单片机原理及应用(第五章存储器扩展)

1第五章单片机存储器扩展5.1MCS-51单片机扩展及系统结构存储器数据存储器程序接口O/I接口O/I设备O/I设备O/I地址总线数据总线控制总线80512总线：连接系统中各扩展部件的一组公共信号线地址总线：传出单片机送出的地址信号，进行存储单元和I/O端口的选择。地址总线是单向的，从单片机发出。8051单片机16位地址总线数据总线：单片机和存储单元以及单片机和I/O端口之间传输数据。数据总线：双向控制总线：一组控制信号线的总称。有单片机发出的，也有从其他部件发向单片机的。对于一条控制线，其传送方向是单向的。3单片机扩展的实现（总线构造）以P0口的8位口线作地址/数据线（复用线）所谓复用：既可作地址线（低8位），又可作数据线。复用技术：增加一个8位锁存器，通过对锁存器的控制实现对地址（低8位）和数据的分离以P2口的8位口线作高8位地址线MCS-51单片机寻址范围为64k，需要16根地址线4扩展时常用的控制信号1）ALE：地址锁存选通信号（高电平有效）2）：扩展程序存储器（外部ROM）读选通信号（低电平有效）。PSEN3）：内外程序存储器的选择信号（低电平有效）EA4）：扩展外部数据存储器（RAM）的读、写选通信号（低电平有效）WRRD和5单片机扩展构造图ALE0P2PPSENRDWREA8031815A~A8位地址高07A~A8位地址低数据线控制线锁存器65-2MCS-51单片机存储器扩展编址技术5-2-1MCS-51单片机存储器系统MCS-51系列单片机存储器有四个部分片内ROM（部分有，8031无片内ROM）；片外ROM（扩展）；片内RAM（51系列单片机都有，256字节）；片外RAM（扩展）RAM、ROM都可以扩展至64k7）（K64FFFFH0）（K4FFFH0/H10001EAROM外部0EAROM内部H0000程序存储器映象H0000H0080/FH007RAM内部H0100/FFH00特殊功能寄存器）（K64FFFFH0）（外部K64RAM数据存储器映象85-2-2单片机扩展存储器编址及映像存储器编址技术通常两种方法：1）线选法以系统的高地址位作为存储器的片选信号。直接将地址线连接到存储芯片片选端。将地址线进行适当连接，使得存储器中每一个存储单元可唯一地对应一个编址。92）译码法通过译码器对系统的高位地址进行译码，以译码输出作为存储芯片的片选信号。有效地利用存储空间，最常用的存储器编址方法。译码器：74LS139：双2—4译码器；74LS138：3—8译码器1074LS139：双2—4译码器87654321910111213141516GNDY1Y1Y1Y1B1A1G13210139LS743210Y2Y2Y2Y2B2A2G2Vcc输入端输出端选择使能GBA0000111001010111011101110111011110Y1Y2Y3Y有效译码输出信号，低电平译码输入；、使能端，低电平有效；:Y,Y,Y,Y:BA:G32101174LS138：3-8译码器87654321910111213141516GNDYEEECBA7321138LS746543210YYYYYYYVcc输入端输出端CBA0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y11110000110011001010101011111110111111011111101111110111111011111101111110111111011111111E2E3E&EN使能控制1E0EE3121274LS138作译码器的连接7.2P6.2P5.2PV53E2E1EABCccV138LS74GND70Y~Y8051V5135-3MCS-51单片机程序存储器扩展5-3-1只读存储器（ROM）掩膜ROM可编程ROM（PROM）：内容只能写一次；可改写ROM（EPROM）：紫外线擦除；可改写ROM（EEPROM）：电擦除；快擦写ROM：flashROM145-3-2典型只读存储器芯片2716INTEL公司27系列产品，系列产品还有2732、2764、27128等加电编程、紫外线擦除EPROM；存储容量：2k8（位）、4k8（位）、8k8（位）、16k8（位）、15芯片引脚121110987654321131415161718192021222324GNDOOOAAAAAAAA21001234567345671098OOOOOPGM/CEAOEVppAAVcc2716A10~A0：11位地址；O7~O0：数据线；：片选/编程控制信号；正常使用片选（低电平有效），编程时，引入编程脉冲；：输出允许信号，低电平有效。PGM/CEOE16工作方式编程禁止程序检验编程未选中读出低低正脉冲高低高低高低V25V25V25V5V5高阻程序读出程序写入高阻程序读出PGM/CEOEVpp07O~O方式引脚175种工作方式1）读方式：均为低电平，被寻址单元内容经数据线读出；OE,CE2）未选中方式：为高电平，数据线输出呈高阻状态；CE3）编程方式：Vpp加25V电压，加TTL高电平。进行数据重新写入；OE4）程序检验方式：Vpp=25V，均为低电平OE,CE5）编程禁止185-3-3程序存储器扩展示例线选法编址扩展示例373LS7407A~A07O~OPSENOE7.2P2.2P1.2P0.2P10A9A8ACE27168031EAALEG192716是2k8（位）EPROM，11根地址线示例中，2716的地址范围是：最低地址：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01000，0000，0000，0000（8000H）最高地址：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01000，0111，1111，1111（87FFH）A14A13A12A11（P2.6~P2.3)的状态与芯片寻址无关20A14A13A12A11的所有16种组合（0000~1111）都不会影响该芯片的寻址。