存儲器接口設計課件

1、 第六章 存儲器接口設計 單片機內(nèi)集成了各種存儲器和I/O功能部件，但有時，在進行較復雜過程的控制時，它自身的功能遠遠不能滿足需要。為此，應擴展其外部功能部件，這就是通常所說的單片機的系統(tǒng)擴展問題。 第六章 存儲器接口設計 單片機內(nèi)集成一.MCS-51系列單片機的系統(tǒng)總線MCS-51系列單片機具有INTEL標準并行總線，可方便的與外圍設備進行連接，是單片機外部擴展的基礎?？偩€：所謂總線就是連接計算機各部件的一組公共信號線。MCS-51系列單片機使用的是并行總線結(jié)構，按其功能通常把系統(tǒng)總線分為三組.6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址一.MCS-51系列單片機的系統(tǒng)總線6.1 MCS

2、-51系 6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址1.地址總線 地址總線用于傳送單片機發(fā)出的地址信號，以便進行存儲單元和I/O端口的選擇。地址總線是單向傳輸?shù)摹?031一共有16位數(shù)據(jù)總線（P0,P2）。2.數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)總線用于在單片機與存儲器之間或單片機與I/O之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以進行兩個方向的傳送。8031共有8位數(shù)據(jù)總線（P0） 6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址1.地6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址3.控制總線 控制總線實際上就是一組控制信號線，包括單片機發(fā)出的，以及從其他部件傳送給單片機的。8031的控制總線ALE, PSEN,

3、 EA, RD和WR6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址3.控制6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址二.構造8031系統(tǒng)總線 1.P0口作為低8位地址總線，由于P0口是分時作地址總線和數(shù)據(jù)總線，因此，需要增加一個8位地址鎖存器。 2.以P2口作為高8位地址總線，與P0口提供的低8位地址總線，構成了完整的16位地址總線。 6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址二.構造6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址 3.各控制信號線。除了地址線和數(shù)據(jù)線之外，還需要一些控制信號線，已構成系統(tǒng)的控制總線，包括：（1）ALE 作為低8位地址鎖存控制信號（2）PSEN

4、作為擴展程序存儲器的選通信號（3）EA 作為內(nèi)外程序存儲器的選擇控制信號（4）RD和WR 作為擴展數(shù)據(jù)存儲器和I/O口 的讀選通、寫選通信號6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址 3.6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址三.存儲器地址空間分配 實際的單片機系統(tǒng)設計中，如何將64K空間分配給各個程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲芯片，并且使各芯片之間一個存儲單元對應一個地址，地址不發(fā)生重疊，從而避免發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，這就是存儲器地址空間的分配問題。6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址三.存6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址 MCS-51單片機發(fā)出的地址是對應的每一個

5、存儲單元的，對于外擴外設的單片機系統(tǒng)而言，要完成存儲單元的選擇，必須要進行兩步選擇： 一是必須選中該芯片，稱為片選 二是必須選擇該芯片的某一單元，稱為單元 選擇。 其中，片選都是運用的高位線。6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址 6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址線選法線選法就是利用系統(tǒng)的高位地址線作為存儲器芯片的片選信號。優(yōu)點：不需要加地址譯碼器，成本低，體積小。缺點：可尋址的芯片數(shù)目受到限制，地址空間不連續(xù)例如：用線選法擴展4K的RAM(2片6116)6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址線選法6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址譯碼法譯碼法

6、就是使用譯碼器對單片機的高位地址進行譯碼，譯碼器的譯碼輸出作為存儲器芯片的片選信號。優(yōu)點：有效的利用存儲空間，使用于大容量多芯片的存儲器擴展。常用的譯碼器芯片：74LS138(3-8譯碼器)，74LS139（2-4譯碼器）6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址譯碼法6.1 MCS-51系列外部總線結(jié)構及存儲器編址例1：用譯碼法擴展8片6264芯片（8K）例2 ：用譯碼法（74LS138）將64K字節(jié)的存儲空間全部劃分為每塊4K字節(jié)存儲空間，該如何劃分？練習6.1：如何用74LS138實現(xiàn)對每塊為2K存儲空間的劃分，畫出連接電路，寫出譯碼器輸出所對應的地址范圍。6.1 MCS-51系列

