片机的存储器扩展.ppt

第第6 6章章 单片机的存储器单片机的存储器扩展扩展 6.1 6.1 概述概述 单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的控制时，单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的控制时，它自身的功能远远不能满足需要。为此，应扩展其功能。它自身的功能远远不能满足需要。为此，应扩展其功能。MCS-51MCS-51系统扩展系统扩展主要有：主要有：程序存储器（程序存储器（ROMROM）的扩展、数）的扩展、数据存储器（据存储器（RAMRAM）的扩展、）的扩展、I/OI/O口的扩展、中断系统扩展口的扩展、中断系统扩展以及以及其它特殊功能接口的扩展等。其它特殊功能接口的扩展等。对于单片微机系统扩展的方法有对于单片微机系统扩展的方法有并行扩展法并行扩展法和和串行扩展串行扩展法法两种。两种。并行扩展法是指利用单片微机本身具备的三组总线（并行扩展法是指利用单片微机本身具备的三组总线（ABAB、DBDB、CBCB）进行的系统扩展，一般构成单片微机应用系统的扩）进行的系统扩展，一般构成单片微机应用系统的扩展方法基本上都是并行的三总线扩展。近几年，由于集成电展方法基本上都是并行的三总线扩展。近几年，由于集成电路设计、工艺和结构的发展，串行扩展法得到了很快发展，路设计、工艺和结构的发展，串行扩展法得到了很快发展，它利用它利用SPISPI三线总线和三线总线和I I2 2C C双线总线进行串行系统扩展。有的双线总线进行串行系统扩展。有的单片微机应用系统可能同时采用并行扩展法和串行扩展法。单片微机应用系统可能同时采用并行扩展法和串行扩展法。系统扩展结构如下图系统扩展结构如下图:MCS-51单片机外部存储器结构单片机外部存储器结构:哈佛结构哈佛结构。MCS-96单片机的存储器结构单片机的存储器结构:普林斯顿结构普林斯顿结构。MCS-51数据存储器和程序存储器的数据存储器和程序存储器的最大扩展空间各最大扩展空间各64KB。系统扩展是通过系统总线进行的，故首先要系统扩展是通过系统总线进行的，故首先要构造系统总线构造系统总线。89C51 89C51的最小系统的最小系统 8031单单片片机机片片内内无无ROM，若若要要正正常常工工作作，必必需需外外配配ROM。外外接接ROM后后，P3口口、P2口口、P0口口均均被被占占用用只只剩剩下下P1口口作作I/O口口用用，其其它它功功能不变。能不变。8031单片机最小应用系统单片机最小应用系统6.2 6.2 系统总线及总线构造系统总线及总线构造6.2.1 6.2.1 系统总线系统总线 所谓总线，就是连接计算机所谓总线，就是连接计算机CPUCPU与各部件的一组公共信与各部件的一组公共信号线。号线。MCS-51MCS-51使用的是并行总线结构，按其功能通常把系统使用的是并行总线结构，按其功能通常把系统总线分为三组：总线分为三组：1.1.地址总线地址总线（Adress Bus,Adress Bus,简写简写ABAB）地址总线用于传输单片机发出的地址信号，以便进行存地址总线用于传输单片机发出的地址信号，以便进行存储单元和储单元和I/OI/O端口的选择。地址总线是单向的，只能由单片端口的选择。地址总线是单向的，只能由单片机向外送出。机向外送出。2.2.数据总线数据总线(Data BusData Bus，简写简写DB)DB)数据总线用于单片机与存储器之间或与数据总线用于单片机与存储器之间或与I/OI/O之间传送数之间传送数据。单片机的数据总线与单片机处理数据的字长一致。数据据。单片机的数据总线与单片机处理数据的字长一致。数据总线是双向的，可以进行总线是双向的，可以进行2 2个方向的传输。个方向的传输。3.3.控制总线控制总线（Control BusControl Bus，简写简写CBCB）控制总线实际实际上是一组控制信号线，包括单片机发控制总线实际实际上是一组控制信号线，包括单片机发出的和其他部件发送给单片机的。单根控制信号线是单向的，出的和其他部件发送给单片机的。单根控制信号线是单向的，而控制总线是双向的。而控制总线是双向的。数据传送数据传送:由数据总线由数据总线DBDB（D0D0D7D7）完成；）完成；D0D0D7D7由由P0P0口提供口提供 单元寻址单元寻址:由地址总线由地址总线ABAB（A0A0A15A15）完成；）完成；低低8 8位地址线位地址线A0A0A7A7由由P0P0口提供口提供 高高8 8位地址线位地址线A8A8A15A15由由P2P2口提供。