典型外部RAM如ROM的使用

./第一章典型外部RAM如ROM的使用1.1實例功能在上面的例子中,都是基于最小單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行電力設(shè)計和軟件編程的,該體統(tǒng)的單片機(jī)89C511中包含了片的RAM和ROM。然而在很多的場合中,51單片機(jī)自身的存儲器和I/0口資源不能滿足系統(tǒng)設(shè)計的需要,這時就要進(jìn)行系統(tǒng)的擴(kuò)展。在本例中,將結(jié)合片外ROM和RAM的典型芯片的應(yīng)用,說明如何擴(kuò)展單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器。本例中的三個功能模塊如下：1、單片機(jī)系統(tǒng)：擴(kuò)展單片機(jī)的存儲器,實現(xiàn)片外存儲器的訪問。2、外圍電路：分為三個容。首先是用地址鎖存器完成單片機(jī)系統(tǒng)總線的擴(kuò)展,其次是擴(kuò)展片外ROM器件,最后擴(kuò)展片外RAM器件。3、C51程序：用C51完成對片外存儲器的讀寫。本例的目的在于掌握如下容：1、了解單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)。2、掌握片外ROM/RAM的概念和典型器件。3、掌握片外ROM/RAM和單片機(jī)的電路連接和編程。1.2器件和原理1、什么是單片機(jī)的三總線單片機(jī)的三總線指的的是數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)總線用來傳送指令和數(shù)據(jù)信息。P0口兼做數(shù)據(jù)總線DB0-DB7。地址線：用來指定數(shù)據(jù)存儲單元的地址分配信號線。在8051單片機(jī)中,提供了引腳ALE,在ALE為有效高電平時,在P0口上輸出的是地址信息,A7-A0.另外,P2口可以輸出高8位的A15-A8,所以對外16位地址總線由P2口和P0口鎖存器構(gòu)成?？刂凭€：8051系列中引腳的輸出控制線,如讀寫信號線、PSEN、ALE以及輸入控制信號線,如EA、RST、T0、T1等構(gòu)成了外部的控制總線。2、如何實現(xiàn)外部總線的擴(kuò)展由于大農(nóng)機(jī)的輸入/輸出引腳有限,一般的,我們采用地址鎖存器進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)總線的擴(kuò)展。常用的單片機(jī)地址鎖存器芯片有74LS373、8282、74LS273等。74LS373是帶三態(tài)輸出的八位寄存器。當(dāng)三態(tài)門OE為有效低電平,使能端 G為有效高電平時,輸出跟隨輸入變化；當(dāng)G端由高變低時,輸出端八位信息被所存〔即保留原有信息,直到G端再次有效為止。1、什么是片外ROM片外的ROM直接掛在外部系統(tǒng)的總線上,至于ROM的選通操作,需要有控制信號和片選信號確定。外部程序存儲器的讀信號為PSEN。單片機(jī)外ROM芯片的種類型號非常多。例如27256、27128、2764、2732、27512等。這里,以2764作為典型芯片加以介紹。這一系列的片外ROM中,芯片的型號的高兩位表示的是EPROM<編程后,其容可用紫外線擦除,用戶可以反復(fù)的使用,故特別適用于開發(fā)過程>,低兩位數(shù)表示存儲容量的Kbit值。例如2764表示的就是64K個存儲位的EPROM.在2764中主要的有7種功能的引腳：*Vcc：電源電壓,+5V。*GND：接地。*A0-A12：地址線。D0-D7：數(shù)據(jù)線。*OE：片輸出允許,單片機(jī)的讀信號線。*CE片選信號引腳,由地址線譯碼器或單線選通。2、單片機(jī)和外ROM如何連接。圖中的P2口和2764的高八位地址線以及片選信號CE連接；P0口經(jīng)過地址鎖存器輸出的地址線和2764的低八位地址線相連,同時P0口又與EPROM的數(shù)據(jù)線相連。