第7章單片機存儲器的擴展

2023/1/311第7

章單片機存儲器的擴展2023/1/312本章主要內(nèi)容：

7.1總線擴展及地址分配7.2外部存儲器擴展的方法7.3存儲器擴展電路及編程

2023/1/313§7.1總線擴展及地址分配

系統(tǒng)總線總線（Bus）：計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束，按照計算機所傳輸?shù)男畔⒎N類，計算機的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。

◆數(shù)據(jù)總線（DataBus，DB)數(shù)據(jù)總線用于在單片機與存儲器或I/O之間傳送數(shù)據(jù)。單片機數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與單片機處理數(shù)據(jù)的字長一致。◆地址總線（AddressBus，AB）地址總線用于傳送單片機發(fā)出的地址信號，以便進行存儲單元和I/O端口的選擇。地址總線的數(shù)目決定著可直接訪問的存儲單元的數(shù)目?！艨刂瓶偩€（ControlBus，CB）控制總線實際上就是一組控制信號線，包括單片機發(fā)出的，以及從其他部件傳送給單片機的。2023/1/314

總線擴展當單片機的最小系統(tǒng)不能滿足系統(tǒng)功能要求時，就需要擴展RAM、EPROM、I/O口以及其他所需要的外圍芯片?！?.1總線擴展及地址分配2023/1/315

地址分配單片機通過地址總線發(fā)出地址，可以選擇某一外部存儲器單元并對其進行讀入或?qū)懗霾僮鳌ＲＷC正確完成這種功能，需要經(jīng)過兩種選擇：一是必須選擇該存儲器芯片或I/O接口芯片，這稱為片選；二是必須選擇該芯片的某一存儲單元，稱為字選。高位片選地址加上字選單元地址，構(gòu)成一個地址。常用的對存儲器芯片的片選方式分兩種：◆線選方式◆地址譯碼方式§7.1總線擴展及地址分配2023/1/316◆線選方式

所謂線選法通常是把P2口的一根高位地址線接到擴展的存儲器芯片的片選端上，低電平時，就選中該芯片，如圖所示?！?.1總線擴展及地址分配2023/1/317◆線選方式地址分配表§7.1總線擴展及地址分配3個芯片的內(nèi)部尋址A10～A0都是從0～0（共11位）到1～1（共11位），為2KB空間，通過不同的片選信號-高位地址線A11、A12、A13之中某一根為0，來區(qū)分這3個芯片的地址空間。2023/1/318§7.1總線擴展及地址分配◆地址譯碼方式所謂地址譯碼方式通常是取擴展外圍電路中最大容量芯片的地址線位數(shù)，作為芯片的字選，用于確定片內(nèi)地址，用譯碼器對剩余的高位地址線進行譯碼，譯出的信號作為片選線信號。片選線連接到擴展外圍芯片的片選端上，當該口線為低電平時，就選中該芯片。根據(jù)剩余高位地址線是全部輸入還是部分輸入譯碼器參與譯碼，地址譯碼方式又分為：①全譯碼方式②局部譯碼方式9①全譯碼方式全譯碼方式是將片內(nèi)尋址的地址線以外的高位地址線，全部輸入到譯碼器進行譯碼，利用譯碼器的輸出端作為各個存儲器芯片的片選信號。②局部譯碼方式所謂局部譯碼方式，就是除了片內(nèi)尋址的地址線外，其余高位地址線中只有部分輸入譯碼器參與譯碼，這種譯碼方式稱為局部譯碼方式?！羧g碼方式實現(xiàn)片選的接口電路圖中芯片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都是2K×8位。地址線A10～A0用于片內(nèi)尋址。高位地址線A13、A12、A11接到74LS138的選擇輸入端C、B、A。2023/1/3111◆芯片地址空間范圍全譯碼方式的電路連接稍復(fù)雜，它的優(yōu)點是存儲器芯片的地址空間連續(xù)，且唯一確定，不存在地址重疊現(xiàn)象；能夠充分利用內(nèi)存空間；當譯碼器輸出端留有空余時，便于繼續(xù)擴展存儲器或其他外圍器件。◆局部譯碼方式實現(xiàn)片選的接口電路◆外部存儲器擴展的方法外部存儲器擴展的主要設(shè)計步驟如下：1．確定存儲器的類型和容量2．選擇合適的存儲器芯片3．分配存儲器的地址空間4．設(shè)計片選邏輯5．核算對系統(tǒng)總線的負載要求§7.2AT89系列單片機外部存儲器的擴展2023/1/31◆程序存儲器的擴展①程序存儲器:用來存放編制好的始終保留的固定程序和表格常數(shù)。一般采用只讀存儲器，因為這種存儲器在電源關(guān)斷后，仍能保存程序（此特性成為非易失性），系統(tǒng)上電后，CPU可取出指令予以重新執(zhí)行。因此它的擴展所采用的是只讀存儲器。

