單片機擴展存儲器的設(shè)計

第8章單片機系統(tǒng)的擴展問題的提出在單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計中,往往出現(xiàn)RAM,ROM或者I/O口不夠的情況，怎么辦？ROM的擴展

RAM的擴展綜合擴展1、系統(tǒng)擴展的內(nèi)容2、系統(tǒng)擴展的基本方法并行擴展法利用單片機的三組總線進行系統(tǒng)的擴展。串行擴展法利用UART雙總線、SPI三線總線和I2C雙總線進行系統(tǒng)擴展一、系統(tǒng)擴展結(jié)構(gòu)

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端口之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以進行兩個方向的數(shù)據(jù)傳送。

89C51單片機數(shù)據(jù)總線為8位，由P0口提供。在數(shù)據(jù)總線上可以連接多個外圍芯片，但在某一時刻只能有一個有效的數(shù)據(jù)傳送通道。

1．?dāng)?shù)據(jù)總線DB(DataBus)

地址總線用于傳送單片機送出的地址信號，以便進行存儲單元和I/O端口的選擇。地址總線的位數(shù)決定著可訪問的存儲器或I/O口的容量。89C51單片機有16條地址線。所以能尋址64KB空間。89C51單片機的16位地址線分為兩部分：高8位地址線：由P2口提供；低8位地址線：由P0口提供。

由于P0口是低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用線，因此必須外接鎖存器，用于將先發(fā)送出去的低8位地址鎖存起來，然后才能傳送數(shù)據(jù)。

需要注意：P0、P2口在系統(tǒng)擴展中用作地址線后就不能作為一般I/O口使用。2．地址總線AB（AddressBus）

控制總線實質(zhì)上是一組控制信號線，用于協(xié)調(diào)單片機與外圍芯片間的聯(lián)系。在對89C51進行系統(tǒng)擴展時用到的控制信號有：地址鎖存允許信號、

外部程序存儲器讀選通信號、外部存儲器訪問允許信號、外部數(shù)據(jù)存儲器讀／寫選通信號、等。3．控制總線CB(ControlBus)程序存儲器內(nèi)部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)EA=1EA=01、ROM介紹（1）掩膜ROM在制造過程中編程。成本較高，因此只適合于大批量生產(chǎn)。（2）可編程ROM（PROM）用獨立的編程器寫入。但PROM只能寫入一次，且不能再修改。（3）EPROM電信號編程，紫外線擦除的只讀存儲器芯片。（4）E2PROM（EEPROM）電信號編程，電信號擦除的ROM芯片。讀寫操作與RAM幾乎沒有什么差別，只是寫入的速度慢一些。但斷電后能夠保存信息。（5）FlashROM又稱閃爍存儲器，簡稱閃存。讀寫速度很快、成本低，大有取代E2PROM的趨勢二、程序存儲器ROM的擴展

可用來擴展的存儲器芯片：EPROM：2716（2K*8），2732，2764，27256等EEPROM：2816（2K*8），2864，28128等引方腳式CE/PGM（片選信號)OE（輸出允許控制）VPPD7～D0讀出低電平低電平+5V程序讀出未選中高電平任意+5V高阻編程正脈沖高電平+25V（或12V）程序?qū)懭氤绦蛐ｒ灥碗娖降碗娖?25V（或12V）程序讀出編程禁止低電平高電平+25V（或12V）高阻EPROM的五種工作方式2、存儲器地址空間分配一個存儲器單元對應(yīng)一個地址在外擴的多片存儲器芯片中，AT89C51要完成這種功能，必須進行兩種選擇：一是必須選中該存儲器芯片（或I/O接口芯片），這稱為“片選”，只有被“選中”的存儲器芯片才能被AT89C51讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。為了片選的需要，每個存儲器芯片都有片選信號引腳二是在“片選”的基礎(chǔ)上再選擇該芯片的某一單元，稱為“單元選擇”。常用的存儲器地址分配的方法有兩種：線性選擇法（簡稱線選法）和地址譯碼法（簡稱譯碼法）。（1）線選法

直接利用系統(tǒng)的高位地址線作為存儲器芯片（或I/O接口芯片）的片選信號。例某一系統(tǒng)，需要外擴8KB的EPROM（2片2732，4K*8位），4KB的RAM（2片6116，2K*8位），兩片程序存儲器的地址范圍：

2732（1）的地址范圍：7000H～7FFFH;2732（2）的地址范圍:B000H～BFFFH;6116（1）的地址范圍：E800H～EFFFH;6116（2）的地址范圍：D800H～DFFFH。

