part05復(fù)習(xí)過程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。part05-第5章單片機(jī)存儲器擴(kuò)展一、教學(xué)要求：掌握：單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法。學(xué)會程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展方法。注意片內(nèi)RAM和系統(tǒng)地址空間的使用分配以及一些常用擴(kuò)展芯片的接口方法和訪問控制方法。二、教學(xué)內(nèi)容：5.1單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展及結(jié)構(gòu)5.2單片機(jī)存儲器擴(kuò)展與編址技術(shù)5.3單片機(jī)程序存儲器擴(kuò)展5.4單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展5.5存儲器綜合擴(kuò)展5.6單片機(jī)存儲器系統(tǒng)的特點和使用三、教學(xué)重點：單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展方法。四、教學(xué)難點：片內(nèi)RAM和系

2、統(tǒng)地址空間的使用分配以及一些常用擴(kuò)展芯片的接口方法和訪問控制方法。五、建議學(xué)時：4學(xué)時六、教學(xué)內(nèi)容：5-1系統(tǒng)擴(kuò)展及結(jié)構(gòu)單片機(jī)芯片內(nèi)具有CPU、ROM、RAM、定時器/計數(shù)器及I/O口。但在實際應(yīng)用中、大多數(shù)情況下僅靠片內(nèi)資源是不夠的。資源性擴(kuò)展：包括存儲器擴(kuò)展和IO擴(kuò)展。如何擴(kuò)展?擴(kuò)展功能如何實現(xiàn)?擴(kuò)展部件如何連接?整個擴(kuò)展系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，通過總線把各擴(kuò)展部件連接起來，各擴(kuò)展部件“掛”在總線上。所謂總線，就是連接系統(tǒng)中各擴(kuò)展部件的一組公共信號線。包括：地址總線（AB）；數(shù)據(jù)總線（DB）；控制總線（CB）。存儲器的連接存儲器與微型機(jī)三總線的連接：1、數(shù)據(jù)線D0n連接數(shù)據(jù)總線DB0n2、地址

3、線A0n連接地址總線低位AB0n。3、片選線CS連接地址總線高位ABn+1。4、讀寫線OE、WE(R/W)連接讀寫控制線RD、WR。DB0nAB0NA0NABN+1CSR/WR/W存儲器微型機(jī)D0n存儲器與單片機(jī)的連接存儲器與微型機(jī)三總線的一般連接方法和存儲器讀寫時序：1.數(shù)據(jù)總線與地址總線為兩組獨立總線。DB0nAB0nA0nABn+1CSR/WR/W存儲器微型機(jī)D0nDB0n地址輸出數(shù)據(jù)有效AB0nR/W數(shù)據(jù)采樣存儲器與單片機(jī)的連接2.微型機(jī)復(fù)用總線結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)與地址分時共用一組總線。單片機(jī)AD0nALER/WD0nA0nR/W存儲器DiQiG地址鎖存器ALE地址鎖存地址鎖存地址輸出數(shù)據(jù)有效

4、地址輸出數(shù)據(jù)有效AD0n數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采樣R/W5-1-1單片機(jī)擴(kuò)展的實現(xiàn)單片機(jī)擴(kuò)展的首要問題就是構(gòu)造系統(tǒng)總線，然后再往系統(tǒng)總線上“掛”存儲芯片或I/O接口芯片?！皹?gòu)造”總線芯片本身并沒有提供地址線和數(shù)據(jù)線。具體的構(gòu)造方法說明如下：以P0口的8位口線作地址數(shù)據(jù)線。復(fù)用技術(shù)地址和數(shù)據(jù)進(jìn)行分離。為此在構(gòu)造地址總線時要添加一個8位鎖存器。先把這低8位地址送鎖存器暫存，然后就由地址鎖存器給系統(tǒng)提供低8位地址，而把P0口線作為數(shù)據(jù)線使用。以P2口的口線作高位地址線。由P2口提供高8位，再加上P0口提供的低8位64KB。但實際應(yīng)用系統(tǒng)中，地址高位并不固定為8位，而根據(jù)需要從P2口中引出。8位地址鎖存器：74

5、LS373、8282等。80C51圖5.2控制信號：構(gòu)成擴(kuò)展系統(tǒng)的控制總線。1.ALE作地址鎖存的選通信號，以實現(xiàn)低8位地址的鎖存。2.PSEN作擴(kuò)展程序存儲器的讀選通信號。3.EA作內(nèi)外程序存儲器的選通信號。4.RD和WR作擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器和I/O端口的讀寫選通信號。MCS-51用于擴(kuò)展存儲器的外部總線信號：P0.00.7：8位數(shù)據(jù)和低8位地址信號，復(fù)用總線AD07。P2.02.7：高8位地址信號AB815。ALE：地址鎖存允許控制信號。：片外程序存儲器讀選通信號。：內(nèi)外程序存儲器選擇。：片外數(shù)據(jù)存儲器讀控制信號。：片外數(shù)據(jù)存儲器寫控制信號。5-1-2總線擴(kuò)展驅(qū)動當(dāng)單片機(jī)外接芯片較多，超出總線

