存储器扩展技术优秀PPT.ppt
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1、存储器扩展技术第1页,本讲稿共42页5.1 5.1 半导体存储器的分类半导体存储器的分类半导体存储器半导体存储器磁心存储器磁心存储器电耦合存储器电耦合存储器随机存取存储器随机存取存储器只读存储器只读存储器串行存储器串行存储器并行并行存存储储器器http:/第2页,本讲稿共42页 5.1.1 5.1.1 随机存取的存储器随机存取的存储器l随机存取存储器(随机存取存储器(Random Access MemoryRandom Access Memory),简称),简称RAMRAM,在单片机,在单片机系统中用于存放可随时修改的数据系统中用于存放可随时修改的数据 ,因此在单片机领域中也,因此在单片机领域
2、中也常称之为数据存储器。常称之为数据存储器。lRAMRAM又可分为静态又可分为静态RAMRAM(Static Random Access MemoryStatic Random Access Memory,简称,简称SRAMSRAM)和动态)和动态RAMRAM(Dynamic Random Access MemoryDynamic Random Access Memory,简称,简称DRAMDRAM)两种,对两种,对RAMRAM既可以进行写操作,又可以进行读操作。既可以进行写操作,又可以进行读操作。lRAMRAM是易失性存储器,掉电后所存储的信息立即消失。是易失性存储器,掉电后所存储的信息立即
3、消失。http:/第3页,本讲稿共42页 5.1.2 5.1.2 只读存储器只读存储器l只读存储器(只读存储器(Read Only MemoryRead Only Memory),简称),简称ROMROM,在单片机系统中用于存,在单片机系统中用于存放程序、常数和表格常数等,因此在单片机领域中也为程序存储器。放程序、常数和表格常数等,因此在单片机领域中也为程序存储器。l只读存储器中的信息一旦写入之后就不能随意更改,特别是不能只读存储器中的信息一旦写入之后就不能随意更改,特别是不能在程序运行过程中随意写入新的内容,而只能读取存储单元内容,在程序运行过程中随意写入新的内容,而只能读取存储单元内容,故
4、称只读存储器。故称只读存储器。l只读存储器分为五种:掩膜只读存储器分为五种:掩膜ROMROM,简称,简称ROMROM;可编程只读存储器,简;可编程只读存储器,简称称PROM PROM;紫外线擦除可改写只读存储器,简称;紫外线擦除可改写只读存储器,简称EPROMEPROM;电擦除可改;电擦除可改写只读存储器,简称写只读存储器,简称EEPROMEEPROM(也写成(也写成E E2 2PROMPROM);闪速存储器,简称);闪速存储器,简称Flash ROMFlash ROM。http:/第4页,本讲稿共42页5.1.3 5.1.3 串行存储器串行存储器(1 1)串行存储器)串行存储器l串行存储器是
5、一种串行存储器是一种CMOSCMOS工艺制成的电擦除可编程只读存储器。工艺制成的电擦除可编程只读存储器。l近年来,基于近年来,基于I I2 2C C总线的各种串行总线的各种串行E2PROME2PROM的应用日渐增多。的应用日渐增多。l二线制的二线制的24CXX24CXX系列产品,主要有系列产品,主要有24C0224C02、24C0424C04、24C0824C08、24C1624C16、24C3224C32,容量分别对应于,容量分别对应于256/512/1K/2K/4K8256/512/1K/2K/4K8位;位;l三线制的三线制的93CXX93CXX系列产品,主要有系列产品,主要有93C069
6、3C06、93C4693C46、93C5693C56、93C6693C66,容,容量分别对应于量分别对应于64/128/256/512864/128/256/5128位。位。l串行存储器具有一般并行串行存储器具有一般并行E E2 2PROMPROM的特点,但以串行的方式访问,的特点,但以串行的方式访问,价格低廉。价格低廉。http:/第5页,本讲稿共42页(2 2)24C0224C02串行串行E E2 2PROMPROM lSCLSCL:串行时钟端。:串行时钟端。lSDASDA:串行数据:串行数据/地址的输入地址的输入/输输出端。出端。lWPWP:写保护。:写保护。lA0A0、A1A1、A2A
7、2:片选或页面选择地址:片选或页面选择地址输入。输入。lVccVcc:电源电压接:电源电压接5V5V。lVssVss:接地端。:接地端。24C02与与8051的连接图的连接图24C02引脚图引脚图http:/第6页,本讲稿共42页(3 3)93C4693C46串行串行E E2 2PROM PROM lCSCS:片选输入信号高电平有效;:片选输入信号高电平有效;lCLK CLK:串行数据时钟输入,作为:串行数据时钟输入,作为CPUCPU与串行与串行EEPROMEEPROM之间通信的同步信之间通信的同步信号。号。lDIDI:数据输入;:数据输入;lDODO:数据输出;:数据输出;lNCNC:编程允
