單片機(jī)及應(yīng)用-第六章-80C51單片機(jī)并行存儲器擴(kuò)展3

第6章單片機(jī)并行存儲器擴(kuò)展主要內(nèi)容6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)6.2存儲器分類6.3存儲器并行擴(kuò)展6.480C51單片機(jī)存儲器系統(tǒng)的特點和使用方法6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)兩類外擴(kuò)展：存儲器擴(kuò)展和I/O擴(kuò)展；兩種外擴(kuò)展方法：并行擴(kuò)展和串行擴(kuò)展。6.1.1單片機(jī)并行擴(kuò)展總線80C51單片機(jī)的并行擴(kuò)展是通過系統(tǒng)總線進(jìn)行的，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見下頁。這里的總線是外部總線，是連接單片機(jī)和擴(kuò)展部件的一組公共信號線，是系統(tǒng)共享的通路，通過總線把單片機(jī)和擴(kuò)展部件連接起來，以進(jìn)行數(shù)據(jù)、地址和控制信號的傳送。單片機(jī)并行擴(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（1）地址總線在地址總線（AddressBus，簡寫AB）上傳送的是地址信號，用于外擴(kuò)展存儲單元和I/O端口的尋址。地址總線是單向的。（2）數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線（DataBus，簡寫DB）用于傳送數(shù)據(jù)、狀態(tài)、指令和命令。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)應(yīng)與單片機(jī)字長一致。數(shù)據(jù)總線是雙向的。（3）控制總線控制總線（ControlBus，簡寫CB）是一組控制信號線。一個控制信號的傳送是單向的，但是由不同方向信號線組合的控制總線則應(yīng)表示為雙向?？偩€結(jié)構(gòu)可以提高系統(tǒng)的可靠性，增加系統(tǒng)的靈活性。1.并行擴(kuò)展總線的組成6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.1單片機(jī)并行擴(kuò)展總線2.80C51單片機(jī)并行擴(kuò)展總線80C51單片機(jī)并行擴(kuò)展總線結(jié)構(gòu)圖6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.1單片機(jī)并行擴(kuò)展總線

外部總線和并行I/O接口復(fù)用2.80C51單片機(jī)并行擴(kuò)展總線（1）以P0口的8位口線充當(dāng)?shù)臀坏刂肪€/數(shù)據(jù)線（2）以P2口的口線作高位地址線（3）控制信號除地址線和數(shù)據(jù)線外，系統(tǒng)擴(kuò)展時還需要單片機(jī)提供一些控制信號線，這就是擴(kuò)展系統(tǒng)的控制總線。這些控制信號包括：使用ALE作地址鎖存的選通信號，以實現(xiàn)低8位地址鎖存。以/PSEN信號作為擴(kuò)展程序存儲器的讀選通信號。以/EA信號作為內(nèi)外程序存儲器的選擇信號。以/RD和/WR作為擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器和I/O端口的讀/寫選通信號。6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.1單片機(jī)并行擴(kuò)展總線6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.1單片機(jī)并行擴(kuò)展總線

3.外部程序存儲器讀周期6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.1單片機(jī)并行擴(kuò)展總線

3.外部程序存儲器讀周期6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.1單片機(jī)并行擴(kuò)展總線

4.外部數(shù)據(jù)存儲器讀周期6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.1單片機(jī)并行擴(kuò)展總線

5.外部數(shù)據(jù)存儲器寫周期6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.1單片機(jī)并行擴(kuò)展總線

6.AT89S51的AC特性6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.1單片機(jī)并行擴(kuò)展總線

6.AT89S51的AC特性（續(xù)）6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.2并行擴(kuò)展系統(tǒng)的I/O編址和芯片選取數(shù)據(jù)線和控制信號線的連接比較簡單，地址線的連接則比較復(fù)雜，因為地址線的連接涉及到I/O編址和芯片的選取問題。1.單片機(jī)外擴(kuò)展地址空間單片機(jī)的外擴(kuò)展地址空間，與它的存儲器系統(tǒng)有關(guān)。80C51單片機(jī)存儲器系統(tǒng)與外擴(kuò)展地址空間結(jié)構(gòu)如下圖所示。

80C51單片機(jī)系統(tǒng)地址空間結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展，首先要解決尋址問題，即如何找到要訪問的擴(kuò)展芯片以及芯片內(nèi)的目標(biāo)單元。片選：擴(kuò)展芯片上都有一個甚至多個片選信號引腳(常用名為CE或CS)，所以尋找要訪問的擴(kuò)展芯片的問題就歸結(jié)到如何產(chǎn)生有效的片選信號。常用的芯片選擇方法有線選法和譯碼法兩種。2.片選技術(shù)6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.2并行擴(kuò)展系統(tǒng)的I/O編址和芯片選?。?）線選法所謂線選法，就是直接以位地址信號作為芯片的片選信號。使用時只需把地址線與擴(kuò)展芯片的片選信號引腳直接連接即可。特點：簡單，適用于規(guī)模較小的單片機(jī)系統(tǒng)。2.片選技術(shù)6.1單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng)

