第六章单片机并行存储器扩展精选文档.ppt
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1、第六章单片机并行存储器扩展本讲稿第一页,共二十四页第一节第一节 单片机系统扩展的基本概念单片机系统扩展的基本概念一、一、MCS51单片机系统扩展及结构单片机系统扩展及结构单片机内部资源有限,在实际应用中,许多情况下,靠片内资源不足以完成应用要求,为单片机内部资源有限,在实际应用中,许多情况下,靠片内资源不足以完成应用要求,为此,需要对单片机进行扩展,其中主要是存储器扩展和此,需要对单片机进行扩展,其中主要是存储器扩展和I/O口扩展。口扩展。单单片片机机数据存储器数据存储器RAM程序存储器程序存储器ROMI/O接口接口I/O接口接口地址总线地址总线AB数据总线数据总线DB控制总线控制总线CB本讲
2、稿第二页,共二十四页1、系统总线及总线构成、系统总线及总线构成 系统总线系统总线 总线:连接计算机各部件的一组公共信号线。总线:连接计算机各部件的一组公共信号线。(1)地址总线()地址总线(AB):单向,只能有单片机向外发出,用于选择存储单元或):单向,只能有单片机向外发出,用于选择存储单元或I/O口。口。地址总线的数目决定了可以访问存储单元的数目,地址总线的数目决定了可以访问存储单元的数目,n条地址线可访问条地址线可访问2n个存储个存储 单元。单元。P2口:高口:高8位地址,当用作地址输出后,不能再做为通用位地址,当用作地址输出后,不能再做为通用I/O口。口。P0口:低口:低8位地址位地址/
3、8位数据传送复用,需要增加位数据传送复用,需要增加8位锁存器。位锁存器。所以,所以,MCS51单片机有单片机有16条地址线,寻址范围条地址线,寻址范围64K。(2)数据总线()数据总线(DB):双向,单片机与存储器或):双向,单片机与存储器或I/O口传送数据。单片机数据总线的位数与其处理数口传送数据。单片机数据总线的位数与其处理数据的字长一样。据的字长一样。MCS51单片机数据总线由单片机数据总线由P0口提供,宽度口提供,宽度8位,该口为三态双向口,数据总线一般要连到多个外位,该口为三态双向口,数据总线一般要连到多个外围芯片上,具体那个芯片的数据通道有效,由地址来控制各个芯片的片选线来选择。围
4、芯片上,具体那个芯片的数据通道有效,由地址来控制各个芯片的片选线来选择。本讲稿第三页,共二十四页(3 3)控制总线()控制总线(CBCB):对于一条控制线来说,是单向的,用于传送控制信号。不同方向的):对于一条控制线来说,是单向的,用于传送控制信号。不同方向的控制信号组合在一起,构成一组控制线,为双向的。总线构造控制信号组合在一起,构成一组控制线,为双向的。总线构造:(1 1)P0P0口作为低口作为低8 8位口线位口线/地址线地址线(2 2)P2P2口作为高口作为高8 8位地址线位地址线(3 3)控制信号(自动生成,)控制信号(自动生成,EAEA除外)除外)P P1.71.7P P1.61.6
5、P P1.51.5P P1.41.4P P1.31.3P P1.21.2P P1.11.1P P1.01.0P P3.73.7P P3.63.6P P3.53.5P P3.43.4P P3.33.3P P3.23.2P P3.13.1P P3.03.0PSENPSENEAEAALEALERESETRESET803180318051805187518751P P2.72.7P P2.62.6P P2.52.5P P2.42.4P P2.32.3P P2.22.2P P2.12.1P P2.02.0P P0.70.7P P0.60.6P P0.50.5P P0.40.4P P0.30.3P P0.
