1测控系统地址空间分配探究.ppt

地址空间分配;选用接口电路的原因; 外部设备为什么一定要通过接口电路和主机总线相连而存储器不需要接口电路，可以直接连在总线上？ 为回答上面的问题，需要分析外部设备的输入/输出操作和存储器读/写操作的不同之处。 存储器用来保存信息的，功能单一，传送方式也单一，必定是传送一个字节或者一个字；品种很有限，只有只读类型和可读/可写类型。此外存取速度基本上可以和CPU的工作速度匹配。这决定了存储器可以通过总线和CPU相连。; 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; 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，则由片选信号控制。其间片选信号的有效是唯一的，这时不能重叠，否则将产生数据冲突而出错。;2)地址译码法—译码电路设计;常用的简单译码集成电路 73HC138、74HC139、74HC154、CD4514/4515、74HC688。 另外还有74HC00四门2输入与非门、74HC04六反相器、74HC08四2输入与门、74HC14施密特六反相器、74HC30八输入与非门、74HC32四2输入与或门等。;1、74HC138 三－八译码器;一般均将地址线的高3位（P2·5、P2·6、P2·7）与74LS138的A、B、C端口相连，G1接＋5V，G2A、G2B接地。这样，用3根地址线就可译码出 ～ 共8位地址选通线，分别选通8个外扩部件。每根选通线占8KB地址空间，这时就可组成相当规模的应用系统。 除了参加字选的地址线外，剩余高位地址线全