7、外部總線結(jié)構及存儲器編址例1： 6.2 程序存儲器的擴展 單片機的程序存儲器是只讀存儲器，程序存儲器（ROM）一旦寫入就不能隨意更改。 6.2 程序存儲器的擴展 6.2 程序存儲器的擴展二、程序存儲器的擴展方法 1. 控制線的連接 ALE連接到地址鎖存器（74LS373）的 鎖存允許端（G） PSEN連接到程序存儲器的OE端 EA現(xiàn)在一般的情況是懸空 6.2 程序存儲器的擴展二、程序存儲器的擴 6.2 程序存儲器的擴展2.數(shù)據(jù)線的連接 程序存儲器8位數(shù)據(jù)線D0D7連接到單片機的P0口。3.地址線的連接 根據(jù)存儲器容量的大小，將存儲器的低8位地址與鎖存器的輸出端相連接，將存儲器的高8位地址線連接

8、到單片機的P2口。 6.2 程序存儲器的擴展2.數(shù)據(jù)線的連接 6.2 程序存儲器的擴展例3：用27C256（32K）擴展程序存儲器。例4：用譯碼法擴展4片27128（16K）程序存儲器 6.2 程序存儲器的擴展例3：用27C 6.3 數(shù)據(jù)存儲器的擴展 MCS-51單片機內(nèi)部有128256B的RAM, 在實際工作中，當數(shù)據(jù)存儲量需要較大時，就必須通過并行總線擴展外部的數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。 6.3 數(shù)據(jù)存儲器的擴展 6.3 數(shù)據(jù)存儲器的擴展一、數(shù)據(jù)存儲器的擴展方法 數(shù)據(jù)存儲器的擴展方法和程序存儲器的擴展方法大致相同，地址線和數(shù)據(jù)線的連接方法與程序存儲器的連接方法一致，不同的是控制信號線的連接 6

9、.3 數(shù)據(jù)存儲器的擴展一、數(shù)據(jù)存儲 6.3 數(shù)據(jù)存儲器的擴展1.外部數(shù)據(jù)存儲器控制信號的連接單片機的讀控制線RD連接到存儲器的輸出允 許線OE，用于讀操作單片機的寫控制線WR連接到存儲器的寫入允 許線WE，用于寫操作。單片機的程序存儲器選通信號PSEN懸空不用 6.3 數(shù)據(jù)存儲器的擴展1.外部數(shù) 6.3 數(shù)據(jù)存儲器的擴展例6: 用線選法擴展3片6264（8K），并分析每一片6264所對應的存儲空間。例7：用譯碼法擴展4片62128（16K），并分析每一片62128所對應的存儲空間。 6.3 數(shù)據(jù)存儲器的擴展例6: 用線選法 6.4 存儲器的綜合擴展實際單片機應用系統(tǒng)中，經(jīng)常既需要擴展程序存儲器

10、，又需要擴展數(shù)據(jù)存儲器。擴展的方法：只需要根據(jù)各自控制總線的特點，將其“掛”接到三總線上即可。例8：擴展程序存儲器一片27C256(32K),和數(shù)據(jù)存儲器一片6264（8K） 6.4 存儲器的綜合擴展實際單片機應用 6.4 存儲器的綜合擴展例9：采用譯碼法擴展2片8K的程序存儲器（2764）和2片8K的數(shù)據(jù)存儲器（6264）。 6.4 存儲器的綜合擴展例9：采用譯碼8.4 I/O口的擴展 MCS-51系列單片機共有4個8位的I/O口。在實際應用中只有P1可以作為單純的I/O口。因此必須作I/O口的擴展。8.4 I/O口的擴展8.4 I/O口的擴展應用系統(tǒng)中采用簡單的TTL電路可以直接傳送并行數(shù)