6.1.2并行擴(kuò)展系統(tǒng)的I/O編址和芯片選取假定單片機(jī)系統(tǒng)分別擴(kuò)展了程序存儲器芯片2716、數(shù)據(jù)存儲器芯片6116、并行接口芯片8255、鍵盤/顯示器接口芯片8279和D/A轉(zhuǎn)換芯片0832，則采用線選法尋址的擴(kuò)展片選連接下圖所示。2716的地址空間是多少？能否如此連接2732？（2）譯碼法使用譯碼器對高位地址進(jìn)行譯碼，以其譯碼輸出作為擴(kuò)展芯片的片選信號。這是一種最常用的尋址方法，能有效地利用存儲空間，適用于大容量、多芯片的系統(tǒng)擴(kuò)展。以譯碼法尋址的系統(tǒng)擴(kuò)展片選連接示意如下圖所示。若/EA＝１，訪問2716的地址空間是多少?能否如此接2732？6.2存儲器分類6.2.1只讀存儲器1.掩膜只讀存儲器掩膜只讀存儲器編程是由半導(dǎo)體制造廠家完成的，即在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)編程。因編程過程是掩膜工藝，因此，稱為掩膜ROM，或MaskROM。2.可編程只讀存儲器（PROM）PROM(ProgrammableRead

OnlyMemory)芯片出廠時沒有任何程序信息，其程序是在開發(fā)現(xiàn)場由用戶寫入的。但這種ROM芯片只能寫入一次，其內(nèi)容一旦寫入就不能再進(jìn)行修改。3.可擦除可編程只讀存儲器（EPROM）EPROM(ErasableProgrammableReadOnlyMemory)芯片的內(nèi)容也由用戶寫入，但允許反復(fù)擦除重新寫入。EPROM是用紫外線擦除。4.電擦除可編程只讀存儲器EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemory)是一種用電信號編程也用電信號擦除的ROM芯片，它可以通過讀/寫操作進(jìn)行逐個存儲單元的讀出和寫入，讀/寫功能與RAM存儲器相似，只是寫入速度慢一些，但斷電后卻能保存信息。5.閃速存儲器（FlashROM）閃速存儲器全稱為快閃可編程/擦除只讀存儲器，簡稱閃速存儲器或FlashROM，也可簡寫為FPEROM(FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory。6.2存儲器分類

6.2.1只讀存儲器在單片機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲器用于存放可隨時修改的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展使用隨機(jī)存儲器芯片，隨機(jī)存儲器(RandomAccessMemory）簡稱RAM。對RAM可以進(jìn)行讀/寫兩種操作，但RAM是易失性存儲器，斷電后所存信息消失。按工作方式，RAM又分為靜態(tài)(SRAM)和動態(tài)(DRAM)兩種。不考慮刷新，SRAM和DRAM工作有何不同？6.2.2讀/寫存儲器6.2存儲器分類6.3存儲器并行擴(kuò)展擴(kuò)展的程序存儲器稱為外部ROM；擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲器稱為外部RAM。

6.3.1程序存儲器并行擴(kuò)展程序存儲器擴(kuò)展使用只讀存儲器芯片，以最簡單的2716芯片為例進(jìn)行原理說明。2716引腳圖主要引腳功能如下：A10～A0：11位地址。Ｏ7～Ｏ0：數(shù)據(jù)讀出。/CE/PGM：片選/編程。/OE：輸出允許信號。VPP：編程電源。當(dāng)芯片編程時，該端加＋25V編程電壓；當(dāng)使用時，該端加+5V電源。2716引腳圖

單片機(jī)程序存儲器擴(kuò)展連接圖（1）存儲器擴(kuò)展的主要內(nèi)容存儲器擴(kuò)展的主要內(nèi)容是地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的連接。2716的存儲容量為2KB，需11位地址(A10～A0)進(jìn)行存儲單元編址。為此先把芯片的A7～A0引腳與地址鎖存器的8位地址輸出對應(yīng)連接，再把A10～A8引腳與P2口的P2.2～P2.0相連。采用線選法進(jìn)行片選，只需在剩下的高位地址線中取一位(P2.7)與2716的CE端相連即可。數(shù)據(jù)線的連接比較簡單，只要把存儲芯片的數(shù)據(jù)輸出引腳與單片機(jī)P0口線對應(yīng)連接就可以了?？刂菩盘?，程序存儲器的擴(kuò)展只涉及PSEN（外部程序存儲器讀選通），把該信號連接到2716的/OE引腳，用于存儲器讀出選通。（2）存儲單元地址分析只要把最低地址和最高地址找出來，擴(kuò)展的存儲器在存儲空間中所占據(jù)的地址范圍即可確定。把P2口中沒有用到的高位地址線假定為0狀態(tài)，則所擴(kuò)展的2716芯片的地址范圍是：

