MCS扩展存储器的设计.pptVIP

第七章 MCS-51扩展存储器的设计 7.1 概 述 7.2 系统总线及总线构造 所谓总线，就是连接各扩展部件的一组公共信号线。按照功能，通常把系统总线分为3组，即地址总线、数据总线和控制总线。 MCS-51单片机的片外引脚可构造并行三总线结构，所有的外围芯片都将通过这三种总线进行扩展。 1. 地址总线 地址总线(Address Bus，AB)用于传送单片机发出的地址信号，以便进行存储单元和I/O端口的选择。 地址总线是单向的，只能由单片机向外发送信息。地址总线的数目决定了可直接访问的存储单元的数目。 例如：n位地址可以产生2ｎ个连续地址编码。因此，可访问2ｎ个存储单元，即通常所说的寻址范围为2ｎ个地址单元。 MCS-51单片机地址总线包含16条地址线，存储器扩展最多可达2１６个地址单元，即64KB 。 2. 数据总线 数据总线(Data Bus，DB)用于单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。 数据总线是双向的，可以进行双向数据传送。 数据总线的位数与单片机处理数据的字长一致。 例如：MCS-51单片机是8位字长，所以数据总线的位数也是8位。 3. 控制总线 控制总线(Control Bus，CB)是单片机发出的用来控制片外ROM、RAM和I/O口读／写操作的一组控制信号线。 构造系统总线 通常情况下，微机的CPU外部都有单独的并行地址总线、数据总线和控制总线，而MCS-51单片机由于受引脚的限制，数据线和地址线是复用的，而且由I/O口线兼用。 为了将它们分离出来，以便同单片机片外的芯片正确地连接，需要在单片机外部增加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线，如图（a）所示。 采用74HC373作锁存器的地址总线扩展电路如图（b）所示。 构造系统总线 1. 以 P0 口作地址／数据总线 此处的地址总线是指系统的低8位地址线。 因为P0口线既用作地址线，又用作数据线(分时使用)，因此，需要加一个8位锁存器。 在实际应用时，先把低8位地址送锁存器暂存，然后再由地址锁存器给系统提供低8位地址，而把P0口线作为数据线使用。 2. 以 P2 口的口线作高位地址线 如果使用P2口的全部8位口线，再加上P0口提供的低8位地址，便可形成完整的16位地址总线，使单片机系统的寻址范围达到64KB。 但实际应用系统中，高位地址线并不固定为8位，需要用几位就从P2口中引出几条口线。 3. 控制信号线 除了地址线和数据线之外，在扩展系统中还需要一些控制信号线，以构成扩展系统的控制总线。这些信号有的是单片机引脚的第一功能信号，有的则是第二功能信号。其中包括： 使用ALE作为地址锁存的选通信号，以实现低8位地址的锁存； 以PSEN信号作为扩展程序存储器的读选通信号； 以EA信号作为内、外程序存储器的选择信号； 以RD和WR作为扩展数据存储器和I/O端口的读/写选通信号。执行MOVX指令时，这两个信号分别自动有效。 MCS-51系列单片机系统的扩展能力 片外可扩展存储器的最大容量为216=64KB，地址范围为0000H～FFFFH。允许片外程序存储器和数据存储器的地址重叠。 I/O接口的编址方法：一种是独立编址，另一种是统一编址。MCS-51单片机采用了统一编址方式，即I/O端口地址与外部数据存储单元地址共同使用0000H～FFFFH（64KB）。当MCS-51单片机应用系统扩展较多外部设备和I/O接口时，要占去大量的数据存储器的地址。 7.3 MCS-51单片机系统地址空间的分配 编址：编址就是利用单片机地址总线，通过适当的连接，最终实现一个地址惟一对应一个选中单元的目的。分为两个层次，即芯片的选择和片内存储单元的选择。 编址的方法：芯片的选择是由系统的高位地址线直接连接或译码实现的，存储单元的选择直接由系统低位地址线确定。 常用存储器地址分配的方法有两种：线选法、译码法。 译码法小结： 译码法分为：全译码和部分译码。 全译码：余下的高位地址线全部参与译码，译码器的输出为片选线。特点：全译码方式下，每块芯片的地址都是惟一的，不存在地址重叠问题。 部分译码：取所余高位地址线的部分线参与译码。特点：由于没有参与译码的高位地址线是任意状态，存在存储器地址空间相重叠的情况。但部分译码电路简单。 译码法能有效利用存储空间，适用于大容量多芯片的存储器扩展。 7.4 程序存储器EPROM的扩展 单片机内部没有ROM,或虽有ROM但容量太小时,必须扩展外部程序存储器方能工作。 1. 只读存储器（ROM）的特点及分类 特点：所存储的信息只能读取，不能随意修改，断电后信息不丢失。 分类（按编程方式）： 掩膜ROM PROM EPROM EEPROM Flash ROM 2. 常用EPR