第6章单片机存储器扩展PPT讲稿.ppt
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1、第第6章单片机存储器扩展章单片机存储器扩展2022/10/121第1页,共47页,编辑于2022年,星期一单片机芯片内具有单片机芯片内具有CPU、ROM、RAM、定时器、定时器/计数器及计数器及I/O口。但在实际应用中、大多数情况口。但在实际应用中、大多数情况下仅靠片内资源是不够的。下仅靠片内资源是不够的。资源性扩展:资源性扩展:包括包括存储器扩展和存储器扩展和IO扩展扩展。如何扩展如何扩展?扩展功能如何实现扩展功能如何实现?扩展部件如何连接扩展部件如何连接?6-1 系统扩展及结构系统扩展及结构第2页,共47页,编辑于2022年,星期一 整个扩展系统以单片机为核心,通过整个扩展系统以单片机为核
2、心,通过总线把各扩展部件连接起来,各扩展部件总线把各扩展部件连接起来,各扩展部件“挂挂”在总线上。在总线上。所谓总线,就是连接系统中各扩展部所谓总线,就是连接系统中各扩展部件的一组公共信号线。件的一组公共信号线。包括:包括: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)。)。第3页,共47页,编辑于2022年,星期一存储器的连接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: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ABAB
3、0 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。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。DBDB0 0n n ABAB0 0N NA A0 0N N ABABN+1N+1CSCSR/WR/WR/WR/W存储器存储器微型机微型机D D0 0n n第4页,共47页,编辑于2022年,星期一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读的一般连接方法和存储器读写时序: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
4、独立总线。DB0n地址输出地址输出数据有效数据有效数数据据采采样样R/WAB0ND D0 0n n DBDB0 0n n ABAB0 0N NA A0 0N N ABABN+1N+1CSCSR/WR/WR/WR/W存储器存储器微型机微型机D D0 0n n第5页,共47页,编辑于2022年,星期一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数据与地址分时共用 一组总线。一组总线。ALE地地址址锁锁存存地地址址锁锁存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数数据据采采样样数数据据采采样样R/W单片机单片机 AD0n AL
5、ER/WD0nA0nR/W存储器存储器Di Qi G地址锁存器地址锁存器第6页,共47页,编辑于2022年,星期一6-1-1 单片机扩展的实现单片机扩展的实现l 单片机扩展的首要问题就是构造系统总线,然后再往系统总单片机扩展的首要问题就是构造系统总线,然后再往系统总线上线上“挂挂”存储芯片或存储芯片或I/O接口芯片。接口芯片。l“构造构造”总线总线芯片本身并没有提供地址线和数据线。芯片本身并没有提供地址线和数据线。具体的构造方法说明如下:具体的构造方法说明如下:l以以P0口的口的8位口线作地址数据线。位口线作地址数据线。复用技术复用技术地址和数据进行分离。地址和数据进行分离。为此在构造地址总线
6、时要添加一个为此在构造地址总线时要添加一个8位锁存器位锁存器。先把这低。先把这低8位地位地址送锁存器暂存,然后就由地址锁存器给系统提供低址送锁存器暂存,然后就由地址锁存器给系统提供低8位地址,而位地址,而把把P0口线作为数据线使用。口线作为数据线使用。l以以P2口的口线作高位地址线。口的口线作高位地址线。由由P2口提供高口提供高8位,再加上位,再加上P0口提供的低口提供的低8位位64KB。但实际应用系统中,地址高位并不固定为但实际应用系统中,地址高位并不固定为8位,而根据需位,而根据需要从要从P2口中引出。口中引出。第7页,共47页,编辑于2022年,星期一8 8位地址锁存器:位地址锁存器:7
7、4LS37374LS373、82828282等。等。第8页,共47页,编辑于2022年,星期一 控制信号:控制信号:构成扩展系统的控制总线。构成扩展系统的控制总线。1.ALE作地址锁存的选通信号,以实现低作地址锁存的选通信号,以实现低8位地址的锁存。位地址的锁存。2.PSEN作扩展程序存储器的读选通信号。作扩展程序存储器的读选通信号。3.EA作内外程序存储器的选通信号。作内外程序存储器的选通信号。4.RD和和WR作扩展数据存储器和作扩展数据存储器和I/O端口的读写选通信号。端口的读写选通信号。89C51图图5.25.2第9页,共47页,编辑于2022年,星期一MCS-51MCS-51用于扩展存
8、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 81515。ALEALE:地址锁存允许控制信号。地址锁存允许控制信号。PSENPSEN:片外程序存储器读选通信号。片外程序存储器读选通信号。EAEA:内外程序存储器选择。内外程序存储器选择。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。第10页,共47页,编辑于2022年,星期一6-1-2 6-
