單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展

1、 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 v在很多復(fù)雜的應(yīng)用情況下，單片機(jī)內(nèi)的ram ，rom 和 i/o接口數(shù)量有限，不夠使用，這種情況下就需要進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足應(yīng)用系統(tǒng)的需要。因此單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展主要是指外接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展、程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展或i/o接口擴(kuò)展等。v本章主要介紹i/o擴(kuò)展和存儲(chǔ)器擴(kuò)展兩部分內(nèi)容，i/o口擴(kuò)展以可編程芯片8255a擴(kuò)展為主，存儲(chǔ)器擴(kuò)展有程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展。10.1 系統(tǒng)擴(kuò)展概述v單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，軟件的載體就是硬件中的程序存儲(chǔ)器。對(duì)于mcs-51系列8位單片機(jī)，對(duì)于沒有內(nèi)部rom的單片機(jī)或者當(dāng)程序較長、片內(nèi)rom容量不夠時(shí)，用戶必須在單片機(jī)外部擴(kuò)展程序

2、存儲(chǔ)器。mcs-51單片機(jī)片外有16條地址線，即p0口和p2口，因此最大尋址范圍為64 kb（0000hffffh）。10.2 8255a可編程接口芯片v8255a是常用的可編程并行接口芯片，廣泛應(yīng)用于單片機(jī)的并行擴(kuò)展。8255a有24條i/o線，分別為a、b、c共3個(gè)端口來使用；8條數(shù)據(jù)線，用于數(shù)據(jù)和控制命令傳輸；2條地址線，讀/寫時(shí)用于選擇片內(nèi)的控制寄存器a、b、c對(duì)應(yīng)的3個(gè)端口寄存器pa、pb、pc；讀/寫信號(hào)控制線各一根；還有復(fù)位信號(hào)、片選信號(hào)、電源等引腳。 v8255a的外形封裝如圖10.2.1所示。v1、8255a的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)vpa,pb,pc口均為8位數(shù)據(jù)口，可做輸入輸出

3、，但結(jié)構(gòu)上略有差別。va口有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出緩沖/鎖存器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖/鎖存器，b口和c口各由一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出緩沖/鎖存器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器組成（無輸入數(shù)據(jù)鎖存器，故b口不能在模式2下工作）。va、b組控制器對(duì)應(yīng)的控制字寄存器接收cpu送來的控制字，用來決定8255的工作方式v數(shù)據(jù)總線緩沖器：實(shí)現(xiàn)8255與單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳送v讀寫控制邏輯：接收cpu送來的讀寫控制信號(hào)和選口信號(hào)，控制對(duì)8255的讀寫2、8255的引腳v8255有40個(gè)引腳v1、數(shù)據(jù)總線8條d0-d7，用于傳送cpu和8255間的數(shù)據(jù)，命令和狀態(tài)字v2、控制總線6條vreset：復(fù)位v*cs：片選v*rd，*wr：讀

4、寫控制信號(hào)va1，a0：地址線，用于選擇pa，pb，pc口和控制字寄存器v3、并行i/o口v pa7pa0：雙向i/o，傳輸i/o數(shù)據(jù)，可設(shè)定為輸入或輸出方式v pb7pb0 ：v pc7pc0：雙向數(shù)據(jù)/控制總線，用于傳輸i/o數(shù)據(jù)或控制/狀態(tài)信息v4、電源線v vcc +5v gnd3、 8255a的工作方式選擇的工作方式選擇v8255a有3種工作方式：方式0，方式1和方式2。v方式方式0： 基本輸入/輸出方式。這種方式中3個(gè)端口被設(shè)置成輸入或輸出口，但不能既作為輸入又作為輸出。pc口分成兩部分：上半口（pc4pc7）、下半口（pc0pc3），兩部分可分別設(shè)置傳送方向。各個(gè)端口均可用于無條

5、件數(shù)據(jù)傳送，也可以通過人為指定pc口的某些位作為pa口、pb口的狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行查詢方式傳送。v方式方式1： 選通輸入/輸出方式。這種方式下pa口和pb口通過編程設(shè)定為輸入口或輸出口，而pc口則分成兩部分，分別作用pa口和pb口的控制和同步信號(hào)，以便8255a和cpu之間傳送信息和中斷請(qǐng)求。這種聯(lián)絡(luò)信號(hào)由8255a內(nèi)部規(guī)定的，不是由使用者指定的。pc口的高4位服務(wù)于a口，稱a組。pc口的低4位服務(wù)于b口，稱b組。v方式方式2： 雙向總線方式。只有pa口可工作于此方式，這時(shí)pa口既可作輸入又可作輸出，pc口的pc3pc7作輸入/輸出的同步控制信號(hào)。此時(shí)，pb口可以工作于方式0，但不能工作于方式1。

