8单片机系统扩展的设计.pptVIP

第8章 单片机系统扩展设计 ;单片机与片外并行器件接口设计有两个任务：硬件电路连接和软件编程 硬件接口就是解决三种总线的连接： 1）数据总线：片外器件的数据总线宽度不超过8位时，直接与单片机相连即可；大于8位时，需要分时来存取。 2）地址总线：先对片外器件分配地址，然后进行相应的硬件连接。 3）控制总线：根据片外器件工作的定时逻辑，利用单片机控制信号以及与I/O口线的组合，完成对器件的控制和读写操作。 ;（1）地址总线（AB） 1.地址总线由单片微机P0口提供 低8位地址A0～A7 2.P2口提供高8位地址A8～A15。 3.P0口是地址总线低8位和8位数据总线复用口，只能分时用作地址线。 4.P0口输出的低8位地址A0～A7必须用锁存器锁存。 锁存器的锁存控制信号为单片微机ALE引脚输出的控制信号。在ALE的下降沿将P0口输出的地址A0～A7锁存。 5.P0、P2口在系统扩展中用做地址线后便不能作为一般I/O口使用。 6.由于地址总线宽度为16位，故可寻址范围为64 KB。 ;（2）数据总线（DB） 1.数据总线由P0口提供，用D0～D7表示。 2.P0口为三态双向口，是应用系统中使用最为频繁的通道。所有单片微机与外部交换的数据、指令、信息，除少数可直接通过P1口外，全部通过P0口传送。 3.数据总线是并连到多个连接的外围芯片的数据线上，而在同一时间里只能够有一个是有效的数据传送通道。哪个芯片的数据通道有效，则由地址线控制各个芯片的片选线来选择。;80C51系列单片微机的三总线结构; 单片机控制信号线 ALE输出，地址锁存，锁存P0口输出的低8位地址信号 PSEN 输出， 程序存储器选通允许 EA 输入，外部访问，选择片内或片外程序存储器 RD、WR 输出，读/写，用于访问片外数据存储器的读写控制;常用的串行总线有 Motorola公司的SPI（Serial Peripheral Interface）总线 Philips公司的I2C（Inter-Integrated Circuit） National Semiconductor公司的MICROWIRE总线 现场总线CAN（Controller Area Network）总线等。 ;SPI总线接口 ;①串行数据线（MISO、MOSI） 1.主机输入／从机输出数据线（MISO）和主机输出／从机输入数据线（MOSI），用于串行数据的发送和接收。 2.数据发送时．先传送MSB（高位），后传送LSB（低位）。 3.在SPI设置为主机方式时，MISO线是从机数据输入线，MOSI是主机数据输出线； 4.在SPI设置为从机方式时，MISO线是从机数据输出线，MOSI是从机数据输入线。 ;②串行时钟线（SCLK） 1. 用于同步从MISO和MOSI引脚输入和输出数据的传送。 2.在SPI设置为主机方式时SCLK为输出； 3.在SPI设置为从机方式时，SCLK为输入。 4. 在SPI设置为主机方式时，主机启动一次传送时，自动在SCLK脚产生8个时钟周期。主机和从机SPI器件中．在SCLK信号的一个跳变时进行数据移位，数据稳定后的另一个跳变时进行采样。 ;③从机选择输入（SS） 1. 在从机方式时，输入端，用于使能SPI从机进行数据传送； 2.在主机方式时， 一般由外部置为高电平。 3.通过SPI可以扩展各种I/O功能，包括：A／D、D／A、实时时钟、RAM、EEPROM及并行输入／输出接口等。 ;单片机的SPI总线接口;I2C总线接口 ;I2C总线;挂接在I2C 总线上的器件，根据其功能可分为两种： 主控器件和从控器件。 主控器件：控制总线存取，产生串行时钟（SCL）信号，并产生启动传送及结束传送的器件，总线必须由一个主控器件控制。主控器件一般称主器件。 从控器件：在总线上被主控器件寻址的器件，它们根据主控器件的命令来接收和发送数据。从控器件一般称从器件。 在由若干器件所组成的I2C 总线系统中，可能存在多个主器件。因此，I2C 总线系统是一允许多主的系统。 系统中的某一器件来说，有四种可能的工作方式： 主发送方式、主接收式、从发送方式和从接收方式。 ;I2C总线实现的主要功能 ;主器件用于启动总线上传送数据并产生时钟以开放传送的器件，此时被寻址的器件为从器件。 当总线空闲时，SDA和SCL均为高电平。仅在总线空闲时，才能开始数据传输。 每次数据传送由起始信号启动，由停止信号终止;总线上传送的数据以字节为单位，高位在先。 主器件发送