8、许,高电平有效;:编程允许,高电平有效;lORGORG:组织结构选择输入,为:组织结构选择输入,为1 1时时1616位为位为1 1个单元,为个单元,为0 0时时8 8位为位为1 1个单元。个单元。93C4693C46引脚图引脚图93C4693C46与与80518051连接图连接图http:/第7页,本讲稿共42页 5.25.2单片机最小应用系统单片机最小应用系统l单片机最小应用系统是在简单的应用场合,以最简便的电路就单片机最小应用系统是在简单的应用场合,以最简便的电路就可以满足其要求,它只需要一片单片机芯片再配上时钟电路和可以满足其要求,它只需要一片单片机芯片再配上时钟电路和复位电路即可构成。
9、复位电路即可构成。l结构简单,价格便宜,使用非常方便。结构简单,价格便宜,使用非常方便。http:/第8页,本讲稿共42页5.2.1 8051/87515.2.1 8051/8751最小应用系统最小应用系统8051/87518051/8751片内驻留片内驻留4KB4KB的掩膜的掩膜ROM/EPROMROM/EPROM,在构成最小应用系统时,在构成最小应用系统时,只要加上复位电路、时钟电路、只要加上复位电路、时钟电路、EAEA引脚接高电平,即可通电工作。(程引脚接高电平,即可通电工作。(程序及原始数据占用程序存储器空间少)序及原始数据占用程序存储器空间少)http:/第9页,本讲稿共42页5.2
10、.2 80315.2.2 8031最小应用系统最小应用系统80318031片内无驻留片内无驻留ROMROM,所以必须扩展程序存储器,常选用,所以必须扩展程序存储器,常选用EPROMEPROM芯片。芯片。在扩展程序存储器时,还必须接上地址锁存器。在扩展程序存储器时,还必须接上地址锁存器。EAEA接地。接地。http:/第10页,本讲稿共42页5.35.3单片机程序存储器扩展单片机程序存储器扩展5.3.1 5.3.1 单片机扩展系统结构单片机扩展系统结构lMCSMCS5151单片机扩展系统包括单片机扩展系统包括ROMROM、RAMRAM和和I/OI/O接口电路等,通过总线接口电路等,通过总线把各扩
11、展部件与单片机连接起来,如图所示。把各扩展部件与单片机连接起来,如图所示。http:/第11页,本讲稿共42页5.3.2 5.3.2 系统总线及总线构造系统总线及总线构造1 1系统总线:分地址总线、数据总线、控制总线三组。系统总线:分地址总线、数据总线、控制总线三组。(1 1)地址总线)地址总线(Address Bus(Address Bus,简写,简写AB)AB):输出地址信号,以选择存:输出地址信号,以选择存储单元和储单元和I/OI/O端口。地址总线的数目决定着可直接访问的存储单元的数端口。地址总线的数目决定着可直接访问的存储单元的数目。目。地址位数地址位数1 12 23 34 41616
12、首单元地址首单元地址 0 000000000000000000000000000末单元地址末单元地址 1 111111111111111111111111111寻址单元个数寻址单元个数2 22 22 22 23 32 24 42 21616http:/第12页,本讲稿共42页(2 2)数据总线)数据总线(Data Bus(Data Bus,简写,简写DB)DB):8 8位双向,用于在单片机与存位双向,用于在单片机与存储器、储器、I/OI/O端口之间相互传递数据。端口之间相互传递数据。(3 3)控制总线)控制总线(Control Bus(Control Bus,简写,简写CB)CB):是一组控制
13、信号线,对于:是一组控制信号线,对于任意某一根是单向的,可以输入到单片机,也从单片机输出,因此也任意某一根是单向的,可以输入到单片机,也从单片机输出,因此也称为准双向总线。称为准双向总线。2 2总线构造总线构造(1 1)P0P0口:分时作低口:分时作低8 8位地址线(位地址线(A7A7A0A0)/数据线。数据线。(2 2)P2P2口:作高口:作高8 8位地址线(位地址线(A15A15A8A8)。有时只用部分构成部分地址)。有时只用部分构成部分地址线和片选信号。线和片选信号。http:/第13页,本讲稿共42页(3 3)控制信号)控制信号lALEALE:地址锁存的选通信号,输出,高电平有效:地址
14、锁存的选通信号,输出,高电平有效;lPSENPSEN:程序存储器的读选通信号,输出,低电平有效;:程序存储器的读选通信号,输出,低电平有效;lEAEA:片外程序存储器的选择信号,输入,低电平有效;:片外程序存储器的选择信号,输入,低电平有效;lRDRD:扩展数据存储器和:扩展数据存储器和I/OI/O端口的读选通信号,输出,低电平有效;端口的读选通信号,输出,低电平有效;lWRWR:扩展数据存储器和:扩展数据存储器和I/OI/O端口的写选通信号,输出,低电平有效。端口的写选通信号,输出,低电平有效。http:/第14页,本讲稿共42页5.3.3 5.3.3 译码器与片选方法译码器与片选方法l产生
15、片选信号有两种方法:线选法和译码法。产生片选信号有两种方法:线选法和译码法。l线选法:线选法是将剩余的高位地址线中的一位地址线直接线选法:线选法是将剩余的高位地址线中的一位地址线直接(或经或经过反相器过反相器)加到存储器芯片的片选端的方法。加到存储器芯片的片选端的方法。l译码法:又分译码法:又分部分译码法和全译码法。部分译码法是将余下的高位地部分译码法和全译码法。部分译码法是将余下的高位地址线部分经译码器后作为存储器芯片的片选信号线;全译码法是将余址线部分经译码器后作为存储器芯片的片选信号线;全译码法是将余下的高位地址线全部进行译码产生存储器的片选信号。下的高位地址线全部进行译码产生存储器的片