口提供。交互握手交互握手:由控制总线由控制总线CBCB完成。完成。控制线有控制线有PSENPSEN、WRWR、RDRD、ALEALE、EAEA WRWR：输输出出，用用于于写写外外RAMRAM选选通通，执执行行MOVXMOVX写写指指令令时时，WRWR会自动有效，与会自动有效，与外外RAMRAM写允许端写允许端WEWE连接。连接。ALE：输输出出，用用于于锁锁存存P0P0口口输输出出的的低低8 8位位地地址址信信号号，与与地地址锁存器门控端址锁存器门控端G G连接。连接。PSENPSEN：输输出出，用用于于外外ROM(ROM(扩扩展展程程序序存存贮贮器器的的)读读选选通控制，与外通控制，与外ROMROM输出允许端输出允许端OEOE连接。连接。EAEA：输入，用于选择读内：输入，用于选择读内/外外ROMROM。EA=1EA=1，读内，读内ROMROM；EA=0EA=0，读外，读外ROMROM。一般情况下，有并且使用内。一般情况下，有并且使用内ROMROM时，时，EAEA接接VccVcc；无内；无内ROMROM或仅使用外或仅使用外ROMROM时，时，EAEA接地。接地。RDRD：输出，用于读外：输出，用于读外RAMRAM选通，执行选通，执行MOVXMOVX读指令时，读指令时，RDRD会自动有效，与会自动有效，与外外RAMRAM读允许端读允许端OEOE连接。连接。P2.XP2.X：并行扩展：并行扩展外外RAMRAM和和I/OI/O时，通常需要片选控制，时，通常需要片选控制，一般由一般由P2P2口高位地址线担任。口高位地址线担任。80C51控制总线解析：控制总线解析：6.2.2 6.2.2 构造系统总线构造系统总线 系统扩展的首要问题系统扩展的首要问题:构造系统总线，然后再往系统总线上构造系统总线，然后再往系统总线上“挂挂”存储器芯片或存储器芯片或I/OI/O接口芯片，接口芯片，“挂挂”存储器芯片就是存储存储器芯片就是存储器扩展，器扩展，“挂挂”I/OI/O接口芯片就是接口芯片就是I/OI/O扩展。扩展。MCS-51 MCS-51由于受引脚数目的限制，数据线和低由于受引脚数目的限制，数据线和低8 8位地址线复用。位地址线复用。为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般CPUCPU相类似的片外三总线，见下图。相类似的片外三总线，见下图。地址锁存器一般采用地址锁存器一般采用八八D D透明锁存器透明锁存器7474LS373LS373，74LS37374LS373的锁的锁存允许信号存允许信号G G是电平锁存。当是电平锁存。当G G从高电平转为低电平时，将其输入从高电平转为低电平时，将其输入端的数据锁存在输出端。当端的数据锁存在输出端。当ALEALE为高电平时，八为高电平时，八D D锁存器锁存器74LS37374LS373的输入和输出是透明的。当的输入和输出是透明的。当ALEALE出现下降沿后，八出现下降沿后，八D D锁存器锁存器74LS37374LS373的输出即为的输出即为A0A0A7A7，这时，这时P0P0口上出现的是数据，实现了口上出现的是数据，实现了地址低地址低8 8位和数据线的分离。位和数据线的分离。采用采用7474LS373LS373的地址总线的扩展电路如下图的地址总线的扩展电路如下图。5V下图为下图为AT89C52AT89C52单片机通过三总线的扩展系统结构图单片机通过三总线的扩展系统结构图 1.1.以以P0P0口作为低口作为低8 8位地址位地址/数据总线数据总线,以以P2P2口的口线作高位地址口的口线作高位地址线。线。地址总线由单片微机地址总线由单片微机P0P0口提供低口提供低8 8位地址位地址A0-A7A0-A7，P2P2口提口提供高供高8 8位地址位地址A8-A15A8-A15。P0P0口是地址总线低口是地址总线低8 8位和位和8 8位数据总线位数据总线分时复用口，用作地址线。故分时复用口，用作地址线。故P0P0口输出的低口输出的低8 8位地址位地址A0A7A0A7必须用锁存器锁存。必须用锁存器锁存。锁存器的锁存控制信号为单片微机锁存器的锁存控制信号为单片微机ALEALE引脚输出的控制引脚输出的控制信号。在信号。在ALEALE的下降沿将的下降沿将P0P0口输出的地址口输出的地址A0A7A0A7锁存。锁存。P0P0、P2P2口在系统扩展中用做地址线后便不能作为一般口在系统扩展中用做地址线后便不能作为一般I/OI/O口使用。