6、20.2P P0.10.1P P0.00.0ALEALEA A1515A A1414A A1313A A1212A A1111A A1010A A9 9A A8 8A A7 7A A6 6A A5 5A A4 4A A3 3A A2 2A A1 1A A0 0D D7 7D D6 6D D5 5D D4 4D D3 3D D2 2D D1 1D D0 0G+5V+5VV VCCCCV VSSSS锁存器 数数据据总总线线(DB)(DB)地地址址总总线线(AB)(AB)控控制制总总线线(CB)(CB)用用户户I/OI/O74LS373ALE:地址锁存允许,地址锁存允许,P0口输出低口输出低8位地址
7、总位地址总线,在线,在ALE下降沿输出地址字节装入外部锁下降沿输出地址字节装入外部锁存器存器。PSEN:扩展外部程序存储器扩展外部程序存储器ROM时的读选通时的读选通信号,信号,MOVC指令使其有效。指令使其有效。RD、WR:作为扩展数据存储器,或作为扩展数据存储器,或I/O端口的端口的读、写选通信号读、写选通信号。MOVX指令使其有效。指令使其有效。EA:片内、外程序存储器片内、外程序存储器ROM选择信号。选择信号。EA0,从片外,从片外0000H开始且,只访问片外(无论有无片开始且,只访问片外(无论有无片内内ROM););EA1,从片内,从片内0000H开始,并可顺延至片外。开始,并可顺延
8、至片外。本讲稿第四页,共二十四页 8051/8751最小应用系统二、二、MCS51单片机最小应用系统单片机最小应用系统 P P0 0 P P1 1 P P2 2 P P3 3+5V+5V+5V+5VEAEA8051805187518751XTALXTAL1 1XTALXTAL2 28 88 88 88 8本讲稿第五页,共二十四页三、三、MCS51单片机常用系统扩展芯片单片机常用系统扩展芯片在在MCS51单片机应用系统中,常用系统扩展芯片主要有程序存储器、数据存储器、单片机应用系统中,常用系统扩展芯片主要有程序存储器、数据存储器、I/O口以及口以及其他功能如:定时其他功能如:定时/计数器、中断控
9、制器和通信控制器等。计数器、中断控制器和通信控制器等。程序存储器程序存储器(P121-只读存储器概述):只读存储器概述):(1)EPROM:2716(2Kx8)、2732(4Kx8)、2764(8Kx8)、27128(16Kx8)、27256(32Kx8)、27512(64Kx8)(2)EEPROM:高压(高压(+12V)电写入电写入E2PROM:2816、2817(2Kx8)+5V电写入电写入E2PROM:2816A、2817A(2Kx8)、2864(8Kx8)串行串行E2PROM:NCR59308数据存储器:数据存储器:(1)静态)静态RAM:无须刷新,功耗大,成本高,常用是无须刷新,功耗
10、大,成本高,常用是6116(2Kx8),6264(8Kx8)(2)动态)动态RAM:须要刷新,功耗小,成本低,常用是须要刷新,功耗小,成本低,常用是2164A(64Kx1)(3)集成)集成RAM:把动态把动态RAM的刷新定时与控制集成于芯片之中,兼有的刷新定时与控制集成于芯片之中,兼有静态静态RAM和动态和动态RAM 的优点。的优点。常用是常用是2186。I/O口扩展集成芯片:口扩展集成芯片:(1)专用)专用I/O口扩展芯片口扩展芯片:8255(3x8并行口)、并行口)、8243(4x4并行口)、并行口)、280PIO(2x8并行口)并行口)(2)I/O口扩展复合芯片口扩展复合芯片:除了除了I
11、/O口扩展功能外,还有其他外围电路功能口扩展功能外,还有其他外围电路功能8155/8255(2x8+6并行并行I/O口,口,256x8静态静态RAM,一个,一个14位定时位定时/计数器)计数器)8755(28并行口,并行口,2Kx8 EPROM)本讲稿第六页,共二十四页TTL电路芯片电路芯片:广泛用于广泛用于MCS51单片机单片机I/O口扩展芯片,主要有:口扩展芯片,主要有:(1)通过)通过P0口扩展的:主要有各类型的锁存器及三态缓冲器:口扩展的:主要有各类型的锁存器及三态缓冲器:74LS373,273,367,374,377,244等等(2)通过串口扩展的:主要是移位寄存器:)通过串口扩展的
12、:主要是移位寄存器:74LS164、165等等其他各种芯片:其他各种芯片:8253:可编程通用定时器:可编程通用定时器8259:可编程中断控制器:可编程中断控制器8279:可编程键盘:可编程键盘/显示控制器显示控制器本讲稿第七页,共二十四页FFFFHFFFFH1000H1000H外部外部ROMROM0FFFH0FFFH0000H0000H内部内部ROMROMEA=1EA=1外部外部ROMROMEA=0EA=080C5180C51工作工作寄存器寄存器0 03 3组组位寻址区位寻址区RAMRAMSFRSFR00H00H20H20H30H30H7FH7FHFFHFFH外部外部RAMRAM64K64K
