1测控系统地址空间分配概要.ppt

地址空间分配 选用接口电路的原因 一个实际的微型计算机系统，除了微处理器以外，还必须有各种接口电路。接口电路的按功能分两类：一类是是使微处理器正常工作所需的辅助电路，通过这些辅助电路，使处理器得到所需要的的时钟信号或接受外部外部的多个中断请求等，另一类是输入/输出接口电路，利用这些电路，微处理器可以接受外部设备送来的信息或将信息发送给外部设备。 但外部设备功能却是多种多样。有些外设作为输入设备，有些外设作为输出设备，有写外设既作为输入设备有作为输出设备，还有一些外设作为检测设备或控制设备，每一类设备又包括多种工作原理不同的具体设备。对于某一具体设备来说，他所使用的信息可能是数字式的，也可能是模拟式的，而非数字信号必须经过转换，使其成为对应的数字信号才能送到计算机总线。 多数设备所用信息是数字式的，但有些是并行的，有些是串行的，CPU只能接收和发送并行信息。这样，串行设备接收或发送的串行数字信息必须变为并行信息，才能送给CPU；反过来，要将CPU送出的并行信息变为串行信息，才能送给串行设备。接口也起到并行数据和串行数据的变换作用。 因为CPU通过总线要和多个外设打交道，而在同一时刻CPU通常只和一个外设交换信息，就是说，一个外设不能长期和CPU相连，只能被CPU选中的外设，才能接收数据总线上的数据，或者将外部信息送到数据总线上。所以，即使是并行设备，也同样要通过接口与总线相连。 除了上面的这些原因外，外设的工作速度通常比CPU的速度低很多，而且各种外设的工作速度互不相同，这就要求接口电路对输入/输出过程起一个缓冲和联络的作用。 对于输入设备来说，接口通常起信息变换和缓冲功能。变换的含义包括模拟量到数字量的变换、串行数据往并行数据的变换以及电平变换等。对于输出设备来说，接口要将CPU送来的并行数据放到缓冲器中，并将它变成外部设备所需要的信息形式，这种形式可能是串行数据，也可能是模拟量等。 可见输入/输出接口电路是为了解决计算机与外部设备之间的信息交换问题而提出来的，输入/输出接口是计算机和外设之间传送信息的部件，每个外设都要通过接口和主机系统相连。 以MCS-51系列单片机为例 地址空间的分配，实际即16位地址线的具体安排与分配，是应用系统硬件设计中至关重要的问题。它与外部扩展的存储器容量及数量，各功能部件的多少有关，必须综合考虑，统一分配。特别是外部数据存储器与各功能部件的地址空间不能重叠，以避免主机访问（读或写）外部存储器或功能部件时发生数据冲突。 在外部扩展多片存储器和功能部件接口芯片时，主机通过地址总线发出的地址时用来选择某一个存储器单元或某一个功能部件接口芯片（或某一寄存单元）。要完成这一功能，必须进行两种选择：一是必须选择指定的芯片，成为片选；二是必须选择出该芯片的某一存储单元（或某一寄存单元），称为字选。通常有两种地址选择的方法：线性选择法（简称线选法）和地址译码法。应根据不同情况进行选择。 1）线性选择法 如果系统中扩展的芯片数目较少，那只要用某几根空余的高位地址线（即除去存储器容量所占用的地址总线外）直接分别连到不同存储器芯片的片选端作为选择某一片存储器或某一功能部件接口芯片的片选信号线。这种方法由于其它空余的高位未参加译码，可能为0或1，所以将有地址空间重叠。也就是说，每一个存储单元都可能对应有若干个地址。因此，每一块芯片均需占用一根地址线。这种方法只适用于存储器容量较小、外扩芯片较少的小系统。其优点是不需要地址译码器，硬件节省、成本低、设计简单、体积小。缺点是外扩器件数目受到限制，而且地址空间不是连续的。高位无占用时可用来线选。 如右图一所示，当A15为低电平（为0）时，外设片选信号被选通。 从CPU看来，地址最高四位低于0 1 × ×时选通。 如右图二所示，两个或两个以上设备（如两个EPROM）进行线选时，不同同时选定，即地址最高四位只能为0 1 × ×、 1 0 × ×。 以8031单片机为例，进行线选时最多可以同时线选的器件数目受到限制，且地址空间是不连续的。但如果8031的P2口最高位仍有空余未用的地址线，不能再做I/O线用，电路上可以悬空。 以8031访问EPROM为例，EPROM与其它部件地址有重叠部分，且EPROM一直处于被选中状态，是否会产生数据冲突？ 回答是不会的。因为EPROM属程序存储器空间，其它扩展部件属数据存储器地址空间，它们的选通信号不同。即访问EPROM时是 选通信号有效，而 选通信号无效；访问其它部件时则 无效，而 有效，其它部件之间，则由片