口使用。由于地址总线宽度为由于地址总线宽度为1616位，故可寻址范围为位，故可寻址范围为64KB64KB。数据总线由数据总线由P0P0口提供，用口提供，用D0D0D7D7表示。表示。P0P0口为三态双口为三态双向口为三态双向口，是应用系统中使用最为频繁的通道。向口为三态双向口，是应用系统中使用最为频繁的通道。所有单片微机与外部交换的数据、指令、信息，除少数可所有单片微机与外部交换的数据、指令、信息，除少数可直接通过直接通过P1P1口外，全部通过口外，全部通过P0P0口传送。口传送。数据总线是并连到多个连接的外围芯片的数据线上，数据总线是并连到多个连接的外围芯片的数据线上，而在同一时间里只能够有一个是有效的数据传送通道。哪而在同一时间里只能够有一个是有效的数据传送通道。哪个芯片的数据通道有效，则由地址线控制各个芯片的片选个芯片的数据通道有效，则由地址线控制各个芯片的片选线来选择。线来选择。2.2.控制信号线。控制信号线。控制总线包括片外系统扩展用控制线和片外信号对单片微控制总线包括片外系统扩展用控制线和片外信号对单片微机的控制线。机的控制线。*ALEALE-低低8 8位地址的锁存控制信号。位地址的锁存控制信号。*PSENPSEN*-扩展程序存储器的读选通信号。扩展程序存储器的读选通信号。*EAEA*-内外程序存储器的选择控制信号。内外程序存储器的选择控制信号。*由由RDRD*和和WRWR*信号作为扩展数据存储器和信号作为扩展数据存储器和I/OI/O口的读选通、口的读选通、写选通信号。写选通信号。尽管尽管MCS-51MCS-51有有4 4个并行个并行I/OI/O口，共口，共3232条口线，但由于系统扩条口线，但由于系统扩展需要，展需要，真正作为数据真正作为数据I/OI/O使用的，就剩下使用的，就剩下P1P1口和口和P3P3口的部分口口的部分口线。线。6.2.3 6.2.3 单片机系统的串行扩展技术单片机系统的串行扩展技术 优点：优点：串行接口器件体积小，与单片机接口时需要的串行接口器件体积小，与单片机接口时需要的I/OI/O口线很少（仅需口线很少（仅需3-43-4根），提高可靠性。根），提高可靠性。串行扩展可以串行扩展可以减少芯片的封装引脚，降低成本，简化了减少芯片的封装引脚，降低成本，简化了系统结构，增加了系统扩展的灵活性系统结构，增加了系统扩展的灵活性。为实现串行扩展，一。为实现串行扩展，一些公司（例如些公司（例如PHILIPSPHILIPS和和ATMELATMEL公司等）已经推出了公司等）已经推出了非总线型非总线型单片机芯片单片机芯片，并且具有，并且具有SPISPI（Serial Periperal Serial Periperal InterfaceInterface）三线总线三线总线和和I I2 2C C公用双总线的两种串行总线形式。公用双总线的两种串行总线形式。与此相配套，也推出了与此相配套，也推出了相应的串行外围接口芯片相应的串行外围接口芯片。缺点缺点:串行接口器件速度较慢串行接口器件速度较慢 在大多数应用的场合，还是并行扩展占主导地位。在大多数应用的场合，还是并行扩展占主导地位。6.3 6.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器6.3.1 6.3.1 存储器扩展的读写控制存储器扩展的读写控制 存贮器的扩展一般有以下几方面的内容：存贮器的扩展一般有以下几方面的内容：外部程序存储器的扩展。外部程序存储器的扩展。外部数据存储器的扩展。外部数据存储器的扩展。RAM RAM芯片：芯片：读写控制引脚，记为读写控制引脚，记为OEOE*和和WE*WE*，与与MCS-MCS-5151的的RDRD*和和WRWR*相连。相连。EPROM EPROM芯片：芯片：只能读出，故只有读出引脚，记为只能读出，故只有读出引脚，记为OEOE*，该，该引脚与引脚与MCS-51MCS-51的的PSENPSEN*相连。相连。6.3.2 6.3.2 存储器地址空间分配存储器地址空间分配 存存储储器器的的地地址址分分配配问问题题，实实际际上上就就是是通通过过地地址址线线，与与存存储储器器芯芯片片的的地地址址引引脚脚适适当当连连接接，最最终终达达到到一一个个存存储储单单元元对对应应一个地址的要求。一个地址的要求。MCS-51MCS-51发发出出的的地地址址是是用用来来选选择择某某个个存存储储器器单单元元进进行行读读写写，要要完完成成这这种种功功能能，必必须须进进行行两两种种选选择择：“片片选选”和和 “单单元元选择选择”。