補(bǔ)充總線外部擴(kuò)展

1、 內(nèi)容概要內(nèi)容概要許多情況，片內(nèi)的存儲(chǔ)器資源還不能滿足需要存儲(chǔ)器資源還不能滿足需要，為此需AT89S51單片機(jī)進(jìn)行外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。由于有時(shí)需要擴(kuò)展多片芯片，首先介紹AT89S51單片機(jī)的兩個(gè)外部存儲(chǔ)器空間的地址分配的兩個(gè)外部存儲(chǔ)器空間的地址分配的兩種方法兩種方法，即線選法線選法和譯碼法譯碼法。最后介紹擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的具體設(shè)計(jì)。 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 q 2.5.2 存儲(chǔ)器資源的擴(kuò)展 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展lAT89S51單片機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，使擴(kuò)展易于實(shí)現(xiàn)，AT89S51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)如圖所示圖圖1 AT89S51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)1 1

2、、系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)u系統(tǒng)擴(kuò)展主要包括存儲(chǔ)器擴(kuò)展和I/O接口擴(kuò)展。uAT89S51單片機(jī)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展即包括程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展又包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展。AT89S51單片機(jī)采用程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間截然分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)。擴(kuò)展后，系統(tǒng)形成了兩個(gè)并行的外部存儲(chǔ)器空間。u系統(tǒng)擴(kuò)展是以AT89S51為核心，通過(guò)總線把單片機(jī)與各擴(kuò)展部件連接起來(lái)。因此，要進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展首先要構(gòu)造系統(tǒng)總線。u系統(tǒng)總線按功能通常分為3組。（1）地址總線（Address Bus，AB）：用于傳送單片機(jī)發(fā)出的地址信號(hào)，以便進(jìn)行存儲(chǔ)單元和I/O接口芯片中的寄存器單元的選擇。（2）數(shù)據(jù)總線（Data Bus，DB）：用于單片機(jī)與外

3、部存儲(chǔ)器之間或與I/O接口之間傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總線是雙向的。（3）控制總線（Control Bus，CB）：控制總線是單片機(jī)發(fā)出的各種控制信號(hào)線。u三組系統(tǒng)總線：如何來(lái)構(gòu)造系統(tǒng)的三總線。l1 1P0P0口作為低口作為低8 8位地址位地址/ /數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 AT89S51受引腳數(shù)目限制，P0P0口口既用作低8位地址總線，又用作數(shù)據(jù)總線（分時(shí)復(fù)用），因此需增加一個(gè)增加一個(gè)8 8位地址鎖存器位地址鎖存器。AT89S51訪問(wèn)外部擴(kuò)展的存儲(chǔ)器單元或I/O接口寄存器時(shí)，先發(fā)出低先發(fā)出低8 8位地址位地址送地址鎖存器鎖存，鎖存器輸出作為系統(tǒng)的低8位地址（A7 A0）。隨后，P0口又作為數(shù)據(jù)總線口又作為數(shù)據(jù)

4、總線口（D7 D0），如圖圖2 2所示所示。 l2 2P2P2口的口線作為高位地址線口的口線作為高位地址線 P2口用作系統(tǒng)的高高8 8位地址線位地址線，再加上地址鎖存器提供的低8位地址，便形成了系統(tǒng)完整的16位地址總線。 使單片機(jī)系統(tǒng)的尋址范圍達(dá)到64KB。 圖圖2 AT89C51單片機(jī)擴(kuò)展的片外三總線單片機(jī)擴(kuò)展的片外三總線l3控制信號(hào)線控制信號(hào)線除地址線和數(shù)據(jù)線外，還要有系統(tǒng)的控制總線。這些信號(hào)有的就是單片機(jī)引腳的第一功能信號(hào)，有的則是P3口第二功能信號(hào)。包括：（1） 作為外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的讀選通控制信號(hào)。（2） 和 為外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O的讀、寫選通控制信號(hào)。（3）ALE作為P0口發(fā)出的低

5、8位地址鎖存控制信號(hào)。（4） 為片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器的選擇控制信號(hào)?？梢?jiàn)，AT89S51的4個(gè)并行I/O口，但進(jìn)行外部總線擴(kuò)展時(shí)，真正作為數(shù)字I/O用，就剩下P1和P3的部分引腳了。PSENRDWREA本節(jié)討論如何進(jìn)行存儲(chǔ)器空間的地址分配，并介紹用于輸出低8位地址的常用的地址鎖存器。2.1 存儲(chǔ)器地址空間分配實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，既需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，又需要擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，如何把片外的兩個(gè)64KB地址空間分配給各個(gè)程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片，使一個(gè)存儲(chǔ)單元只對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，避免單片機(jī)發(fā)出一個(gè)地址時(shí)，同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)單元，發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。這就是存儲(chǔ)器地址空間分配問(wèn)題。2、地址空間分配和常用芯片lAT89S51

6、單片機(jī)發(fā)出的地址碼用于選擇某個(gè)存儲(chǔ)器單元，在外擴(kuò)存儲(chǔ)器芯片的應(yīng)用中，單片機(jī)必須進(jìn)行兩種選擇：a、選中該存儲(chǔ)器芯片，這稱為“片選”，未被選中的芯片不能被訪問(wèn)。b、在“片選”的基礎(chǔ)上再根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的地址碼來(lái)對(duì)“選中” 芯片的某一單元進(jìn)行訪問(wèn)，即“單元選擇”。l為實(shí)現(xiàn)片選，存儲(chǔ)器芯片都有片選引腳。同時(shí)也都有多條地址線引腳，以便進(jìn)行單元選擇。注意，“片選”和“單元選擇”都是單片機(jī)通過(guò)地址線一次發(fā)出的地址信號(hào)來(lái)完成選擇。存儲(chǔ)器地址空間分配有兩種方法: 線選法和譯碼法。 所謂線選法, 就是直接以系統(tǒng)的地址線作為存儲(chǔ)器芯片的“片選”信號(hào), 為此只需把用到的地址線與存儲(chǔ)器芯片的片選端直接相連即可。存儲(chǔ)器地址