1，000，0000，0000~1，111，1111，1111那么：8000H~87FFH、8800~8FFFH、9000H~97FFH、9800H~9FFFHF000H~F7FFH、F800H~FFFFH都是该芯片的寻址范围。该2716有16个地址映像区，在这些地址范围内都能访问该芯片。21多芯片存储器扩展PSEN7.2P8031EAALE0.24.2P~POEOE8~12A8~12A0~7A0~7A0~7O0~7OCECE373G27642764当P2.7=0时，选中1号片，地址为：B1111,1111,1111,10~B0000,0000,0000,00FFFH1~H0000即当P2.7=1时，选中2号片，地址为：B1111,1111,1111,11~B0000,0000,0000,01FFFH9~H8000即22译码法编址示例ABC7.2P6.2P5.2P0~7A0~7A0~7A0~7O0~7O0~7O8~12A8~12A8~12A373LS740.0~7.0P0.2~4.2PPSENCECECEOEOEOE0Y1Y7Y13812764027647276421EE3EV5232764EPROM：8k8位27640地址范围：0000H~1FFFH0000,0000,0000,0000~0001,1111,1111,111127641地址范围：2000H~3FFFH0010,0000,0000,0000~0011,1111,1111,111127642地址范围：4000H~5FFFH0100,0000,0000,0000~0101,1111,1111,111127647地址范围：E000H~FFFFH1110,0000,0000,0000~1111,1111,1111,111124线选法示例2：8031单片机，扩展1片2732；1片8255（可编程并行I/O接口；1片8279（键盘/显示接口）1片0809（8路A/D转换器）373LS7407A~A07O~OPSENOE7.2P2.2P1.2P0.2P10A9A8ACE27328031EAALEG3.2P11A8255827908094.2P5.2P6.2P01AACSCSCS&4.2P5.2P6.2P7.2P252732的地址空间：F000H~FFFFH（4k8位）8255地址：当P2.4位低电平时选中；8255的三个并行口PA、PB，PC以及控制字寄存器四个寄存器通过A1A0选中。因此8255的地址空间为：11,,,1110~00,,,1110即EFFCH~EFFFH，或E000H~E003H268279地址：当P2.5位低电平时选中，其地址为：B,,,1101即DFFFH或D000H0809地址：当P2.5位低电平时选中，其地址为：B,,,1011即BFFFH或B000H线选法编址造成多映像区重叠现象是线选法编址的一大缺陷275-4数据存储器扩展5-4-1随机存储器概述随机存储器（RandomAccessMemory），可以进行读写两种操作。随机存储器（RAM），分为静态（SRAM）和动态（DRAM）两种。静态RAM（SRAM）：加电即可保存信息；动态RAM（DRAM）：加电，不断进行周期性刷新（再生），才可保存信息；285-4-2典型随机存储器芯片6116121110987654321131415161718192021222324GNDDDDAAAAAAAA21001234567345671098DDDDDCSAOEWEAAVcc6116A10~A0：地址线D7~D0：数据线：片选信号：数据输出允许信号：写选通信号CSOEWE296116工作方式写入读出禁止未选中状态0001CS101OE011WE数据写入数据读出高阻高阻07D~D305-4-3线选法RAM扩展举例0~7A0~7D8~10AOEWECS0~7A0~7D8~10AOEWECS373LS74RDWR0.2~2.2P0PALE3.2P4.2P611661163161161寻址范围：0001,0000,0000,0000~0001,0111,1111,1111即：1000H~17FFH61162寻址范围：0000,1000,0000,0000~0000,1111,1111,1111即：0800H~0FFFH325-5存储器综合扩展5-5-1同时扩展ROM和RAM0~7A0~7D8~12AOECS0~7A0~7D8~12AOEWECS373LS74RDWR0.2~4.2P0PALE地址译码信号27646264地址译码信号PSENEA803133如果采用线选法选择芯片2764（ROM）接P2.7地址范围：00，0000，0000，0000（0000H）到01，1111，1111，1111（1FFFH）6264（RAM）接P2.6地址范围：00，0000，0000，0000（0000H）到01，1111，1111，1111（1FFFH）两组地址可能重合，如何理解。345-6MCS-51单片机存储器系统特点和使用5-6-1MCS-51单片机存储器系统特点程序存储器与数据存储器同时存在并截然分开，各有各的地址空间、存取指令、和控制信号；内外存储器同时存在，分为4个物理空间；存储器地址空间重叠和连续程序存储器：内外连续编址形成完整地址空间（最大64K）。数据存储器：内外数据存储器分开各自编址，都从0单元开始。35三个逻辑存储空间：片内外统一编址的64K字节程序存储器空间；256字节片内数据存储器空间；64K字节片外数据存储器空间。数据存储器程序存储器内部外部指令MOV选通指令WR,RDMOVX1EAMOVC指令0EAPSENMOVC选通指令365-6-2MCS-51单片机存储器的使用存储空间的区分内部RAM和内部ROM的区分：内部RAM