一一是是必必须须先先找找到到该该存存储储单单元元或或I/OI/O端端口口所所在在的的芯芯片片，一一般般称称为为“片片选选”，二二是是通通过过对对芯芯片片本本身身所所具具有有的的地地址址线线进进行行译译码码，然然后后确确定定唯唯一一的的存存储储单单元元或或I/OI/O端端口口，称称为为“单单元元选选择择”。片选一般使用高位地址线，而单元选择使用低位地址线。片选一般使用高位地址线，而单元选择使用低位地址线。存存储储器器空空间间分分配配除除考考虑虑地地址址线线连连接接外外，还还讨讨论论各各存存储储器器芯片在整个存储空间中所占据的地址范围。芯片在整个存储空间中所占据的地址范围。常用的存储器地址分配的方法有两种：常用的存储器地址分配的方法有两种：线性选择法线性选择法（简称线选法）（简称线选法）地址译码法地址译码法（简称译码法）。（简称译码法）。1.1.线选法线选法 直接利用直接利用系统的高位地址线系统的高位地址线作为存储器芯片（或作为存储器芯片（或I/OI/O接口接口芯片）的片选信号。线选法用低位地址线对片内的存储单元芯片）的片选信号。线选法用低位地址线对片内的存储单元进行寻址，所需的地址线由片内地址线决定，用余下的高位进行寻址，所需的地址线由片内地址线决定，用余下的高位地址线分别接至芯片的片选端，以区分各芯片的地址范围。地址线分别接至芯片的片选端，以区分各芯片的地址范围。优点：优点：电路简单，不需要译码器硬件，体积小，成本低。电路简单，不需要译码器硬件，体积小，成本低。缺点：缺点：可寻址的器件数目受到限制，地址空间不连续，地址可寻址的器件数目受到限制，地址空间不连续，地址不唯一。不唯一。例例 某一系统，需要外扩某一系统，需要外扩8 8KBKB的的EPROMEPROM（2 2片片27322732），），4 4KBKB的的RAMRAM（2 2片片61166116），这些芯片与），这些芯片与MCS-51MCS-51单片机地址分配有关的地址线单片机地址分配有关的地址线连线，电路如下图。连线，电路如下图。2732:2732:4 4KBKB程序存储器，有程序存储器，有1212根地址线根地址线A0A0A11A11，分别与单分别与单片机的片机的P0P0口及口及P2.0P2.0P2.3P2.3口相连。口相连。27322732（1 1）的片选端接）的片选端接A15A15（P2.7P2.7），），27322732（2 2）的片选端接的片选端接A14A14（P2.6P2.6）。）。当要选中某个芯片时，单片机当要选中某个芯片时，单片机P2P2口对应的片选信号引脚口对应的片选信号引脚应为低电平，应为低电平，其它引脚一定要为高电平其它引脚一定要为高电平。6116:6116:2 2KBKB数据存储器，需要数据存储器，需要1111根地址线作为单元的选择，根地址线作为单元的选择，而剩下的而剩下的P2P2口线（口线（P2.4P2.4P2.7P2.7）作为片选线。作为片选线。两片程序存储器的地址范围：两片程序存储器的地址范围：27322732（1 1）的地址范围：）的地址范围：70007000H H7FFFH;7FFFH;2732 2732（2 2）的地址范围）的地址范围:B000HB000HBFFFH;BFFFH;6116 6116（1 1）的地址范围：）的地址范围：E800HE800HEFFFH;EFFFH;6116 6116（2 2）的地址范围：）的地址范围：D800HD800HDFFFHDFFFH。线选法特点线选法特点：简单明了，不需另外增加硬件电路。只适：简单明了，不需另外增加硬件电路。只适于外扩芯片不多，规模不大的单片机系统。于外扩芯片不多，规模不大的单片机系统。(1)全译码：所谓全译码就是存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线顺次相接后，剩余的高位地址线全部参加译码。这种译码方法存储器芯片的地址空间是唯一确定的，但译码电路相对复杂。这两种译码方法在单片机扩展系统中都有应用。在扩展存储器(包括I/O口)容量不大的情况下，选择部分译码，译码电路简单，可降低成本。(2)部分译码：所谓部分译码就是存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线顺次相接后，剩余的高位地址线仅用一部分参加译码。参加译码的地址线对于选中某一存储器芯片有一个确定的状态，而与不参加译码的地址线无关。