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第九章 存储器与存储器扩展
第一节 MCS-51单片机扩展及系统结构
一、单片机系统的扩展结构
扩展系统是以单片机为核心进行的;扩展内容包括ROM、RAM和 I/O接口电路等;扩展是通过系统总线进行的,通过总线把各扩展部件连接起来,并进行数据、地址和信号的传送,要实现扩展首先要构造系统总线。
1、系统总线
总线:连接计算机各部件的一组公共信号线。MCS- 51使用的是并行总线结构,按其功能通常把系统总线分为三组,即地址总线、数据总线和控制总线。
1)地址总线AB
在地址总线上传送的是地址信号,用于存储单元和I/O端口的选择。地址总线是单向的,地址信号只能由单片机向外送出。 地址总线的数目决定着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地址单元。
2)数据总线(Data Bus,简写DB)
数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。单片机系统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。
数据总线是双向的,可以进行两个方向的数据传送。
3)控制总线(Control Bus,简写CB)
控制总线实际上就是一组控制信号线,包括单片机发出的,以及从其它部件传送给单片机的。
二、三总线的扩展方法
1、以P0口的8位口线作地址/数据线
P0口线既作地址线使用又作为数据线使用,具有双重功能,因此需采用复用技术,对地址和数据进行分离,为此在构造地址总线时要增加一个8位锁存器。首先由锁存器暂存并为系统提供低8位地址,其后P0口线就作为数据线使用。通常使用的锁存器有74LS273或74LS373。
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,则形成了完整的16位地址总线。使单片机系统的扩展寻址范围达到64 K单元。
三、控制信号
除了地址线和数据线之外,在扩展系统中还需要单片机提供一些控制信号线,以构成扩
展系统的控制总线。其中包括:
*使用ALE作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1/O端口的读写选通信号。
第二节 扩展存储器编址及映像
一、存储器编址技术
编址:使用系统提供的地址线,通过适当的连接,使得一个编址唯一对应存储器中一个存储单元。
1、线选法
直接以系统的高地址位作为存储芯片的片选信号。适用小规模系统的存储器扩展。
2、译码法
使用译码器对系统的高位地址进行译码,以其译码输出作为存储芯片的片选信号。适用于大容量多芯片存储器扩展。
常用的译码器:
?74LS139译码器
/G为使能端,低电平有效。
A、B为选择端,即译码输入。
Y0、Y1、Y2、Y3为译码输出信号,低电平有效。
?74LS138译码器
/E1、/E2、E3为使能端, /E1、/E2低电平有效,E3高电平有效。
A、B、C为选择端,即译码输入。
Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7为译码输出信号,低电平有效。
第三节 程序存储器扩展
一、只读存储器概述
单片机的程序存储器扩展使用只读存储器芯片。只读存储器简称为ROM (Read Only Memory)。 ROM中的信息一旦写入之后就不能随意更改,特别是不能在程序运行过程中写入新的内容,而只能读存储单元内容,故称之为只读存储器。
1.芯片2716结构
2716的逻辑结构如图5.6所示,其信号引脚排列如图5.7所示。
·A0—A11------位地址。
O7—O0 ------数据读出。
CE /PGM-----双重功能控制线。当使用时,它为片选信号(/CE),低电平有效。当编程时,它为编程控制信号(PGM),用于引入编程脉冲。
/OE-----输出允许信号。当/OE=0时,输出缓冲器打开,被寻址单元的内容才能被读出。
VPP-----编程电源。当芯片编程时,该端加+25V编程电压;当芯片使用时,该端加+5V电源。
2.2716的工作方式
2716共有5种工作方式,由各信号的状态组合来确定。各种工作方式的基本情况如表5
一3所示
·读方式
当/CE及/OE均为低电平, VPP=+5 V 2716芯片被选中并处于读出工作方式。这时被寻址单元的内容经数据线O7—O0 读出。
·未选中方式
当/CE为高电平时,芯片不被选中,其数据线输出为高阻抗状态。
·编程方式
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