9章扩展解读.ppt

单片机的总线信号 程序存储器的扩展 数据存储器的扩展 I/O接口的扩展 MCS51系列单片机的特点就是体积小，功能全，系统结构紧凑，硬件设计灵活。对于简单 的应用，最小系统即能满足要求。 所谓最小系统是指在最少的外部电路条件下，形成一个可独立工作的单片机应用系统。一片内带程序存储器的单片机就构成了一个最小嵌入式应用系统。 在很多复杂的应用情况下，单片机内的RAM ，ROM 和 I/O接口数量有限，不够使用，这种情况下就需要进行扩展。因此单片机的系统扩 展主要是指外接数据存贮器、程序存贮器或I/O接口等，以满足嵌入式应用系统的需要。 9.1 单片机的系统总线和系统扩展方法 单片机总是通过地址总线、数据总线和控制总线（俗称三总线）来与外部交换信息的。数据总线传送指令码和数据信息，各外围芯片都要并接在它上面和CPU进行信息交流。由于数据总线是信息的公共通道，各外围芯片必须分时使用才不至于产生使用总线的冲突，什么时候哪个芯片使用，是靠地址总线上传送的芯片的地址编号区分的，什么时候打开指定地址的那个芯片通往数据总线的门，是受控制总线上CPU发出的控制信号控制的，而这些信号是通过CPU执行相应的指令产生的，这就是计算机的工作机理，因此，单片机的系统扩展就归结到外部数据存贮器、程序存贮器和I/O接口与三总线的连接。 9.1.1 单片机总线信号的定义 单片机是通过地址总线，数据总线和控制总线与外部交换信息的。MCS-51单片机的总线接口信号见图 由图可见： 1）由于Po分时传送地址/数据信息，在接口电路中，通常配置地址锁存器，有ALE信号锁存低8位地址Ao~A7，以分离地址和数据信息。 2）P2口传送高8位地址A8~A15。 3 ) PSEN为程序存储器的控制信号，是在取指令 码时或执行MOVC指令时变为有效。 RD、WR为 数据存储器和I/O口的读、写控制 信号。是执行MOVX指令时变为有效。 9.1.2 外围芯片的引脚规律 外围芯片种类成千上万，功能各不相同，但能和计算机接口的专用芯片通常具备三总线引脚，即数据线引脚、地址线引脚和读、写控制线引脚，此外还有片选线引脚。 并行传送芯片的数据线引脚通常为8根，地址线引脚的根数因芯片不同而不同，取决于片内存储单元的个数或I/O接口内寄存器（又称为端口）的个数，N根地址线和单元的个数的关系是：单元的个数＝ 。例如存储器地址线和单元的个数对应关系如下表 可以这样理解：芯片的片选、地址线引脚相当于门牌号码、 是出口门锁、 是进口门锁，CPU执行指令时，地址线送出地址信息（找到门牌号码）,读 或写 9.1.3 系统扩展的方法 CPU、MCU和芯片的连接的方法是对应的线相连。规律如下： 数据线的连接：外接芯片的数据线D0-D7接图 9-1单片机的数据线的D0-D7，对于并行接口，数据线通常为8位、各位对应连接就可以了。 当挂接在数据线上的外围芯片很多时，可以在两者之间加数据驱动器，如74LS245等,以增加总线驱动能力。 控制线的连接 外接程序存储器： 由于程序存储器只读，通常使用状态是读操作，因此只需连OE引脚。由于PSEN 为程序存储器的选通控制信号，因此单片机的 PSEN 连接ROM的输出允许端OE； 外接数据存储器和I/O口： 由于数据存储器可读可写，而RD（P3.7）和WR (P3.6)为数据存储器（RAM）和I/O口的读写控制信号，因此单片机的RD应连接扩展芯片的OE (输出允许)或RD端，单片机的WR应连接扩展芯片的WR或WE端。 地址线的连接 如前面所述，和计算机接口的专用芯片会有N根地址线引脚，用于选择片内的存储单元或端口，称为字选或片内选择；为区别同类型的不同芯片，外围芯片通常都有一个片选引脚，仅当该引脚为有效电平（通常为低电平）该片才被选中。 一个芯片的某个单元或某个端口的地址由片选的地址和片内字选择地址共同组成，因此字选和片选引脚均应接到单片机的地址线上。连线的方法是： 字选：外围芯片的字选（片内选择）地址线引脚直接接单片机的从A0开始的低位地址线。 片选：片选引脚的连接方法三种： 1）片选引脚接单片机用于片内寻址剩下 的高位地址