớ dữ liệu ngoại trú được cho phép bởi các tín hiệu /WR và /RD ở các chân P3.6 và P3.7. VĐK truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài bằng địa chỉ 2 byte (thông qua cổng P0 và P2) hoặc 1 byte (thông qua cổng P0). Lệnh dùng để truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài là MOVX, sử dụng hoặc DPTR hoặc Ri (R0 và R1) làm thanh ghi chứa địa chỉ.
Hình 2. 13: Truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài
Hình 2. 14: Đồ thị thời gian chu kỳ đọc dữ liệu từ RAM ngoài
Hình 2. 15: Đồ thị thời gian chu kỳ ghi dữ liệu vào RAM ngoài
Từ hình 2.13 ta thấy:
- /EA được nối với +Vcc để cho phép VĐK làm việc với bộ nhớ chương trình nội trú.
- /RD nối với đường cho phép xuất dữ liệu (/OE-Output Data Enable) của RAM.
- /WR nối với đường cho phép ghi dữ liệu (/WE-Write Data Enable) của RAM.
Nguyên lý truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoại trú được thể hiện bằng các đồ thị thời gian ở trên. Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào nhiệm vụ đọc dữ liệu từ bộ nhớ hay ghi dữ liệu vào bộ nhớ mà nguyên lý truy cập bộ nhớ dữ liệu là khác nhau.
* Quá trình đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoại trú: Khi truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoại trú, bộ VĐK phát ra 1 xung chốt địa chỉ (ALE) cho bộ chốt bên ngoài (Latch) trong mỗi chu kỳ máy, tồn tại trong 2 chu kỳ dao động từ P2-S4 đến P1-S5. Để địa chỉ hoá bộ nhớ dữ liệu ngoài, byte thấp của địa chỉ từ thanh ghi con trỏ dữ liệu (DPL) hoặc từ Ri của VĐK được xuất qua cổng P0 trong khoảng các trạng thái S5 của chu kỳ máy trong chu kỳ lệnh. Tiếp theo byte thấp của địa chỉ từ bộ đếm chương trình (PCL) cũng được xuất ra qua cổng P0 đưa tới bộ đếm chương trình để thực hiện lệnh tiếp theo. Byte cao của địa chỉ từ DPTR (DPH) của VĐK được xuất qua cổng P2 trong khoảng thời gian từ S5 đến S4 của chu kỳ máy tiếp theo. Sau đó byte cao của địa chỉ từ PC (PCH) cũng được xuất qua cổng P2 để đưa đến bộ nhớ chương trình. Nếu địa chỉ có độ dài 1 byte thì nó được xuất qua cổng P0 từ DPL hoặc Ri.
Tiếp theo xung chốt, VĐK xuất ra tín hiệu điều khiển /RD để cho phép đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài. Xung /RD tồn tại trong 3 trạng thái của mỗi chu kỳ máy từ P1-S1 đến P2-S3, và trong khoảng thời gian này dữ liệu từ bộ nhớ ngoài được đọc vào VĐK .
* Quá trình ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoại trú: Tương tự như quá trình đọc dữ liệu, nhưng ở đây dùng tín hiệu điều khiển ghi /WR.
* Các lệnh truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoại trú:
- MOVX A, @Ri: Chuyển (đọc) dữ liệu 8 bit từ ô nhớ của RAM ngoài tại địa chỉ được xác đinh trong thanh ghi của băng thanh ghi hiện hành vào A.
- MOVX @Ri, A: Chuyển (ghi) dữ liệu 8 bit từ A vào ô nhớ của RAM ngoài tại địa chỉ được xác định trong thanh ghi của băng thanh ghi hiện hành.
- MOVX A,@DPTR: Chuyển (đọc) dữ liệu 16 bit từ ô nhớ của RAM ngoài tại địa chỉ được xác đinh trong thanh ghi con trỏ dữ liệu vào A.
- MOVX @DPTR, A: Chuyển (ghi) dữ liệu 16 bit từ A vào ô nhớ của RAM ngoài tại địa chỉ được xác định trong thanh ghi con trỏ dữ liệu.
Ví dụ:
MOV R0, #4Fh
MOVX A,@R0
Sẽ chuyển nội dung ở RAM ngoài tại địa chỉ 4Fh vào A.