第五章单片机存储器扩展-精品文档资料.ppt

第第5 5章章 单片机存储器扩展单片机存储器扩展 存储器是用来存储二值数字信息的大规模集成电路，是存储器是用来存储二值数字信息的大规模集成电路，是进一步完善数字系统功能的重要部件。它实际上是将大量存进一步完善数字系统功能的重要部件。它实际上是将大量存储器按一定规律结合起来的整体。储器按一定规律结合起来的整体。 读写存储器又称读写存储器又称随机存储器随机存储器。 读写存储器的特点是：在工作过程中，读写存储器的特点是：在工作过程中，既可从存储器的任意单元读出信息，又可既可从存储器的任意单元读出信息，又可以把外界信息写入任意单元，因此它被称以把外界信息写入任意单元，因此它被称为随机存储器，简称为随机存储器，简称 RAM 。Random Access Memory.5.1 5.1 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM） 第第5 5章章 单片机存储器扩展单片机存储器扩展5.1 5.1 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM） RAM RAM 按功能可分为按功能可分为 静态静态、动态动态两类两类 RAM RAM 按所用器件又可分为按所用器件又可分为双极型双极型和和 MOSMOS型型两种两种1.1.双极型：由双极型：由TTLTTL电路组成基本存储单元，存取速度快。电路组成基本存储单元，存取速度快。2.MOS2.MOS型：由型：由CMOSCMOS电路组成基本存储单元，集成度高、功电路组成基本存储单元，集成度高、功耗低。耗低。1.SRAM1.SRAM：静态：静态RAMRAM。存储单元使用双稳态触发器，可带电信息。存储单元使用双稳态触发器，可带电信息可长期保存。可长期保存。2.DRAM: 2.DRAM: 动态动态RAMRAM。使用电容作存储元件，需要刷新电路。集。使用电容作存储元件，需要刷新电路。集成度高，反应快，功耗低，但需要刷新电路。成度高，反应快，功耗低，但需要刷新电路。第第5 5章章 单片机存储器扩展单片机存储器扩展5.1.1 RAM5.1.1 RAM的电路结构与工作原理的电路结构与工作原理WiDD符号符号1. RAM1. RAM存储单元存储单元(1) (1) 静态静态RAMRAM存储单元（位）存储单元（位）X：行选择线：行选择线Y：列选择线：列选择线5.1 5.1 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM） 5.1.1 RAM5.1.1 RAM的电路结构与工作原理的电路结构与工作原理1. RAM1. RAM存储单元存储单元(1) (1) 静态静态RAMRAM存储单元（位）存储单元（位）(2) (2) 动态动态RAMRAM存储单元（位）存储单元（位）四管四管MOSMOS动态存储单元动态存储单元 电容作存储元件电容作存储元件设：设：C1上充有电荷，且上充有电荷，且C1上的上的电压达到电压达到T1的开启电压，则的开启电压，则T1导通，导通，Q为低电平为低电平0，它使，它使C2放放电，使电，使C2上的电压为上的电压为0，因此，因此T2截止，为高电平截止，为高电平1，这是存储单，这是存储单元的一个稳定状态，表示存储元的一个稳定状态，表示存储单元存储了数据单元存储了数据0。 电容有漏电流，电容有漏电流，需定时刷新。需定时刷新。5.1.1 RAM5.1.1 RAM的电路结构与工作原理的电路结构与工作原理1. RAM1. RAM存储单元存储单元2. RAM2. RAM的基本结构的基本结构存储器容量表示方法：存储器容量表示方法：mkXn存储器容量表示方法：存储器容量表示方法：mkXn8kX1 ?数据线：数据线：1地址线：地址线：131kX4 ?数据线：数据线：4地址线：地址线：105.1.1 RAM5.1.1 RAM的电路结构与工作原理的电路结构与工作原理5.1 5.1 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM） 5.1.2 RAM5.1.2 RAM举例举例6116 容量：容量：？2kX86264 容量：容量：？