也可以说，只要参加译码的地址线处于对某一存储器芯片的选中状态，不参加译码的地址线的任意状态都可以选中该芯片。正因如此，部分译码使存储器芯片的地址空间有重叠，造成系统存储器空间的浪费。2.译码法译码法 译码法与线选法比较，硬件电路稍复杂，需要译码法与线选法比较，硬件电路稍复杂，需要使用译码器，但可充分利用存储空间，使用译码器，但可充分利用存储空间，全译码全译码时还时还可避免地址重叠现象，可避免地址重叠现象，局部译码局部译码因还有部分高位地因还有部分高位地址线未参与译码，因此仍存在地址重叠现象。译码址线未参与译码，因此仍存在地址重叠现象。译码法的法的另一个优点另一个优点是若译码器输出端留有剩余端线未是若译码器输出端留有剩余端线未用时，便于继续扩展存储器或用时，便于继续扩展存储器或I/OI/O口接口电路。口接口电路。译码法和线选法不仅适用于扩展存储器译码法和线选法不仅适用于扩展存储器(包括包括外外RAMRAM和外和外ROM)ROM)，还适用于扩展，还适用于扩展I/OI/O口口(包括各种外包括各种外围设备和接口芯片围设备和接口芯片)。最最常常用用的的译译码码器器芯芯片片：7474LS138LS138（3-83-8译译码码器器）7474LS139LS139（双双2-42-4译译码码器器）7474LS154LS154（4-164-16译译码码器器）。可可根根据据设设计计任任务务的要求，产生片选信号。的要求，产生片选信号。(1)74 (1)74LS138LS138（3 38 8译码器）译码器）引引脚脚如如下下图图，译译码码功功能能如如后后表表所所示示。当当译译码码器器的的输输入入为为某某一一个个固固定定编编码码时时，其其输输出出只只有有某某一一个个固固定定的的引引脚脚输输出出为为低低电平，其余的为高电平。电平，其余的为高电平。7474LS138LS138译码器真值表译码器真值表 输输 入入 输输 出出 G1 G2AG1 G2A*G2B G2B*C B A Y7 C B A Y7*Y6Y6*Y5Y5*Y4Y4*Y3Y3*Y2Y2*Y1Y1*Y0Y0*(2)74(2)74LS139LS139（双双2-42-4译码器）译码器）引脚如下图。引脚如下图。下面以下面以7474LS138LS138为例为例,介绍如何进行地址分配。介绍如何进行地址分配。例例 要扩要扩8 8片片8 8KBKB的的RAM 6264RAM 6264，如何通过如何通过7474LS138LS138把把6464KBKB空间分配空间分配给各个芯片？给各个芯片？采用的是全地址译码方式，单片机发地址码时，每次只能选中一个采用的是全地址译码方式，单片机发地址码时，每次只能选中一个存储单元。同类存储器间不会产生地址重叠的问题。存储单元。同类存储器间不会产生地址重叠的问题。如果如果用用7474LS138LS138把把6464K K空间全部划分为每块空间全部划分为每块4 4KBKB，如何划分呢？见下图。如何划分呢？见下图。6.3.3 6.3.3 外部地址锁存器外部地址锁存器地址锁存器芯片地址锁存器芯片:74:74LS373LS373、82828282、74LS57374LS573等。等。1.1.锁存器锁存器7474LS373LS373带有三态门的带有三态门的8 8D D锁存器锁存器,其引脚其内部结构如下图。其引脚其内部结构如下图。D7D7D0:D0:8 8位数据输入线位数据输入线;Q7Q7Q0:Q0:8 8位数据输出线位数据输出线;G:G:数据输入锁存选通信号；数据输入锁存选通信号；OEOE*:数据输出允许信号。数据输出允许信号。2.2.锁存器锁存器82828282 功能及内部结构与功能及内部结构与7474LS373LS373完全一样，只是其引脚的排列完全一样，只是其引脚的排列与与7474LS373LS373不同不同 ，82828282的引脚的引脚如下图。如下图。引脚的排列引脚的排列为绘制印刷电路为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。板时的布线提供了方便。3 3锁存器锁存器7474LS573LS573 输入的输入的D D端和输出的端和输出的Q Q端也是依次排在芯片的两侧，与端也是依次排在芯片的两侧，与锁存器锁存器82828282一样，一样，为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。74LS57374LS573的功能和的功能和74LS37374LS373完全相同，可以用来代替完全相同，可以用来代替74LS37374LS373。