51系列单片机教程(共15章)_第8章.ppt

第8章 MCS-51单片机扩展存储器的设计 8.1 概述 片内的资源如不满足需要，需外扩存储器和I/O功能部件：系统扩展问题，内容主要有： (1)外部存储器的扩展（外部存储器又分为外部程序存储器和外部数据存储器） (2) I/O接口部件的扩展。 本章介绍MCS – 51单片机如何扩展外部存储器，I/O接口部件的扩展下一章介绍。 MCS-51单片机外部存储器结构:哈佛结构 。 MCS-96单片机的存储器结构:普林斯顿结构。 MCS-51数据存储器和程序存储器的最大扩展空间各为64KB。 系统扩展首先要构造系统总线。 8.2 系统总线及总线构造 8.2.1 系统总线 按其功能通常把系统总线分为三组： 1.地址总线（Adress Bus,简写AB） 2.数据总线(Data Bus，简写DB) 3.控制总线（Control Bus，简写CB） 8.2.2 构造系统总线 系统扩展的首要问题: 构造系统总线，然后再往系统总线上“挂”存储器芯片或I/O接口芯片，“挂”存储器芯片就是存储器扩展，“挂”I/O接口芯片就是I/O扩展。 MCS-51由于受引脚数目的限制，数据线和低8位地址线复用。 为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线，见图8-2。 地址锁存器一般采用74LS373，采用74LS373的地址总线的扩展电路如下图(图8-3)。 1.以P0口作为低8位地址/数据总线。 2．以P2口的口线作高位地址线。 3.控制信号线。 *使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。 *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控制信号。 *由RD*和WR*信号作为扩展数据存储器和I/O口的 读选通、写选通信号。 尽管MCS-51有4个并行I/O口，共32条口线，但由于系统扩展需要，真正作为数据I/O使用的，就剩下P1口和P3口的部分口线。 8.2.3 单片机系统的串行扩展技术 优点：串行接口器件体积小，与单片机接口时需要的I/O口线很少（仅需3-4根），提高可靠性。 串行扩展可以减少芯片的封装引脚，降低成本，简化了系统结构，增加了系统扩展的灵活性。为实现串行扩展，一些公司（例如PHILIPS和ATMEL公司等）已经推出了非总线型单片机芯片，并且具有SPI（Serial Periperal Interface）三线总线和I2C公用双总线的两种串行总线形式。与此相配套，也推出了相应的串行外围接口芯片。 缺点:串行接口器件速度较慢 在大多数应用的场合，还是并行扩展占主导地位。 8.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器 8.3.1 存储器扩展的读写控制 RAM芯片：读写控制引脚，记为OE*和WE* ，与MCS-51 的RD*和WR*相连。 EPROM芯片：只能读出，故只有读出引脚，记为OE* ， 该引脚与MCS-51的PSEN*相连。 8.3.2 存储器地址空间分配 MCS-51发出的地址是用来选择某个存储器单元进行读写， 要完成这种功能，必须进行两种选择： “片选”和 “单元选择”。 存储器空间分配除考虑地址线连接外，还讨论各存储器芯片在整个存储空间中所占据的地址范围， 常用的存储器地址分配的方法有两种：线性选择法（简称线选法）和地址译码法（简称译码法）。 1. 线选法 直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯片）的片选信号。 优点：电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小， 成本低。 缺点：可寻址的器件数目受到限制，地址空间不连 续，地址不唯一。 例 某一系统，需要外扩8KB的EPROM（2片2732），4KB的RAM（2片6116），这些芯片与MCS-51单片机地址分配有关的地址线连线，电路如下图。 2732:4KB程序存储器，有12根地址线A0～A11，分别与单片机的P0口及P2.0～P2.3口相连。2732（1）的片选端接A15（P2.7），2732（2）的片选端接A14（P2.6）。 当要选中某个芯片时，单片机P2口对应的片选信号引脚应为低电平，其它引脚一定要为高电平。 6116:2KB数据存储器，需要11根地址线作为单元的选择，而剩下的P2口线（P2.4～P2.7）作为片选线。 两片程序存储器的地址范围： 2732（1）的地址范围：7000H～7FFFH; 2732（2）的地址范围: B000H～BFFFH; 6116（1）的地址范围：E800H～EFFFH; 6116（