7、空間分配有兩種方法: 線選法和譯碼法。 所謂譯碼法就是使用地址譯碼器對(duì)系統(tǒng)的片外地址進(jìn)行譯碼, 以其譯碼輸出作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。 l l常用的譯碼器芯片有74LS138（3線-8線譯碼器）、74LS139（雙2線-4線譯碼器）和74LS154（4線-16線譯碼器）。2.2 常用地址譯碼和鎖存芯片l常用的鎖存器芯片有74LS373（8位鎖存器）、74LS573（8位鎖存器）等。373和573功能完全一樣，僅引腳排列不同。2.2 常用地址譯碼和鎖存芯片 單片機(jī)的地址總線為16位，擴(kuò)展的片外ROM的最大容量為64KB，地址為0000HFFFFH。擴(kuò)展片外RAM的最大容量為64KB，地址也為00

8、00H FFFFHl 由于51單片機(jī)采用不同的控制信號(hào)和指令進(jìn)行訪問(wèn)，盡管的，也不會(huì)發(fā)生混亂。l 擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器的地址指針為和。 l 擴(kuò)展的外部程序存儲(chǔ)器多使用EPROM、類型和類型u EPROM芯片簡(jiǎn)介EPROM的典型芯片是典型芯片是27系列產(chǎn)品系列產(chǎn)品，例如，2764（8KB）、27128（16KB）、27256（32KB）、27512（64KB）。型號(hào) “27”后面的數(shù)字表示其位存儲(chǔ)容量。如果換算成字節(jié)容量，只需將該數(shù)字除以8即可。例如，例如，“27128”中的“27”后的數(shù)字 “128”，128/8 =16KB隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，大容量存儲(chǔ)器芯片產(chǎn)量劇增，售價(jià)不斷下降，性

9、價(jià)比明顯增高，且由于小容量小容量芯片停止生產(chǎn)芯片停止生產(chǎn)，使市場(chǎng)某些小容量芯片價(jià)格反而比大容某些小容量芯片價(jià)格反而比大容量芯片還貴量芯片還貴。所以，應(yīng)盡量采用大容量芯片。芯片引腳功能：n A0A15：地址線引腳。它的數(shù)目由芯片的存儲(chǔ)容量決定，用于進(jìn)行單元選擇。n D7D0：數(shù)據(jù)線引腳。n ：片選控制端。n ：輸出允許控制端。n ：編程時(shí)，編程脈沖的輸入端。n VPP：編程時(shí)，編程電壓（+12V或+25V）輸入端。n VCC：+5V，芯片的工作電壓。n GND ：數(shù)字地。n NC：無(wú)用端。CEOEPCMP2.0 P2.4ALEP0_EA_PSENA8 A12A7 :A0_CED0D7_OEG_O

10、ED7 :D0Q7 :Q0 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址范圍為64KB，地址0000H-FFFFH 地址總線為16位，由P2和P0組成； 數(shù)據(jù)總線為8位，由P0組成； 控制總線由ALE、/WR、/RD組成； 外部RAM在64KB范圍內(nèi)尋址時(shí)，地址指針為DPTR。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展與程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展相類似, 不同之處主要在于控制信號(hào)的接法不一樣, 不用 /PSEN信號(hào), 而用/ WR和/RD信號(hào), 且直接與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的/ WE端和/OE端相連即可。l在8位單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，外部擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器主要采用靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM）。l單片機(jī)系統(tǒng)中常用的RAM芯片的典型型號(hào)有6116（2KB ），6264（8

11、KB），62128（16KB），62256（32KB）。l6116為24腳封裝，6264、62128、62256為28腳封裝。這些RAM芯片的引腳如圖8-15所示。uSRAM芯片簡(jiǎn)介芯片引腳功能：n A0A14：地址輸入線。n D0D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。n ：片選信號(hào)輸入線。對(duì)6264芯片，當(dāng)24腳（CS）為高電平且 為低電平時(shí)才選中該片。n ：讀選通信號(hào)輸入線，低電平有效。n ：寫允許信號(hào)輸入線，低電平有效。n VCC 工作電源+5V。n GND 地。OECEWECEG_OED7 :D0Q7 :Q0P2.0 P2.4ALEP0_EA_RD_WRP2.7A8 A12A7 :A0D0D7_OE_CE_WECS+5V例：如圖單片機(jī)AT89S51擴(kuò)展了2片6264（8KB RAM）和2片2764（8KB ROM）試寫出訪問(wèn)地址。1、 使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，一般情況下，我們用到外部RAM時(shí)，只關(guān)心存儲(chǔ)空間是否夠大，而并不關(guān)心所使用的存儲(chǔ)單元的具體地址。這是只需要定義變量，并指定存儲(chǔ)空間為外部RAM即可。例如：unsigned char ucTable255；for(i=0;i255;i+) ucTablei = I;2、 在某些場(chǎng)合我們希望指定所使用的外部RAM的具體地址，這時(shí)可使用關(guān)鍵字例如： = 0 x25;