6.4 6.4 程序存储器程序存储器EPROMEPROM的扩展的扩展 程序存储器一般程序存储器一般采用只读存储器，非易失性。根据编程方采用只读存储器，非易失性。根据编程方式的不同，式的不同，ROMROM可以分为以下几种：可以分为以下几种：（1 1）掩膜）掩膜ROMROM 在制造过程中以掩膜工艺编程。成本较高，因此只适合在制造过程中以掩膜工艺编程。成本较高，因此只适合于大批量生产。于大批量生产。（2 2）可编程）可编程ROMROM（PROMPROM）用独立的编程器写入。但用独立的编程器写入。但PROMPROM只能写入一次，且不能再只能写入一次，且不能再修改。修改。（3 3）EPROMEPROM 电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。（4 4）E E2 2PROMPROM（EEPROM EEPROM）电信号编程，电信号擦除的电信号编程，电信号擦除的ROMROM芯片。读写操作与芯片。读写操作与RAMRAM几几乎没有什么差别，只是写入的速度慢一些。但断电后能够保乎没有什么差别，只是写入的速度慢一些。但断电后能够保存信息。存信息。（5 5）Flash ROMFlash ROM 又称闪烁存储器，简称闪存。又称闪烁存储器，简称闪存。Flash ROMFlash ROM是在是在EPROMEPROM和和E E2 2PROMPROM基础上发展起来的一种非易失性、电擦除型只读存储基础上发展起来的一种非易失性、电擦除型只读存储器。其特点是可以快速在线修改其存储单元的数据，成本低器。其特点是可以快速在线修改其存储单元的数据，成本低于于E E2 2PROMPROM。Flash ROMFlash ROM大有取代大有取代E E2 2PROMPROM的趋势。的趋势。外部存储器的扩展性能外部存储器的扩展性能1 1数据存储器与程序存储器的片外数据存储器与程序存储器的片外64KB64KB扩展地址空间完全重扩展地址空间完全重叠叠(0000H(0000HFFFFH)FFFFH)，它们并联挂接在外部系统总线上。至于，它们并联挂接在外部系统总线上。至于是那类存储器的选通操作，则由控制信号和片选信号确定。是那类存储器的选通操作，则由控制信号和片选信号确定。外部程序存储器的读信号为外部程序存储器的读信号为PSENPSEN，它由，它由MOVCMOVC指令产生。外部指令产生。外部数据存储器的读写信号为数据存储器的读写信号为RDRD和和WRWR，它由，它由MOVXMOVX指令产生。指令产生。2 2扩展的外部程序存储器的地址指针为程序计数器扩展的外部程序存储器的地址指针为程序计数器PCPC和数据和数据指针指针DPTRDPTR。外部数据存储器的地址指针为。外部数据存储器的地址指针为DPTRDPTR寄存器和寄存器和RiRi寄寄存器。存器。3 3扩展的外部程序存储器多使用扩展的外部程序存储器多使用EPROMEPROM型。型。下图是扩展程序存储器典型电路。当下图是扩展程序存储器典型电路。当ROMROM容量小于容量小于64KB64KB时，用时，用单片机的单片机的A15A15直接直接ROMROM的端，如图（的端，如图（a a）所示；当）所示；当ROMROM容量等于容量等于64KB64KB时，用单片机的时，用单片机的 接接ROMROM的的 和和 端端,如图（如图（b b）所示。）所示。目前目前ROMROM芯片单片容量已达到或超过芯片单片容量已达到或超过64KB64KB，外部扩展程序存储，外部扩展程序存储器时，单片即可满足需要，一般都采用线选法或用器时，单片即可满足需要，一般都采用线选法或用 直接选直接选中中 。6.4.1 6.4.1 常用常用EPROMEPROM芯片介绍芯片介绍 典型芯片是典型芯片是2727系系列列产品，例如，产品，例如，27642764（8 8KB8KB8）、）、2712827128（16KB816KB8）、）、2725627256（32KB832KB8）、）、2751227512（64KB864KB8）。）。“27”“27”后面的数字表示其位存储容量。后面的数字表示其位存储容量。扩展程序存储器时，应尽量用大容量的芯片。扩展程序存储器时，应尽量用大容量的芯片。1.1.常用的常用的EPROMEPROM芯片芯片 参数见表参数见表8-48-4（P123P123）。）。引脚如下图。引脚如下图。引脚功能如下：引脚功能如下：A0A0A15A15：地址线引脚。数目决定存储容量来定，用地址线引脚。数目决定存储容量来定，用 来进行单元选择。