11、據(jù)，實現(xiàn)簡單的I/O口的擴展。采用74LS244作擴展輸入。采用74LS273作擴展輸出。8.4 I/O口的擴展8.5 綜合功能的擴展8.5.1 8155擴展 8155是Intel公司研制的通用I/O接口芯片，共有3個部分組成：256個字節(jié)的內(nèi)部RAM;一個14位的定時/計數(shù)器；3個可編程的I/O口8.5 綜合功能的擴展8.5.1 8155擴展8.5 綜合功能的擴展一、8155的引腳和結(jié)構8.5 綜合功能的擴展一、8155的引腳和結(jié)構8.5 綜合功能的擴展二、8155的I/O地址及RAM編址8.5 綜合功能的擴展二、8155的I/O地址及RAM編8.5 綜合功能的擴展三、8155的寄存器（1）

12、命令寄存器 8155只有一個控制字，命令寄存器決定A口、B口、C口和定時器/計數(shù)器的工作方式及功能。其位格式為：8.5 綜合功能的擴展三、8155的寄存器8.5 綜合功能的擴展PA：決定A口的工作方式 PA=0，A口為輸入方式； PA=1，A口為輸出方式。PB：決定B口的工作方式。 PB=0，B口為輸入方式； PB=1，B口為輸出方式。8.5 綜合功能的擴展PA：決定A口的工作方式8.5 綜合功能的擴展PC2、PC1：決定PC口的工作方式。 PC2PC1 （ALT1）=00，A口、B口為基本輸入/輸出，C口為基本輸入口； PC2PC1 （ALT2）=01，A口、B口為基本輸入/輸出，C口為基本

13、輸出口； PC2PC1 （ALT3）=10，A口為選通輸入/輸出口， B口為基本輸入/輸出口； PC2PC1 （ALT4）=11，A口、B口為選通輸入/輸出口。8.5 綜合功能的擴展PC2、PC1：決定PC口的工作方8.5 綜合功能的擴展IEA：A口中斷允許位。 IEA=1允許A口中斷， IEA=0禁止A口中斷。IEB：B口中斷允許位。 IEB=1允許B口中斷， IEB=0禁止B口中斷。8.5 綜合功能的擴展IEA：A口中斷允許位。8.5 綜合功能的擴展TM2、TM1：定時/計數(shù)器命令。 TM2TM1=00，空操作，不影響計數(shù)器操作； TM2TM1=01，停止計數(shù)器計數(shù)； TM2TM1=10，

14、定時/計數(shù)器長度減為0時停止計數(shù)； TM2TM1=11， 連續(xù)方式，當計數(shù)器賦予初值后，立即啟動定時/計數(shù)器；若正在計數(shù)，則置新的方式和長度，計數(shù)結(jié)束后按新的方式和新的時間常數(shù)計數(shù)。8.5 綜合功能的擴展TM2、TM1：定時/計數(shù)器命令。8.5 綜合功能的擴展（2）狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器由7位寄存器組成，其中6位用于表示A口和B口的狀態(tài)，1位表示定時/計數(shù)器的狀態(tài)。此寄存器為只讀寄存器其位格式為：8.5 綜合功能的擴展（2）狀態(tài)寄存器8.5 綜合功能的擴展INTRA：A口中斷請求位。BFA：A口緩沖器滿標志位。INTEA：A口中斷允許位。INTRB：B口中斷請求位。BFB：B口緩沖器滿標志位。INTEB：B口中斷允許位。TIMER：定時中斷請求位。8.5 綜合功能的擴展INTRA：A口中斷請求位。8.5 綜合功能的擴展四、8155的定時/計數(shù)器8.5 綜合功能的擴展四、8155的定時/計數(shù)