單片機(jī)的ALE連接地址鎖存器的控制端；PSEN連接2764的輸出允許OE端。同時P2口和2764的高8位地址線以及片選信號CE相連。3、片外RAM〔1什么是片外RAM隨機(jī)存儲器〔RAM是用來存放程序運(yùn)行時的工作變量和數(shù)據(jù)的存儲器。由于RAM的制作工藝復(fù)雜,價格比ROM高的多,所以單片機(jī)的部RAM非常寶貴,通常僅有幾十到幾百個字節(jié)。RAM的容是易失性,掉電后會丟失。EEPROM和flash型的數(shù)據(jù)存儲器,方便用戶存放不經(jīng)常改變的數(shù)據(jù)及其他重要信息。單片機(jī)通常還有特殊寄存器和通用寄存器,他們是單片機(jī)中存取速度最快的存儲器,但通常存儲空間很小。單片機(jī)的讀信號和外部RAM的輸出允許信號引腳相連,寫信號和外部RAM的寫信號相連。外部RAM的片選信號與外部的I/O斷開片選信號統(tǒng)一由譯碼產(chǎn)生。部分型號：6116〔2K、6264〔8K、62256〔32K等。一6264為例：6264是8K*8的SRAM芯片,其主要有六種功能*WE:寫允許引腳,低電平有效。*A0-A9：地址線。*D0-D7:數(shù)據(jù)線。*OE：片輸出允許,低電平有效。*CS1片信號引腳,低電平有效。*CS2：片選信號引腳,高電平有效?！?單片機(jī)和片外RAM如何連接。以6264為例。圖中的P2口和6264的高八位地址線以及片選信號CE相連。P0口經(jīng)過地址鎖存器輸出的地址線和6264的低八位地址相連,同時P0口又與EPROM的數(shù)據(jù)線相連。1.3電路分別給出2764和6264與單片機(jī)的連接。如圖可見,單片機(jī)的P0口與地址鎖存器74LS373相連,而地址鎖存器74LS373通過輸出的地址線和2764的低八位地址線〔A0-A7相連,同時P0口又與EPROM的數(shù)據(jù)線〔D0-D7相連。單片機(jī)的ALE〔30端口連接地址鎖存器的控制端〔CLK；PSEN〔單片機(jī)29端口連接2764的輸出允許OE端。1.ROM--2764現(xiàn)具體分析如下：ROM連接的電路原理和器件選擇*8051：單片機(jī),*OSC:晶振,在本例中選擇6MHz的立式晶振。*74LS373：地址鎖存器,擴(kuò)展單片機(jī)的系統(tǒng)總線,連接單片機(jī)和2764。*2764：8KB的片外EPROM。連接的地址分配和連接*2764的A0-A7〔地址線：與地址所存其的Q0-Q7,相連,對應(yīng)單片機(jī)的低8位地址〔通過P0口*2764的A8-A12:和單片機(jī)的P2.0-P2.4相連,是高5位的地址線。*D0-D7：單片機(jī)的八位數(shù)據(jù)線〔通過P0口8位,和4LS373、2764的8位數(shù)據(jù)總線相連。*PSEN〔單片機(jī)29端口:單片機(jī)的片外ROM的讀信號,和2764的OE使能端相連。*ALE〔單片機(jī)30端口：單片機(jī)的鎖存信號線,和74LS373的地址所存段允許引腳相連。2.RAM6264具體分析如下：*8051：單片機(jī),部不含ROM。*OSC：晶振,在本例中選擇6MHz的立式晶振。*74LS373：地址鎖存器,擴(kuò)展單片機(jī)的系統(tǒng)總線,連接單片機(jī)和2764.〔片外ROM*6264：8KB的片外SRAM.具體的連接方式：*6264的A0-A7：與地址寄存器的Q0-Q7相連,對應(yīng)單片機(jī)的低8位地址?！餐ㄟ^P0口*6264的A8-A12：和單片機(jī)的P2.0—P2.4相連,是高5為的地址線。*D0—D7：單片機(jī)的8位數(shù)據(jù)總線,和74LS373、2764〔片外ROM的8位數(shù)據(jù)總線相連.*P2.5：單片機(jī)對6264的片選信號線引腳,對應(yīng)6264的CS1引腳。