9、1-2 总线扩展驱动总线扩展驱动 当当单单片片机机外外接接芯芯片片较较多多,超超出出总总线线负负载载能能力力,必必须须加加总线驱动器。总线驱动器。单向驱动器单向驱动器74LS24474LS244、74LS24574LS245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74LS25574LS255用于用于数据总线驱动。数据总线驱动。第11页,共47页,编辑于2022年,星期一 6-2 存储器扩展及编址技术存储器扩展及编址技术存储器结构框图存储器结构框图存储器内部为双向地址译码,以节省内部引线和驱动器。存储器内部为双向地址译码,以节省内部引线和驱动器。如:如:1K1K容量存储器,有容量
10、存储器,有1010根地址线。根地址线。单向译码需要单向译码需要10241024根译码输出线根译码输出线和驱动器。和驱动器。双向译码双向译码 X X、Y Y方向各为方向各为3232根译码输根译码输出线和驱动器,出线和驱动器,总共需要总共需要6464根根译码线和译码线和6464个驱个驱动器。动器。图图5.6 存储器逻辑结构图存储器逻辑结构图3232=1024第12页,共47页,编辑于2022年,星期一存储器外部信号引线存储器外部信号引线D D0 07 7数据线:数据线:传送存储单元内容。根数与单元数据位数相同。传送存储单元内容。根数与单元数据位数相同。A A0 09 9地址线:地址线:选择芯片内部
11、一个存储单元。根数由存储器容量决定。选择芯片内部一个存储单元。根数由存储器容量决定。CS CS 片选线:片选线:选择存储器芯片。当选择存储器芯片。当CSCS信号无效,其它信号线不起作用。信号无效,其它信号线不起作用。R/WR/W(OE/WE)(OE/WE)读写允许线:读写允许线:打开数据通道,决定数据的传送方向和传送时刻。打开数据通道,决定数据的传送方向和传送时刻。第13页,共47页,编辑于2022年,星期一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
12、机的总线结构要求。的总线结构要求。一、扩充存储器位数:一、扩充存储器位数:例例1 1:用用2K12K1位存储器芯片组成位存储器芯片组成 2K8 2K8位存储器系统。位存储器系统。例例2 2:用用2K82K8位存储器芯片组成位存储器芯片组成2K162K16位存储器系统。位存储器系统。6-2-1 6-2-1 存储器芯片的扩展存储器芯片的扩展第14页,共47页,编辑于2022年,星期一例例例例1 1 1 1:用:用:用:用2K12K12K12K1位存储芯片组成位存储芯片组成位存储芯片组成位存储芯片组成2K82K82K82K8位存储系统。位存储系统。位存储系统。位存储系统。当地址、片选和读写信号有效,
13、可当地址、片选和读写信号有效,可并行并行存取存取8位信息;共用片选。位信息;共用片选。第15页,共47页,编辑于2022年,星期一例例2 2:用用2K82K8位存储器芯片组成位存储器芯片组成2K162K16位存储器系统。位存储器系统。地址、片选和读写引线并联后引出,数据线地址、片选和读写引线并联后引出,数据线并列并列引出。引出。CED D0 07 7D D0 07 7R/WR/WCECEA A0 01010A A0 01010D07D815R/WA010共用片选共用片选第16页,共47页,编辑于2022年,星期一 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
14、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、扩充存储器容量:二、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号区别不同芯片的地址空间(不能共用片选)(不能共用片选)。第17页,共47页,编辑于2022年
15、,星期一例例1:用用用用1K41K4位存储器芯片组成位存储器芯片组成位存储器芯片组成位存储器芯片组成4K84K8位存储器系统。位存储器系统。位存储器系统。位存储器系统。第18页,共47页,编辑于2022年,星期一例例例例2 2 2 2:三片三片三片三片8KB8KB8KB8KB的存储器芯片组成的存储器芯片组成的存储器芯片组成的存储器芯片组成 24KB 24KB 24KB 24KB 容量的存储器。容量的存储器。容量的存储器。容量的存储器。确定各存储器芯确定各存储器芯确定各存储器芯确定各存储器芯片的地址空间:片的地址空间:D D0 07 7R/WCEA A0 01212D07R/WCE1(AB13)
16、A A0 01212CE2(AB14)D D0 07 7R/WCEA A0 01212D D0 07 7R/WCEA A0 01212CE3(AB15)设设CECE1 1、CECE2 2、CECE3 3分分别连接微型机的高位别连接微型机的高位地址总线地址总线ABAB1313、ABAB1414、ABAB1515。ABABi i:15141315141312 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 012 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 015141315141312 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 012 11109 8 7 6 5 4 3 2 1 0:1101100
17、 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 第19页,共47
18、页,编辑于2022年,星期一6-2-2 6-2-2 存储器扩展的编址技术存储器扩展的编址技术l所谓存储器编址,就是使用系统提供的地址线,通过所谓存储器编址,就是使用系统提供的地址线,通过适当的连接,最终达到一个编址唯一地对应存储器中适当的连接,最终达到一个编址唯一地对应存储器中一个存储单元的目的。一个存储单元的目的。l存储器编址分两个层次:存储器编址分两个层次:(见见P119)l存储芯片的选择;存储芯片的选择;l芯片内部存储单元的选择。芯片内部存储单元的选择。l存储器映像研究各部分存储器在整个存储空间中存储器映像研究各部分存储器在整个存储空间中所占据的所占据的地址范围地址范围,以便为存储器的使
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