6、4、8255a控制字控制字v8255a的控制字分為兩種類型控制字：方式控制字和c口置位/復(fù)位控制字。用戶通過程序可以把方式控制字寫入8255的控制寄存器，以設(shè)定8255a的工作方式和c口各個(gè)位狀態(tài)。v（1）方式控制字）方式控制字v方式控制字用于設(shè)定8255a的3個(gè)端口工作于什么方式，是輸入還是輸出方式a組b組d7d6d5d4d3d2d1d0方式標(biāo)示位1方式選擇a口c口高4位方式選擇b口c口低4位00：方式001：方式11x：方式20：輸出1：輸入0：輸出1：輸入0：方式01：方式10：輸出1：輸入0：輸出1：輸入v（2）c口置位口置位/復(fù)位控制字復(fù)位控制字v該控制字可以使該控制字可以使c口的各

7、位單獨(dú)置位或復(fù)位，口的各位單獨(dú)置位或復(fù)位，以實(shí)現(xiàn)某些控制功能。以實(shí)現(xiàn)某些控制功能。 0xxxd3d2d1d0標(biāo)志位0000：pc0 001：pc1010：pc2 011：pc3100：pc4 101：pc5110：pc6 111：pc70：復(fù)位1：置位5、8255a的初始化編程的初始化編程v8255a是一種可編程的i/o的接口芯片，使用時(shí)首先要由單片機(jī)對(duì)8522a寫入控制字。8255a的各種方式都要由控制字來設(shè)定，這個(gè)設(shè)置過程稱為“初始化”。若寫入的控制字的最高位d7=1，則是方式控制字；若寫入的控制字d7=0，則是c口的按位置位/復(fù)位按制字 10.3 8255a應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 v10.3.

8、1 設(shè)計(jì)要求v應(yīng)用8255a擴(kuò)展單片機(jī)的i/o口，將8255a的a口設(shè)置為輸出方式，b口設(shè)置為輸入方式，實(shí)現(xiàn)通過b口的開關(guān)控制a口的發(fā)光二極管亮/滅的功能。v圖圖10.3.1 8255a應(yīng)用原理圖應(yīng)用原理圖10.4 系統(tǒng)存儲(chǔ)器擴(kuò)展v單片機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展主要包括：程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。v程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展比較方便，一般都是擴(kuò)展一片并行接口的eprom（27系列芯片）、eeprom（28系列芯片）或flash（29系列芯片），如常用的eprom芯片有27c64（8kb）、27c256（32kb）和27c512（64kb）；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展按芯片采用的接口技術(shù)不同，可分為并行接口的芯片和串行接

9、口的芯片擴(kuò)展。因串行接口芯片具有引腳少，集成度高，功耗低等特點(diǎn)，是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展的發(fā)展方向。10.4.1 單片機(jī)系統(tǒng)總線及總線信號(hào)單片機(jī)系統(tǒng)總線及總線信號(hào) v（1）地址總線）地址總線 (ab)v（2）數(shù)據(jù)總線）數(shù)據(jù)總線 (db)v（3）控制總線）控制總線 (cb)v（4）系統(tǒng)擴(kuò)展的連線原則）系統(tǒng)擴(kuò)展的連線原則v系統(tǒng)的擴(kuò)展歸結(jié)為三總線的連接，連接的方法很簡單，連線時(shí)應(yīng)遵守下列原則：v連接的雙方數(shù)據(jù)線連數(shù)據(jù)線，地址線連地址線，控制線連控制線。要特別注意的是：程序存儲(chǔ)器接；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接和。v控制線相同的地址線不能相同，地址線相同的控制線不能相同。v片選信號(hào)有效時(shí)芯片才選中工作，當(dāng)一類芯片僅一片時(shí)片選

10、端可接地，當(dāng)同類芯片多片時(shí)片選端可通過線譯碼、部分譯碼、全譯碼接地址線（通常是高位地址線），在單片機(jī)中多采用線選法。10.4.2 擴(kuò)展存儲(chǔ)器編址技術(shù)v（1）線選法：）線選法：用地址線直接作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)的片選譯碼方法，稱為線選法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是連線簡單，缺點(diǎn)是地址資源浪費(fèi)嚴(yán)重，地址映像不唯一，當(dāng)系統(tǒng)的地址資源比較緊張時(shí)不宜采用。 v圖圖10.4.1 單片程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展舉例單片程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展舉例 v2）譯碼法：）譯碼法：通過對(duì)系統(tǒng)的高 8 位地址線譯碼產(chǎn)生系統(tǒng)擴(kuò)展芯片的片選信號(hào)的譯碼方法，稱為譯碼法。譯碼法又可以分為部分譯碼和全譯碼。v多片存儲(chǔ)器擴(kuò)展連接圖，如圖10.4.2所示。v（3）存儲(chǔ)器的綜合擴(kuò)展）存儲(chǔ)器的綜合擴(kuò)展 v在同一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，如圖10.4.3所示。10.5 ram 62256擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例v10.5.1 設(shè)計(jì)要求v將20個(gè)數(shù)字分別存入ram62256中，然后從ram62256中讀出剛才存入的數(shù)字，并將其全部相加求和，在單片機(jī)的數(shù)碼管上顯示所求得的和的值。v圖圖10.5.1 ram擴(kuò)展原理圖擴(kuò)展原理圖10.6 小結(jié)v本章的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容是可編程芯片8255a的擴(kuò)展和keil c中讀取外部數(shù)據(jù)的方法。熟練應(yīng)用8255a，可以解決單片機(jī)i/o口不夠用的