13、0000H0000HFFFFHFFFFHFFHFFH80H80H80H80H80C5280C52内部内部RAMRAM80C5180C51四、四、MCS51单片机存储器结构单片机存储器结构64K64KMOVCMOVCMOVMOV 间接间接寻址寻址RiMOV 直直接寻址接寻址MOVX本讲稿第八页,共二十四页外部程序存储器一般连接方法外部程序存储器一般连接方法 进行扩展时进行扩展时,需要注意需要注意:(1)程序存储器单独编址程序存储器单独编址(0000H-FFFFH),64K寻址范围寻址范围,与数据存储器地址与数据存储器地址重叠重叠(外部外部ROM和外部和外部RAM共用地共用地址线和数据线址线和数据
14、线).但不会冲突但不会冲突,因为片外因为片外ROM的读操作由的读操作由/PSEN控制,而片外控制,而片外RAM的读写操作由的读写操作由/RD和和/WR控制,不会控制,不会发生总线冲突。发生总线冲突。(2)对片内、外对片内、外ROM,采用相同的指令。,采用相同的指令。片内外片内外ROM的选择(起始端)由的选择(起始端)由EA决定。决定。(3)程序存储器使用单独的控制信程序存储器使用单独的控制信号(号(PSEN)和指令)和指令(MOVC),不用,不用RD和和MOVX。(4)地址线选择多采用线选法,而不采地址线选择多采用线选法,而不采用译码法。用译码法。第二节第二节 程序存储器扩展技术程序存储器扩展
15、技术EAEA80318031P P2.72.7P P2.02.0P P0.70.7P P0.00.0地址地址锁存器锁存器PSENPSENOEOEA A1515A A8 8CECEA A7 7A A0 0D D7 7D D0 0外部外部程序程序存储器存储器0K0K64K64KALEALE本讲稿第九页,共二十四页在单片机系统扩展时,首先要解决寻址问题,即如何找到要访问的扩展芯片,也就是芯片的选择。在单片机系统扩展时,首先要解决寻址问题,即如何找到要访问的扩展芯片,也就是芯片的选择。常用的芯片选择方法有两种,线选法和译码法。常用的芯片选择方法有两种,线选法和译码法。1线选法:直接以位地址信号作为芯片
16、的片选信号。使用时,只需把地址线与扩展芯片的片选信号引线选法:直接以位地址信号作为芯片的片选信号。使用时,只需把地址线与扩展芯片的片选信号引脚直接相连即可。脚直接相连即可。特点:适用于规模较小的单片机扩展系统。特点:适用于规模较小的单片机扩展系统。2译码法:使用译码器对高位地址进行译码,以其译码输出作为扩展芯片的片选信号。译码法:使用译码器对高位地址进行译码,以其译码输出作为扩展芯片的片选信号。特点:有效利用存储空间,适用于大容量,多芯片的系统扩展。特点:有效利用存储空间,适用于大容量,多芯片的系统扩展。本讲稿第十页,共二十四页程序存储器的一般连接方式程序存储器的一般连接方式CE:片选线:片选
17、线OE:输出允许:输出允许Ax:地址线,:地址线,A0为低位为低位Dx:数据线,:数据线,D0为低位为低位VCC:+5VGND:接地:接地PSENPSENP2.0P2.0P2.1P2.1P2.2P2.2P2.7P2.7A8A8A9A9A10A10QOQOA0A0A1A1A2A2A3A3A4A4A5A5A6A6A7A7Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4Q5Q5Q6Q6Q7Q7D0D0D1D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7P0.0P0.0P0.1P0.1P0.2P0.2P0.3P0.3P0.4P0.4P0.5P0.5P0.6P0.6P0.7P0.7ALEALED0D0D1D1D2D
18、2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7CECEG GOEOE8031803127162716CECEEAEA74HC37374HC373 扩展扩展2K(211)字节程序存储器的连线图字节程序存储器的连线图2716自身地址范围:自身地址范围:0000H07FFH(211),2K单片机有效地址范围单片机有效地址范围(16个映象区):个映象区):8000H87FFH(P2.6P2.3:0000)、8800H8FFFH(P2.6P2.3:0001)、9000H97FFH(P2.6P2.3:0010)、9800H9FFFH(P2.6P2.3:0011)、.本讲稿第十一页,共二十四页PSENPSENP
19、2.0P2.0P2.1P2.1P2.2P2.2P2.3P2.3P2.4P2.4P2.5P2.5P2.6P2.6P2.7P2.7A8A8A9A9A10A10A11A11A12A12QOQOA0A0A1A1A2A2A3A3A4A4A5A5A6A6A7A7Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4Q5Q5Q6Q6Q7Q7D0D0D1D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7P0.0P0.0P0.1P0.1P0.2P0.2P0.3P0.3P0.4P0.4P0.5P0.5P0.6P0.6P0.7P0.7ALEALED0D0D1D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7CECEG GOEOE80
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