来进行单元选择。D7D7D0D0：数据线引脚数据线引脚CECE*：片选输入端片选输入端OEOE*：输出允许控制端输出允许控制端PGMPGM*：编程时，加编程脉冲的输入端编程时，加编程脉冲的输入端VppVpp：编程时，编程电压（编程时，编程电压（+12+12V V或或+25+25V V）输入端输入端VccVcc：+5V+5V，芯片的芯片的工作工作电压。电压。GNDGND：数字地。数字地。NCNC：无用端无用端2.2.EPROMEPROM芯片的工作方式芯片的工作方式（1 1）读出方式）读出方式 片选控制线片选控制线CECE*为低为低,同时输出允许控制线同时输出允许控制线OEOE*为低，为低，VppVpp为为+5+5V V，指定地指定地址单元的内容从址单元的内容从D7D7D0D0上读出。上读出。（2 2）未选中方式）未选中方式 片选控制线片选控制线CECE*为高电平，数据输出为高阻状态，功耗下降为高电平，数据输出为高阻状态，功耗下降7575，处于，处于低功率维持状态。低功率维持状态。（3 3）编程方式）编程方式 Vpp Vpp端加上规定高压（端加上规定高压（+25V+25V）,CECE*和和OEOE*端加合适电平端加合适电平(不同的芯片不同的芯片要求不同要求不同)，每当，每当CE/PGMCE/PGM端出现脉冲时，写入一个存贮单元信息。端出现脉冲时，写入一个存贮单元信息。（4 4）编程校验方式）编程校验方式 V VPPPP+25V+25V，CECE及及OEOE为低电平为低电平,再按照读出方式操作，读出编程固化再按照读出方式操作，读出编程固化好的内容。好的内容。（5 5）编程禁止方式）编程禁止方式 多片编程时，若要写入各片的数据不尽相同，可使某片或某几片多片编程时，若要写入各片的数据不尽相同，可使某片或某几片芯片处于编程状态或编程禁止状态，当芯片处于编程状态或编程禁止状态，当CE/PGMCE/PGM信号加低电平时，该芯信号加低电平时，该芯片处于编程禁止状态，不写入数据。片处于编程禁止状态，不写入数据。6.4.2 6.4.2 程序存储器的操作时序程序存储器的操作时序 1.1.访问程序存储器的控制信号访问程序存储器的控制信号（1 1）ALE ALE（2 2）PSENPSEN*（3 3）EAEA*如果指令是从片外如果指令是从片外EPROMEPROM中读取，中读取，ALEALE用于低用于低8 8位地址锁位地址锁存，存，PSENPSEN*接外扩接外扩EPROMEPROM的的OEOE*脚。脚。P0 P0口口:分时低分时低8 8位地址总线和数据总线，位地址总线和数据总线，P2P2口口:高高8 8位地址位地址线。线。2.2.操作时序操作时序 由于由于MCS-51MCS-51采用不同的控制信号和指令采用不同的控制信号和指令 ，尽管，尽管ROMROM与与RAMRAM的地址是重叠的，也不会发生混乱。的地址是重叠的，也不会发生混乱。MCS-51MCS-51对片内和片外对片内和片外ROMROM的访问使用相同的指令，两者的访问使用相同的指令，两者的选择是由硬件实现的。的选择是由硬件实现的。(1)(1)应用系统中无片外应用系统中无片外RAMRAM(不用执行不用执行MOVX指令指令)(1)(1)应用系统中无片外应用系统中无片外RAMRAM(不用执行不用执行MOVX指令指令)P0:P0:输入指令输入指令/输出程序存储器低输出程序存储器低8 8位地址位地址PCL;PCL;P2:P2:输出程序存储器高输出程序存储器高8 8位地址位地址PCHPCH。ALE:ALE:在下降沿锁存在下降沿锁存P0P0口输出地址口输出地址PCLPCL，每个机器周期中，每个机器周期中2 2次有效；次有效；PSENPSEN*:每个机器周期中每个机器周期中2 2次有效，用于选通外部程存储器。次有效，用于选通外部程存储器。这这说说明明在在一一个个机机器器周周期期内内，CPU两两次次访访问问片片外外ROM，也也即即在在一一个个机机器器周周期期内内可可以以处处理理两两个个字字节节的的指指令令代代码码，所所以以在在MCS-51系列单片机指令系统中有很多单周期双字节指令。系列单片机指令系统中有很多单周期双字节指令。ALEPSEN一个机器周期一个机器周期送地址送地址取出指令取出指令(2)应用系统中接有片外应用系统中接有片外RAM（执行（执行MOVX指令）指令）执行执行MOVXMOVX指令时，程序计数器的操作时序有所变化。指令时，程序计数器的操作时序有所变化。