②EPROM器件:單片機外部程序存儲器擴展大多使用EPROM器件，用作單片機外部程序存儲器的EPROM器件主要是Intel公司生產(chǎn)的27系列，EPROM典型產(chǎn)品有2764、27128、27256、27512等，容量分別為8KB、16KB、32KB、64KB。§7.3外部存儲器擴展電路及編程◆單片EPROM的擴展電路圖中由AT89S52、74LS373和27128構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)。74LS373的三態(tài)控制端接地，以保持輸出暢通；G端與AT89S52的ALE連接。§7.3外部存儲器擴展電路及編程2023/1/311627128為16Kx8的EPROM芯片，用于存放程序和常數(shù)。它有14根地址線A13～A0，地址范圍為0000H～3FFFH。當AT89S52發(fā)送14位地址信息時，可分別選中27128片內(nèi)地址為0000H～3FFFH中的任何一個單元。27128芯片的端接地表示選中該芯片，端由AT89S52的引腳信號控制，當引腳信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，允許27128輸出，所指定的27128存儲單元內(nèi)容送到P0口，在上升沿，將數(shù)據(jù)送入單片機CPU內(nèi)。2023/1/3117訪問ROM/EPROM的讀數(shù)指令為MOVCA，＠A+PC或MOVCA，＠A+DPTR如讀取EPROM地址為1000H單元內(nèi)容的指令為：

MOVDPTR，#1000HMOVA,#00HMOVCA，@A+DPTR§7.3外部存儲器擴展電路及編程◆多片EPROM的擴展電路與單片EPROM擴展電路相比，多片EPROM的擴展除片選線外，其它均與單片擴展電路相同。圖7-6給出了利用4片27128EPROM擴展成64KB程序存儲器的方法。片選信號采用譯碼選通產(chǎn)生?！鬍PROM芯片地址空間范圍2023/1/31◆數(shù)據(jù)存儲器的擴展①數(shù)據(jù)存儲器:

數(shù)據(jù)存儲器即隨機存儲器RAM，用于存放各種可隨機修改的程序和數(shù)據(jù)。與ROM不同，對RAM可以進行讀寫兩種操作。但RAM是易失性存儲器，斷電后所有信息立即消失。常用的外部數(shù)據(jù)存儲器有靜態(tài)RAM（StaticRandomAccessMemory-SRAM）和動態(tài)RAM(DynamicRandomAccessMemory-DRAM)兩種。②典型的SRAM芯片:典型的SRAM芯片的典型型號有，6116（2K×8），6264（8K×8），62128（16K×8）62256（32K×8）。他們都用單一+5V電源供電，雙列直插式封裝。

◆線選法擴展數(shù)據(jù)存儲器電路靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器與單片機連接時，主要解決地址分配、數(shù)據(jù)線和控制信號線的連接。P2口提供高8位地址，P0口分時提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線?！魯?shù)據(jù)存儲器芯片地址空間范圍6264芯片地址線為A0～A12,故剩余地線為3根。用線選法可擴展3片6264，外部數(shù)據(jù)存儲器空間可達24KB?！糇g碼法擴展數(shù)據(jù)存儲器電路§7.3外部存儲器擴展電路及編程◆數(shù)據(jù)存儲器芯片地址空間范圍62128芯片地址線為A0～A13，故剩余地址線為2根。采用2-4譯碼器擴展4片62128，使外部數(shù)據(jù)存儲器容量可達64KB。?！?.3外部存儲器擴展電路及編程2023/1/31◆程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的綜合擴展AT89系列單片機中的數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器是嚴格區(qū)分的，兩者操作所用控制信號不同，讀/寫外部數(shù)據(jù)存儲器用、，讀外部程序存儲器用。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，經(jīng)常是既要擴展程序存儲器（EPROM）又要擴展數(shù)據(jù)存儲器（RAM）即存儲器的綜合擴展。下面通過具體實例來介紹如何進行綜合擴展。①線選法綜合擴展②譯碼法綜合擴展2023/1/31①線選法綜合擴展用線選法擴展2片8KB的RAM和2片8KB的EPROM。RAM芯片選用2片6264，EPROM芯片選用2片2764，共擴展4片存儲器芯片。擴展接口電路見圖7-9?！粜酒刂房臻g范圍程序和數(shù)據(jù)存儲器地址均用16位，低8位由P0口確定，高8位由P2口確定。如P2.6=0，P2.5=1，選中IC2、IC4。地址線A15～A0與P0、P2對應(yīng)關(guān)系如表7-6所示。在這里除P2.6、P2.5位固定外，其他“×”位均可變。設(shè)沒有用到的位P2.7=0，“×”各位全為0，則得到最小地址2000H；若“×”各位全為1，則得最大地址3FFFH，所以IC2和IC4占用地址空間為2000H～3FFFH共8KB。如P2.6=1