6、負(fù)載能力，必須加總線驅(qū)動器。單向驅(qū)動器74LS244用于地址總線驅(qū)動；雙向驅(qū)動器74LS255用于數(shù)據(jù)總線驅(qū)動。5-2存儲器擴(kuò)展及編址技術(shù)存儲器結(jié)構(gòu)框圖圖5.6存儲器邏輯結(jié)構(gòu)圖存儲器內(nèi)部為雙向地址譯碼，以節(jié)省內(nèi)部引線和驅(qū)動器。如：1K容量存儲器，有10根地址線。單向譯碼需要1024根譯碼輸出線和驅(qū)動器。雙向譯碼X、Y方向各為32根譯碼輸出線和驅(qū)動器，總共需要64根譯碼線和64個驅(qū)動器。存儲器外部信號引線：D07數(shù)據(jù)線：傳送存儲單元內(nèi)容。根數(shù)與單元數(shù)據(jù)位數(shù)相同。A09地址線：選擇芯片內(nèi)部一個存儲單元。根數(shù)由存儲器容量決定。CS片選線：選擇存儲器芯片。當(dāng)CS信號無效，其它信號線不起作用。R/W(O

7、E/WE)讀寫允許線：打開數(shù)據(jù)通道，決定數(shù)據(jù)的傳送方向和傳送時刻。5-2-1存儲器芯片的擴(kuò)展用多片存儲器芯片組成微型計算機(jī)系統(tǒng)所要求的存儲器系統(tǒng)。要求擴(kuò)充后的存儲器系統(tǒng)引出線符合微型計算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)要求。一、擴(kuò)充存儲器位數(shù)：例1：用2K1位存儲芯片組成2K8位存儲系統(tǒng)。當(dāng)?shù)刂?、片選和讀寫信號有效，可并行存取8位信息。例2：用2K8位存儲器芯片組成2K16位存儲器系統(tǒng)。CED07D07R/WR/WCECEA010A010D07D815R/WA010地址、片選和讀寫引線并聯(lián)后引出，數(shù)據(jù)線并列引出。二、擴(kuò)充存儲器容量：地址線、數(shù)據(jù)線和讀寫控制線均并聯(lián)。為保證并聯(lián)數(shù)據(jù)線上沒有信號沖突，必須用片選信號區(qū)

8、別不同芯片的地址空間。片選方法：1線選法：微型機(jī)剩余高位地址總線直接連接各存儲器片選線。2譯碼片選法：微型機(jī)剩余高位地址總線通過地址譯碼器輸出片選信號。多片存儲器芯片組成大容量存儲器連接常用片選方法。例1：用1K4位存儲器芯片組成4K8位存儲器系統(tǒng)。例2：三片8KB的存儲器芯片組成24KB容量的存儲器。設(shè)CE1、CE2、CE3分別連接微型機(jī)的高位地址總線AB13、AB14、AB15。D07R/WCEA012D07R/WCE1A012CE2D07R/WCEA012D07R/WCEA012CE3確定各存儲器芯片的地址空間：ABi：1514131211109876543210151413121110

9、9876543210：11000000000000001101111111111111=C000HDFFFH：10100000000000001011111111111111=A000HBFFFH：01100000000000000111111111111111=6000H7FFFH5-2-2存儲器擴(kuò)展的編址技術(shù)所謂存儲器編址，就是使用系統(tǒng)提供的地址線，通過適當(dāng)?shù)倪B接，最終達(dá)到一個編址唯一地對應(yīng)存儲器中一個存儲單元的目的。存儲器編址分兩個層次：（見P119）存儲芯片的選擇；芯片內(nèi)部存儲單元的選擇。存儲器映像則研究各部分存儲器在整個存儲空間中所占據(jù)的地址范圍，以便為存儲器的使用提供依據(jù)。線選法：

10、直接以系統(tǒng)的地址位作為存儲芯片的片選信號；優(yōu)缺點：簡單明了，且不需增加電路。但存儲空間的使用是斷續(xù)的，不能有效地利用空間，擴(kuò)充容量受限，只適用于小規(guī)模系統(tǒng)的存儲器擴(kuò)展。譯碼法：對系統(tǒng)的高位地址進(jìn)行譯碼，以其譯碼輸出作為片選信號。有效地利用存儲空間，適用于大容量多芯片擴(kuò)展。常用的譯碼芯片有：74LS139(雙2-4譯碼器)、74LS138(3-8譯碼器)和74LS1544-16譯碼器)等。圖5.574LS138G1/G2A/G2B（使能端）：當(dāng)G1=“1”，G2A=G2B=“0”時，3/8譯碼器進(jìn)入譯碼狀態(tài)，這時Y0Y7只有一位是低電平，其余全為高電平。譯碼無效時，Y0Y7全為高電平，無效。C、

