单片机大容量数据存储器的扩展.doc

目 录 一、 1.1 摘要 ……………………………………………………………………2 1.2关键词 ……………………………………………………………………2 1.3基本原理……………………………………………………………………2 二、设计方案………………………………………………………………………………2 三、 硬件设计……………………………………………………………………2 2.1系统的硬件设计及功能 …………………………………………………2 2.2各元件的功能及作用 ……………………………………………………3 2.3简单大容量数据存储器系统扩展 …………………………………………8 三 、 系统软件设计………………………………………………………………10 四、结束语…………………………………………………………………………12 参考文献 …………………………………………………………………………… 13 一、 1.1摘要 在单片机构成的实际测控系统中，仅靠单片机内部资源是不行的，单片机的最小系统也常常不能满足要求，因此，在单片机应用系统硬件设计中首先要解决系统扩展问题。51单片机有很强的外部扩功能, 传统的用IO口线直接控制大容量数据存储器的片选信号的扩展系统存在运行C51编译的程序时容易死机的缺点。CPLD的51系列单片机大容量数据存储器的扩展方法，包括硬件组成和软件处理方法。 1.2关键词 CPLD 数据存储器 EPM7128 1.3基本原理 MCS-51 单片机系统扩展时，一般使用P0 口作为地址低8位（与数据口分时复用），而P2口作为地址高8位，它共有16根地址总线，最大寻址空间为64KB。但在实际应用中，有一些特殊场合，例如，基于单片机的图像采集传输系统，程控交换机话单的存储等，需要有大于64KB 的数据存储器。 二、设计方案 在以往的扩展大容量数据存储器的设计中，一般是用单片机的IO口直接控制大容量数据存储器的片选信号来实现，但是这种设计在运行以C51编写的程序（以LARGE 方式编译）时往往会出现系统程序跑飞的问题，尤其是在程序访问大容量数据存储器（如FLASH）的同时系统产生异常（如中断），由于此时由IO 口控制的片选使FLASH 被选中而SRAM 无法被选中，堆栈处理和函数参数的传递无法实现从而导致程序跑飞的现象。文章介绍一种基于CPLD 的大容量数据存储器的扩展系统，避免了上述问题的产生，提高了扩展大容量数据存储器系统的可靠性。该系统MCU 采用89C52，译码逻辑的实现使用了一片EPM7128 CPLD 芯片，系统扩展了一片128K 的SRAM，一片4M 字节的NOR FLASH，以上芯片均为5V 供电。 三、硬件设计 2.1 系统的硬件构成及功能 W241024A 是128K × 8 位的静态RAM，共需17 根地址线，其A0~A7 接经CPLD 锁存输出的A0~A7,A8~A14 接89C52 的A 8 ~ A 1 4 ，A 1 5 、A 1 6 分别接C P L D 输出的S R A M _ A 1 5 、SRAM_A16；M29F032D 是4M × 8 位的NOR 型FLASH，共需22 根地址线。A0~A14 的接法与W241024A 的相同，A15~A21接经CPLD 锁存输出AL15~AL21；所有数据存储器的读写控制线与M C U 相应的读写控制线相连。S R A M 和F L A S H 的片选信号由C P L D 内部译码产生：/ C S _ S R A M 接S R A M 的片选，/ C S _ F L A S H 接F L A S H 的片选。 2．2各元件的功能及作用 1.CPLD 的功能实现 CPLD就是复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件（CPLD）。CPLD提供了非常好的可预测性，因此对于关键的控制应用非常理想。CPLD主要是由可编程逻辑 (MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。IDT7205为FIFO型异步读写的存储器芯片，容量为8192×9比特，存取时间为12ns，有空、半满、满三个标志位，最大功耗为660mW，工作电压为+5VEPM7128是可编程的大规模逻辑器件，为ALTERA公司的MAX7000系列产品，具有高阻抗、电可擦等特点，可用门单元为2500个，管脚间最大延迟为5ns，工作电压