在在指指令令执执行行前前，PCHPCH、PCLPCL指指向向程程序序存存储储器器；在在指指令令输输入入并并判判定定为为MOVXMOVX指指令令后后，ALEALE在在该该机机器器周周期期的的S5S5状状态态锁锁存存的的P0P0口口地地址址不不是是程程序序存存储储器器的的低低8 8位位地地址址而而是是数数据据存存储储器器地地址址。在在同同一一机机器器周周期期中中将将不不再再出出现现PSENPSEN*有有效效取取指指信信号号，下下一一机机器器周周期期中中的的ALEALE有有效效锁锁存存信信号号也也不不再再出出现现；而而当当RD RD*/WR/WR*信信号号有有效效时时，P0P0口将读写数据存储器的数据。口将读写数据存储器的数据。由以上可看出：由以上可看出：（1 1）将将ALEALE用用作作定定时时脉脉冲冲输输出出时时，执执行行一一次次MOVXMOVX指指令令就就会会丢失一个脉冲。丢失一个脉冲。（2 2）只只有有在在执执行行MOVXMOVX指指令令时时的的第第二二个个机机器器周周期期期期间间，地地址址总线才由数据存储器使用。总线才由数据存储器使用。6.4.3 6.4.3 典型的典型的EPROMEPROM接口电路接口电路1.1.不用片外译码器的不用片外译码器的单片单片EPROMEPROM的扩展电路的扩展电路 2716 2716、2732 2732 EPROMEPROM价格贵，容量小，且难以买到。价格贵，容量小，且难以买到。仅介绍仅介绍27642764、2712827128、2725627256、2751227512芯片的接口电路。芯片的接口电路。例例1 1 试用试用EPROM2764EPROM2764构成构成80318031的最小系统。的最小系统。2764 2764是是8K88K8位程序存储器，芯片的地址引脚线有位程序存储器，芯片的地址引脚线有1313条，条，顺次和单片机的地址线顺次和单片机的地址线A0A12A0A12相接。由于不采用地址译码器，相接。由于不采用地址译码器，所以高所以高3 3位地址线位地址线A13A13、A14A14、A15A15不接，故有不接，故有23=823=8个重叠的个重叠的8 8 KBKB地址空间。因只用一片地址空间。因只用一片27642764，其片选信号，其片选信号CECE可直接接地可直接接地(常常有效有效)。其连接电路如下图所示。其连接电路如下图所示。nEPROM2764构成8031的最小系统 OE2764AA7:A0A8-A12CED0D774LS 373OEGALE80C31D7:D0Q7:Q0PSENEAP0高3位地址线A13、A14、A15不接MCS-51MCS-51外扩单片外扩单片32K32K字节的字节的EPROM 27256EPROM 27256的接口。的接口。6.4.3 6.4.3 典型的典型的EPROMEPROM接口电路接口电路2.2.采用线选法的多片程序存储器的扩展采用线选法的多片程序存储器的扩展例例2 2 使使用用两两片片27642764扩扩展展16 16 KBKB的的程程序序存存储储器器，采采用用线线选选法法选选中中芯芯片片。扩扩展展连连接接图图如如图图所所示示。以以P2.7P2.7作作为为片片选选，当当P2.7=0P2.7=0时时，选选中中2764(1)2764(1)；当当P2.7=1P2.7=1时时，选选中中2764(2)2764(2)。因因两两根根线线(A13(A13、A14A14分分别别对对应应P2.5P2.5、P2.6P2.6引引脚脚)未未用用，故故两两个个芯芯片片各各有有22=422=4个个重叠的地址空间。重叠的地址空间。n用两片EPROM2764的扩展联接图 单片机P2.5、P2.6悬空不接，P2.7引脚片选ALE80C31PSENEAP2.0-P2.4P074LS 373OEGD7:D0Q7:Q0A0A7A8A12 CED0D7OE2764(1)A0A7A8A12 CED0D7OE2764(2)P2.780C51左片：，即0000H1FFFH；，即2000H3FFFH；，即4000H5FFFH；，即6000H7FFFH；右片：，即8000H9FFFH；，即A000HBFFFH；，即C000HDFFFH；，即E000HFFFFH。重叠的地址空间重叠的地址空间兰色框中的未定义部兰色框中的未定义部分有分有4个可选项个可选项3.3.采用地址译码器的多片程序存储器的扩展采用地址译码器的多片程序存储器的扩展例例3 3 要要求求用用27642764芯芯片片扩扩展展80318031的的片片外外程程序序存存储储器器，分分配配的的地地址址范围为范围为0000H3FFFH=16K