8kX85.1.1 RAM5.1.1 RAM的电路结构与工作原理的电路结构与工作原理5.1 5.1 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM） 5.1.2 RAM5.1.2 RAM举例举例5.1.3 RAM5.1.3 RAM存储容量的扩展存储容量的扩展存储器容量表示方法：存储器容量表示方法：mkXn1. 1. 位数的扩展位数的扩展 如：将如：将2114（1K4） 构成构成 1K 8控制线控制线、地址线地址线并联，并联，数据线数据线扩展。扩展。5.1.3 RAM5.1.3 RAM存储容量的扩展存储容量的扩展1. 1. 位数的扩展位数的扩展2. 2. 字数的扩展字数的扩展 如：用如：用2114（1K4） 构成构成 4K 4( (1). 1). 访问访问40964096个单元，必然有个单元，必然有1212根地址线；根地址线；(2). (2). 访问访问RAM2114RAM2114，只需，只需1010根地址线，尚余根地址线，尚余2 2根地址线根地址线 ；(3). (3). 设法用剩余的设法用剩余的2 2根地址线去控制根地址线去控制4 4个个21142114的片选端的片选端 。A11A10选中片序号选中片序号 对应的存储单元对应的存储单元 0 0 1 1 1 0 0 12114(1)2114(2)2114(3)2114(4)000H 3FFH400H 7FFH800H 0BFFH0C00H 0FFFH存储器扩展存储器扩展6116 2kX8 8kX8需需 ？片片61164 8kX16需需 ？片片61168存储器存储器 1kX1 8kX8需需 ？片片645.1.3 RAM5.1.3 RAM存储容量的扩展存储容量的扩展5.1 5.1 随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM） 5.2 5.2 只读存储器（只读存储器（ROMROM） 工作时，工作时，ROMROM中的信息只能读出，要用特殊方式写入中的信息只能读出，要用特殊方式写入( (固化信息固化信息) )，失电后可保持信息不丢失。，失电后可保持信息不丢失。Read Only Memory.掩膜掩膜ROMROM可编程可编程ROMROM（PROMPROM）只读存储器（只读存储器（ROMROM）的发展）的发展EPROMEPROMEPROMEPROM：光擦除可编程：光擦除可编程ROMROMEEPROMEEPROMEPROMEPROM：电擦除可编程：电擦除可编程ROMROM第第5 5章章 单片机存储器扩展单片机存储器扩展5.2 5.2 只读存储器（只读存储器（ROMROM）5.2.1 5.2.1 掩膜掩膜ROMROM地址地址内容内容A A1 1A A0 0D D3 3D D2 2D D1 1D D0 00 00 01 0 1 01 0 1 00 10 10 1 0 00 1 0 01 01 01 1 0 11 1 0 11 11 11 0 1 11 0 1 15.2.2 5.2.2 可编程可编程ROMROM（PROMPROM）5.2 5.2 只读存储器（只读存储器（ROMROM）5.2.1 5.2.1 掩膜掩膜ROMROM5.2.2 5.2.2 可编程可编程ROMROM（PROMPROM）5.2.3 EPROM5.2.3 EPROM：光擦除可编程：光擦除可编程ROMROMEPROM2716EPROM2716(a)(a)基本结构基本结构 (b)(b)外引线排列图外引线排列图5.2.4 EEPROM5.2.4 EEPROM：电擦除可编程：电擦除可编程ROMROM2716、2816：2kX8 4 4读写线读写线OEOE、WE(R/W) WE(R/W) 连接读写控制线连接读写控制线RDRD、WRWR。存储器与微型机三总线的连接：存储器与微型机三总线的连接： DBDB0 0n n ABAB0 0N ND D0 0n nA A0 0N N ABABN+1N+1CSCSR/ WR/ WR/ WR/ W微型机微型机存储器存储器1 1数据线数据线D D0 0n n连接数据总线连接数据总线DBDB0 0n n 2 2地址线地址线A A0 0N N连接地址总线低位连接地址总线低位ABAB0 0N N。3.3.