16、选信号。l线选法和部分部分译码法会产生地址空间重叠现象。线选法和部分部分译码法会产生地址空间重叠现象。l全译码法可以消除地址空间重叠现象。全译码法可以消除地址空间重叠现象。l空间地址重叠现象就是指多个地址映射一个单元的现象。空间地址重叠现象就是指多个地址映射一个单元的现象。http:/第15页,本讲稿共42页在译码电路中常用的译码器芯片有在译码电路中常用的译码器芯片有74LS13974LS139(双(双2-42-4译码器)和译码器)和74LS13874LS138(3-83-8译码器)等。译码器)等。(1 1)74LS13974LS139译码器译码器74LS13974LS139译码器引脚图译码器
17、引脚图输入端输入端输出端输出端使能使能选择选择Y0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3G GB BA A11111000011100110110101101011111074LS13974LS139译码器真值表译码器真值表http:/第16页,本讲稿共42页(2 2)74LS13874LS138译码器译码器74LS13874LS138译码器引脚图译码器引脚图输入端输入端输出端输出端CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7000011111110011011111101011011111011111011111001111011110111111011110111111011111111111074LS1
18、3874LS138译码器真值表译码器真值表上述必须保证使能上述必须保证使能E3E3、E2E2、E1E1分别为分别为1 1、0 0、0 0,若为其他组合,输出均为,若为其他组合,输出均为1 1。http:/第17页,本讲稿共42页 5.3.4 5.3.4 常用的常用的EPROMEPROM常用的芯片有常用的芯片有2727系列的系列的2716(2K8bit)2716(2K8bit)、2732(4K8bit)2732(4K8bit)、2764(8K8bit)2764(8K8bit)、27128(16K8bit)27128(16K8bit)、27256(32K8bit)27256(32K8bit),27
19、27为系列号,为系列号,后面的数字表示芯片的位容量(后面的数字表示芯片的位容量(Kb)Kb),括号内,括号内2K2K、4K4K等代表有多少等代表有多少个存储单元,可得出地址线数;个存储单元,可得出地址线数;8bit8bit代表代表8 8根数据线。根数据线。http:/第18页,本讲稿共42页引脚说明:引脚说明:A0A0A11A11:地址线(:地址线(27322732地址线为地址线为1212位,位,2 212124K4K););O0O0O7O7:数据线(:数据线(8bit8bit););OEOEVppVpp:非编程时作:非编程时作OEOE使用,为数据允许输出端,低电平有使用,为数据允许输出端,低
20、电平有效;编程时作效;编程时作VppVpp使用,为编程电源输入端,接使用,为编程电源输入端,接25V25V。CECEPGM PGM:非编程时作:非编程时作CECE使用,为片选信号输入端,低电平有效;使用,为片选信号输入端,低电平有效;编程时作编程时作PGMPGM使用,为编程脉冲输入端,输入正脉冲;使用,为编程脉冲输入端,输入正脉冲;VccVcc:电源(:电源(+5V+5V););GNDGND:接地端;:接地端;http:/第19页,本讲稿共42页5.3.5 5.3.5 程序存储器扩展举例程序存储器扩展举例 1 1单片程序存储器扩展单片程序存储器扩展【例例】用一片用一片2764EPROM2764
21、EPROM扩展扩展8KB8KB程序存储器。程序存储器。解:解:27642764代表容量是代表容量是8K8bit8K8bit,其中:,其中:8K8K代表有代表有81928192个单元,地址线个单元,地址线1313根即代表根即代表2 2131381928192,8bit8bit代表一次可以输出代表一次可以输出8 8位,有位,有8 8根数据线。根数据线。注意:如果数据线是注意:如果数据线是4 4位、位、2 2位或位或1 1位,必须分别用位,必须分别用2 2片、片、4 4片或片或8 8片同片同样的芯片组成一组地址范围相同的样的芯片组成一组地址范围相同的8 8位存储器。位存储器。连线情况:地址线低位接由
22、连线情况:地址线低位接由P0P0口经地址锁存器口经地址锁存器8 8位输出,高位输出,高5 5位接位接P2P2口的低口的低5 5位;数据线直接接位;数据线直接接P0,OEP0,OE接接PSENPSEN,CECE接由接由P2P2余下的余下的3 3位形成的片位形成的片选信号(可采用选线法、部分译码法、全译码法);选信号(可采用选线法、部分译码法、全译码法);EAEA视情况可接地或视情况可接地或高电平。高电平。http:/第20页,本讲稿共42页2 21 13 34 4http:/第21页,本讲稿共42页扩展的程序存储器地址分析:扩展的程序存储器地址分析:(1 1)线选法:开关打在)线选法:开关打在1
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