11、B、A：譯碼器輸入（C為高位）。Y0Y7：譯碼器輸出，低電平有效。3-8地址譯碼器：74LS138表5-1圖5.53-8地址譯碼器：74LS138Y0、Y1、Y2分別連接三片存儲器的片選端CE1、CE2、CE3AB13AB14AB15+5VAY0BY1CY2G1G2AY7G2B74LS138CE1CE2CE3各片存儲器芯片分配地址：0000H1FFFH；：2000H3FFFH；：4000H5FFFH。5-3程序存儲器擴(kuò)展工作時，ROM中的信息只能讀出，要用特殊方式寫入(固化信息)，失電后可保持信息不丟失。1.掩膜ROM：不可改寫ROM由生產(chǎn)芯片的廠家固化信息。在最后一道工序用掩膜工藝寫入信息，

12、用戶只可讀。2.PROM：可編程ROM用戶可進(jìn)行一次編程。存儲單元電路由熔絲相連，當(dāng)加入寫脈沖，某些存儲單元熔絲熔斷，信息永久寫入，不可再次改寫。3.EPROM：可擦除PROM用戶可以多次編程。編程加寫脈沖后，某些存儲單元的PN結(jié)表面形成浮動?xùn)?，阻擋通路，實現(xiàn)信息寫入。用紫外線照射可驅(qū)散浮動?xùn)?，原有信息全部擦除，便可再次改寫?.EEPROM：可電擦除PROM既可全片擦除也可字節(jié)擦除，可在線擦除信息，又能失電保存信息，具備RAM、ROM的優(yōu)點。但寫入時間較長。擴(kuò)展程序存儲器電路常用EPROM芯片：Intel2716(2K8位)2732(4KB)2764(8KB)27128(16KB)27256

13、(32KB)27512(64KB)CE/PGM片選低電平有效。當(dāng)編程時引入編程脈沖。OE（輸出允許）有效時輸出緩沖器打開，被尋址單元才能被讀出。VPP編程時加十25V編程電壓電源。表5-32716工作方式8031/8032擴(kuò)展2KBEPROMIntel2716（總線形式）最低地址：8000H；最高地址：87FFH。地址范圍：8000H87FFH。圖5.8EEPROM2816、28172816引腳和功能圖單片機(jī)外接EEPROM電路的存儲器電路EEPROM既能作為程序存儲器又能作數(shù)據(jù)存儲器。將程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的空間合二為一。片外存儲器讀信號=PSENRD5-4數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器電路

14、常用RAM芯片：Intel6116(2KB)、6264(8KB)、62256(32KB)等。圖5.10靜態(tài)RAM2114引腳圖圖5.106116和6264管腳和邏輯符號8031（8051）擴(kuò)展2KBRAMIntel6116。圖5.11擴(kuò)展單片6116數(shù)據(jù)存儲器5-5存儲器綜合擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的綜合擴(kuò)展。1、同時擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器：程序存儲器的讀操作有PSEN信號控制，數(shù)據(jù)存儲器的讀和寫分別由RD和WR信號控制。不會造成操作上的混亂。2、通過擴(kuò)展可讀寫存儲器：（1）利用EEPROM芯片擴(kuò)展；（速度較慢）如：可擴(kuò)展2816或2817等。（2）改造RAM存儲芯片。（見P131）如：

15、可改造6116等。5-5-1同時擴(kuò)展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器單片機(jī)連接8KBEPROM2764和8KBRAM6264各一片。圖5.14同時擴(kuò)展兩種存儲器5-5-2擴(kuò)展既可讀又可寫的程序存儲器EEPROM既能作為程序存儲器又能作數(shù)據(jù)存儲器。將程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的空間合二為一。片外存儲器讀信號=PSENRD5-6存儲器系統(tǒng)的特點和使用哈佛(Har-yard)結(jié)構(gòu)，即將程序和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，各有自已的尋址方式，尋址空間和控制信號。80C51單片微機(jī)的存儲器映像圖。一、特點：復(fù)雜性：1、程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器同時存在；2、內(nèi)外存儲器同時存在；3、存儲器地址空間的重疊和連續(xù)。圖5.380C51存儲器結(jié)構(gòu)和地址空間二、使用：存儲器地址空間的區(qū)分和銜接：在物理上設(shè)有4個物理存儲空間：程序存儲器：片內(nèi)程序存儲器；片外程序存儲器；數(shù)據(jù)存儲器：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器；片外數(shù)據(jù)存儲器。在邏輯上設(shè)有3個邏輯存儲空間：1、內(nèi)外程序存儲器統(tǒng)一編址，形成一個完整的空間；2、內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲器分開編址，都是從“0”單元開始。1、存儲空間的區(qū)分：（1）內(nèi)部程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的區(qū)分；（2）外部程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器的區(qū)分；（3）內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲器的區(qū)分。圖5.17存儲空間的區(qū)分2、內(nèi)外程序存儲器的銜接。內(nèi)外