片选线片选线CSCS连接地址总线高位连接地址总线高位ABABN+1N+1。5-3-1 5-3-1 存储器芯片的扩充存储器芯片的扩充用多片存储器芯片组成微型计算机系统所要求的用多片存储器芯片组成微型计算机系统所要求的存储器系统。存储器系统。要求扩充后的存储器系统引出线符合微型计算机要求扩充后的存储器系统引出线符合微型计算机机的总线结构要求。机的总线结构要求。一一.扩充存储器位数扩充存储器位数例例1 1用用2K2K1 1位存储器芯片组成位存储器芯片组成 2K2K8 8位存储器系统。位存储器系统。例例2 2用用2K2K8 8位存储器芯片组成位存储器芯片组成2K2K1616位存储器系统。位存储器系统。例例1 1用用2K2K1 1位存储器芯片组成位存储器芯片组成 2K2K8 8位存储器系统。位存储器系统。当地址、片选和读写信号有效，可并行存取当地址、片选和读写信号有效，可并行存取8位信息位信息例例2 2用用2K2K8 8位存储器芯片组成位存储器芯片组成2K2K1616位存储器系统。位存储器系统。CED07D07R/WR/WCECEA010A010D07D815R/WA010地址、片选和读写引线并联后引出，数据线并列引出地址、片选和读写引线并联后引出，数据线并列引出二二. .扩充存储器容量扩充存储器容量例例用用1K4位存储器芯片组成位存储器芯片组成4K8位存储器系统。位存储器系统。片选方法：片选方法： 1.1.线选法线选法微型机剩余高位地址总线直接连接各存储器片选线。微型机剩余高位地址总线直接连接各存储器片选线。 2 2译码片选法译码片选法微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。多片存储器芯片组成大容量存储器连接常用片选方法。多片存储器芯片组成大容量存储器连接常用片选方法。二二. .扩充存储器容量扩充存储器容量地址线、数据线和读写控制线均并联。地址线、数据线和读写控制线均并联。 为保证并联数据线上没有信号冲突，必须用片选信号为保证并联数据线上没有信号冲突，必须用片选信号区别不同芯片的地址空间。区别不同芯片的地址空间。例例三片三片8KB8KB的存储器芯片组成的存储器芯片组成 24KB 24KB 容量的存储器。容量的存储器。确定各存储器确定各存储器芯片的地址空间：芯片的地址空间：D07R/WCEA012D07R/WCE1A012CE2D07R/WCEA012D07R/WCEA012CE3设设CECE1 1、CECE2 2、CECE3 3分别连接微型机分别连接微型机的高位地址总线的高位地址总线ABAB1313、ABAB1414、ABAB1515ABABi i 1514131215141312 111098 7 6 5 4 111098 7 6 5 4 3 2 1 03 2 1 01514131215141312 111098 111098 7 6 5 47 6 5 4 3 2 1 03 2 1 0 ：1101100 0000 0000 00000 0000 0000 00001101101 1111 1111 1111=C000H1 1111 1111 1111=C000HDFFFHDFFFH：1011010 0000 0000 00000 0000 0000 00001011011 1111 1111 1111=A000H1 1111 1111 1111=A000HBFFFH BFFFH ：0110110 0000 0000 00000 0000 0000 00000110111 1111 1111 1111=6000H1 1111 1111 1111=6000H7FFFH 7FFFH 2 2译码片选法译码片选法 3-8 3-8 地址译码器：地址译码器：74LS13874LS1382 2译码片选法译码片选法Y Y0 0、Y Y1 1、Y Y2 2分别连接三片存储器的片选端分别连接三片存储器的片选端CECE1 1、CECE2 2、CECE3 3AB13AB14AB15 +5V A Y0 B Y1 C Y2 G1 G2A.B Y774LS138各片存储器芯片分配各片存储器芯片分配地址：地址：CE1CE2CE3：0000H0000H1FFFH1FFFH：2000H2000H3FFFH3FFFH：4000H4000H5FFFH5FFFH5-3-25-3-2 存储器与单片机的连接存储器与单片机的连接存储器与微型机三总线存储器与微型机三总线的一般连接方法和存储器的一般连接方法和存储器读写时序。