P2.7P2.6P2.5P2.401112732(1)10112732(2)11016116(2)11106116(1)優(yōu)點：電路簡單，不需要地址譯碼器硬件，體積小，成本低。

缺點：可尋址的器件數(shù)目受到限制，地址空間不連續(xù)，地址不唯一。特點：只適于外擴芯片不多，規(guī)模不大的單片機系統(tǒng)。線選法小結(jié)：（2）譯碼法

使用譯碼器對89C51的高位地址進行譯碼，將譯碼器的譯碼輸出作為存儲器芯片的片選信號。是最常用的地址空間分配的方法，它能有效地利用存儲器空間，適用于多芯片的存儲器擴展。

最常用的譯碼器芯片：74LS138（3-8譯碼器）74LS139（雙2-4譯碼器）74LS154（4-16譯碼器）。

例要擴8片8KB的ROM27643、外部地址鎖存器地址鎖存器芯片:74LS373、74LS573等。鎖存器74LS373數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號數(shù)據(jù)輸出允許信號OEGD Q

011 1 010 0 00×不變 1×× 高阻態(tài)4、單片機與EPROM的接口電路外擴16K字節(jié)的EPROM271285、程序存儲器的操作時序擴展4片271286、使用多片EPROM四片程序存儲器的地址范圍：（1）的地址范圍：0000H～3FFFH;（2）的地址范圍:4000H～7FFFH;（3）的地址范圍：8800H～BFFFH;（4）的地址范圍：C800H～FFFFH。

6、使用一片E2PROM三、數(shù)據(jù)存儲器RAM的擴展8051片內(nèi)RAM的容量：128B片外最大可擴展64KRAM。片內(nèi)資源可用來擴展的存儲器芯片：SRAM6116，6264，62256等也要用到鎖存器芯片：例74LS373。1、RAM芯片線選法各片6264地址分配

P2.7P2.6P2.5選中芯片地址范圍存儲容量

110IC1C000H-DFFFH8K101IC2A000H-BFFFH8K011IC36000H-7FFFH8K2、單片機與RAM接口電路讀片外RAM操作時序?qū)懫釸AM操作時序譯碼法各片62128地址分配

P2.6P2.7譯碼輸出選中芯片地址范圍存儲容量

00YO*IC10000H-3FFFH16K01Y1*IC24000H-7FFFH16K10Y2*IC38000H-BFFFH16K11Y3*IC4C000H-FFFFH16K（1）MCS—51對外部數(shù)據(jù)存貯器的操作指令MOVXA，@RiMOVX@Ri，AMOVXA，@DPTRMOVX@DPTR，A只能尋址較小的外部數(shù)據(jù)存貯器空間能對64KB的外部數(shù)據(jù)存貯器空間尋址注意：（2）由于89C51采用不同的控制信號和指令，盡管ROM與RAM的地址是重疊的，也不會發(fā)生混亂。

片外數(shù)據(jù)存儲器RAM的讀和寫由89C51的RD（P3.7）和WR（P3.6）信號控制，而片外程序存儲器EPROM的輸出允許端（OE）由89C51的程序存儲器讀選通信號PSEN控制。四、綜合擴展

采用線選法擴展2片8KB的RAM和2片8KB的EPROM。RAM選6264，EPROM選2764。地址分配P2.6P2.5選中芯片地址范圍存儲容量

10IC1C000H-DFFFH8K01IC2A000H-BFFFH8K10IC3C000H-DFFFH8K

01IC4A000H-BFFFH8K

采用譯碼器法擴展2片8KBEPROM，2片8KBRAM。EPROM選用2764，RAM選用6264。地址分配P2.7P2.6P2.5選中芯片地址范圍存儲容量

010IC10000H-1FFFH8K001IC22000H-3FFFH8K010IC34000H-5FFFH8K

0

01IC46000H-7FFFH8K例將程序存儲器中以TAB為首址的32個單元的內(nèi)容依次傳送到外部RAM以7000H為首地址的區(qū)域去。

MOV P2,#70HMOV DPTR,#TABMOV R0,#0AGIN: MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOVX @R0,A INC R0 CJNE R0,#32,AGINHERE: SJMP HERETAB: DB……五、ATMEL89C51單片機的片內(nèi)閃爍存儲器

89C51片內(nèi)閃爍存儲器的主要性能：（1）片內(nèi)有4KB可在線重復(fù)編程的閃爍存儲器 （FlashMemory）。（2）存儲器可循環(huán)寫入/擦除10000次。（3）存儲器數(shù)據(jù)保存時間為10年。（4）寬工作電壓范圍：