*ALE:單片機(jī)的鎖存信號線,和74LS373的地址鎖存允許引腳相連。知識拓展：1、復(fù)位電路：分析：此圖既為上電復(fù)位,又為手動復(fù)位。*上電復(fù)位：上電產(chǎn)生高電位而復(fù)位。當(dāng)上電時,由于電容的充放電而產(chǎn)生高電位,即是RC電路的充放電而持續(xù)一定的時間,產(chǎn)生了,兩個機(jī)器周期以上的高電平。只要時間能夠持續(xù)兩個機(jī)器周期即可。*手動復(fù)位：按鍵以后可以提供高電平,如此進(jìn)行復(fù)位。在8051單片機(jī)中RST引腳〔為單片機(jī)的第9管腳輸入兩個周期以上的高電平,單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位并不影響片RAM,同時PC指向0000H。2.CPU時序的基本概念：*振蕩周期：是指單片機(jī)提供定時信號的信號源的周期?！踩缇д?時鐘周期：又稱狀態(tài)周期S,是振蕩周期的兩倍。*機(jī)器周期：一般講完成一項基本操作〔如取指令、存儲器讀、存儲器寫需要的的時間成為機(jī)器周期。8051單片機(jī)的一個機(jī)器周期是有6個狀態(tài)組成,對應(yīng)的是6個時鐘周期,或者12個狀態(tài)周期。3、晶振*起振電容的作用晶振產(chǎn)生正弦波信號,加點(diǎn)時,當(dāng)晶振沒有完成起振是,由于但榮的存在有充放電的情況,這樣繼續(xù)讓晶振起振。*引腳XTAL1和XTAL2分別為單片機(jī)的19和18管腳,這兩個引腳分別是8051單片機(jī)部搞增益反相放大器的輸入端和輸出端,在兩引腳間接入晶振就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器。這種方式為部振蕩,其振蕩頻率為晶體固有的頻率。如上兩圖。8051也可用外部振蕩脈沖信號,即使用外部振蕩器,這時將由XTAL2<18管腳>端輸入,XATL2端接地。直接送至部時鐘電路。因為XTAL2的邏輯電平與TTL電平不兼容,所以應(yīng)該加上一個上拉電阻〔5.1K歐,以達(dá)到電平匹配,但是對于CHMOS單片機(jī)來說,外部脈沖信號須直接從XTAL1端輸入〔不加上拉電阻,XTAL2懸空。*TTL電平與邏輯電平的區(qū)別TTL電平：輸出高電平>2.4V,輸出低電平<0.4V。在室溫下,一般輸出高電平是3.5V,輸出低電平是0.2。最小輸入高電平和低電平：輸入高電平>=2.0V,輸入低電平<=0.8V,,噪聲容限是0.4V。CMOS電平：即邏輯電平,電源接近于電源電壓,0邏輯電平接近于0V。而且有很寬的噪聲容限。電平轉(zhuǎn)換電路：因為TLL電平和邏輯電平的高低電平不一樣〔TTL<=5V,CMOS>=3.3V,所以互相連接時需要電平的轉(zhuǎn)換：就是用電阻對電平分壓。TTL和邏輯電路的比較：TTL電路使電流控制器件,而CMOS電路使電源控制器件；TTL電路的速度快,傳輸時間短〔5-10ns,但是功耗大。CMOs電路的速度慢,傳輸時間長〔25-50ns,但功耗低。CMOS電路本身的功耗與輸入信號的脈沖有關(guān),頻率越高,芯片集越熱,這是正?，F(xiàn)象。1.4程序設(shè)計一般的C51編譯器是完全支持8051單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)的,可以完全訪問硬件系統(tǒng)所有部分。變量的存儲類型和51單片機(jī)實際存儲空間的對應(yīng)關(guān)系如下圖：使用data、bdata定義變量時,他們定位在單片機(jī)的片數(shù)據(jù)存儲區(qū)。這個存儲區(qū)的大小根據(jù)51單片機(jī)的型號不同,長度分別有64、128、256、和512字節(jié)之分。但使用xdata存儲類型定義變量時,他們定位在單片機(jī)的片外數(shù)據(jù)存儲區(qū),該空間位于本例的片外RAM芯片6764中,最大的尋址圍為64K。綜上所述,當(dāng)我們需要定義