最低地址 8000H

最高地址 87FFH由于P2.6～P2.3的狀態(tài)與2716芯片的尋址無關(guān)，所以在該芯片被尋址時，P2.6～P2.3可以為任意狀態(tài)，即從0000~1111共有16種狀態(tài)組合。表明2716芯片對應(yīng)著16個地址區(qū)間，即8000H～87FFH，8800H～8FFFH，9000H～97FFH，9800H～9FFFH，A000H～A7FFH，A800H～AFFFH…在這些地址區(qū)間內(nèi)都能訪問到2716，這就是線選法存在的地址區(qū)間重疊問題。1.RAM芯片61166116芯片的存儲容量為2KB，雙列直插式封裝，引腳排列如右圖。信號定義如下：

A10～A0：地址線。D7～D0：數(shù)據(jù)線。

/CE： 片選信號。

/OE： 數(shù)據(jù)輸出允許信號。

/WE： 寫選通信號。VCC： 電源(+5V)。GND： 地。6.3存儲器并行擴(kuò)展

6.3.2數(shù)據(jù)存儲器的并行擴(kuò)展

2.數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展連接

數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展與程序存儲器擴(kuò)展在數(shù)據(jù)線、地址線的連接上是完全相同的。所不同的是控制信號，數(shù)據(jù)存儲器使用/RD和/WR分別作為讀/寫選通信號。例1采用2764和6264芯片在8031片外分別擴(kuò)展24KB程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。6.3存儲器并行擴(kuò)展

6.3.2數(shù)據(jù)存儲器的并行擴(kuò)展6.3存儲器并行擴(kuò)展

6.3.3使用RAM芯片擴(kuò)展可讀/寫的程序存儲器可用RAM芯片經(jīng)過特殊連接，作為程序存儲器使用，使其既可以運行程序，又可以修改程序，成為一個可讀/寫的程序存儲器。在運行程序時，需要有程序存儲器的讀信號/PSEN；在修改程序時，要用到數(shù)據(jù)存儲器的讀信號/RD和寫信號/WR?，F(xiàn)以6116芯片為例，說明這3個信號的連接方法。其電路如下頁圖所示。下圖是一個使用RAM芯片擴(kuò)展可讀寫程序存儲器應(yīng)用實例。Ⅰ芯片2764用于存放監(jiān)控程序。Ⅱ芯片6264已連接成可讀/寫程序存儲器，用于存放和調(diào)試用戶程序。在系統(tǒng)開發(fā)階段，開關(guān)扳向開發(fā)端。Ⅰ芯片首地址為0000H，Ⅱ芯片首地址為8000H。系統(tǒng)啟動后，自動進(jìn)入監(jiān)控程序運行。這樣就可以借助監(jiān)控程序，對可讀/寫程序存儲器中的用戶程序進(jìn)行調(diào)試。用戶程序調(diào)試完成后，把開關(guān)扳向應(yīng)用端，再把Ⅰ芯片拔去，Ⅱ芯片的首地址即為0000H。這樣，系統(tǒng)復(fù)位后，用戶程序就能自動運行。6.480C51單片機(jī)存儲器系統(tǒng)的特點和使用方法6.4.1單片機(jī)存儲器系統(tǒng)的特點1.程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器并存

程序存儲器是保存程序的需要，而數(shù)據(jù)存儲器則是運行程序的需要。在系統(tǒng)中兩種存儲器是截然分開的，它們有各自的地址空間、操作指令和控制信號。2.內(nèi)外存儲器并存

片內(nèi)存儲器是芯片固有的，使用方便存取快捷，但容量有限，有時不能滿足系統(tǒng)需要；而片外存儲器是系統(tǒng)擴(kuò)展的。從而形成了單片機(jī)系統(tǒng)既有內(nèi)部存儲器，又有外部存儲器的結(jié)構(gòu)。

３個邏輯存儲空間：程序存儲器、內(nèi)、外部數(shù)據(jù)存儲器。

４個物理存儲空間：內(nèi)、外部程序存儲器、內(nèi)、外部數(shù)據(jù)存儲器。6.480C51單片機(jī)存儲器系統(tǒng)的特點和使用方法

6.4.280C51單片機(jī)存儲器的使用1.存儲空間的區(qū)分

（1）內(nèi)部程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的區(qū)分

芯片內(nèi)部的ROM與RAM是通過指令來相互區(qū)分的。讀ROM時使用MOVC指令，而讀RAM時則使用MOV指令。

（2）外部程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的區(qū)分

對外部擴(kuò)展ROM與RAM，同樣使用指令來加以區(qū)分。讀外部ROM使用MOVC指令，而讀/寫外部RAM則使用MOVX指令。以/PSEN作為外部ROM的讀選通信號，以/RD和/WR作為外部RAM的讀/寫選通信號。

6.480C51單片機(jī)存儲器系統(tǒng)的特點和使用方法

6.4.280C51單片機(jī)存儲器的使用1.存儲空間的區(qū)分

（3）內(nèi)外