读写时序。1.1.数据总线与地址总线数据总线与地址总线为两组独立总线。为两组独立总线。 DBDB0 0n n ABAB0 0N ND D0 0n nA A0 0N N ABABN+1N+1CSCSR/ WR/ WR/ WR/ W微型机微型机存储器存储器DB0n地址输出地址输出数据有效数据有效数据数据采样采样R/WAB0N5-3-25-3-2 存储器与单片机的连接存储器与单片机的连接2.2.微型机复用总线结构微型机复用总线结构数据与地址分时共用一数据与地址分时共用一组总线。组总线。单片机单片机 AD0n ALER/WD0nA0nR/W存储器存储器Di Qi G地址地址锁存器锁存器ALE地址地址锁存锁存地址地址锁存锁存地址地址输出输出数据数据有效有效地址地址输出输出数据数据有效有效AD0n数据数据采样采样数据数据采样采样R/W8 8位位地址锁存器地址锁存器 74LS37374LS373、8282828274LS373、8282 功能锁存输出允许输出G(STB)OEQi10Di0不变1Z二二微型机总线扩展驱动微型机总线扩展驱动当单片机外接芯片较多，超出总线负载能力，必须加总线当单片机外接芯片较多，超出总线负载能力，必须加总线驱动器。驱动器。单向驱动器单向驱动器74LS24474LS244用于用于地址总线驱动地址总线驱动双向驱动器双向驱动器74LS24574LS245用于用于数据总线驱动数据总线驱动MCS-51MCS-51用于扩展存储器的外部总线信号：用于扩展存储器的外部总线信号：P P0.00.7：8 8位数据和低位数据和低8 8位地址信号，复用总线位地址信号，复用总线ADAD0 07 7。P P2.02.7：高：高8 8位地址信号位地址信号ABAB8 81515ALEALE：地址锁存允许控制信号地址锁存允许控制信号RDRD：片外数据存储器读控制信号片外数据存储器读控制信号WRWR：片外数据存储器写控制信号片外数据存储器写控制信号PSENPSEN：片外程序存储器读控制信号片外程序存储器读控制信号EAEA：程序存储器选择程序存储器选择5-3-35-3-3 存储器与单片机的连接实例存储器与单片机的连接实例数据存储器：数据存储器：分别编址分别编址MOV A，RnMOVX A，Ri程序存储器：程序存储器：统一编址统一编址MOVC A，A+PC5-3-35-3-3 存储器与单片机的连接实例存储器与单片机的连接实例一一.扩展程序存储器电路：扩展程序存储器电路：80318031扩展扩展2KB EPROM2KB EPROMIntel 2716 Intel 2716 常用常用EPROMEPROM芯片：芯片：Intel 2716(2KIntel 2716(2K8 8位位) )、2732(4KB)2732(4KB)、2764(8KB)2764(8KB)、27128(16KB)27128(16KB)、27256(32KB)27256(32KB)、27512(64KB)27512(64KB)。5-3-35-3-3 存储器与单片机的连接实存储器与单片机的连接实例例二二. 扩展数据存储器电路：扩展数据存储器电路：常用常用RAMRAM芯片：芯片：Intel 6116(2KB)Intel 6116(2KB)、6264(8KB)6264(8KB)、62256(32KB)62256(32KB)。80318031扩展扩展2KB RAM 2KB RAM Intel 6116Intel 6116四四. .单片机扩展存储器实用电路单片机扩展存储器实用电路单片机连接单片机连接 8KB EPROM 2764 8KB EPROM 2764 和和 8KB RAM 6264 8KB RAM 6264 各一片各一片EEPROM EEPROM 既能作为程序存储器又能作数据存储器。既能作为程序存储器又能作数据存储器。将程序存储器与数据存储器的空间合二为一。将程序存储器与数据存储器的空间合二为一。五五. . 单片机外接单片机外接EEPROMEEPROM电路的存储器电路电路的存储器电路片外存储器片外存储器读信号读信号= PSEN = PSEN RD RD