(人教部編版)七年級安史之亂與唐朝衰亡

8單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)8單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)8單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)第8章單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)系統(tǒng)接口技術(shù)概述存儲器擴(kuò)展技術(shù)輸入輸出（I/O）和中斷擴(kuò)展技術(shù)返回2單片機(jī)與片外并行器件接口設(shè)計(jì)有兩個(gè)任務(wù)：硬件電路連接和軟件編程硬件接口就是解決三種總線的連接：1）數(shù)據(jù)總線：片外器件的數(shù)據(jù)總線寬度不超過8位時(shí)，直接與單片機(jī)相連即可；大于8位時(shí)，需要分時(shí)來存取。2）地址總線：先對片外器件分配地址，然后進(jìn)行相應(yīng)的硬件連接。3）控制總線：根據(jù)片外器件工作的定時(shí)邏輯，利用單片機(jī)控制信號以及與I/O口線的組合，完成對器件的控制和讀寫操作。返回MCS-51單片機(jī)并行接口基本方法

ALE,PSEN,EA,RD、WR38單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)8單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)8單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)第8章單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)

系統(tǒng)接口技術(shù)概述存儲器擴(kuò)展技術(shù)輸入輸出（I/O）和中斷擴(kuò)展技術(shù)返回2第8章單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)系統(tǒng)接口技術(shù)概述返回2(人教部編版)七年級安史之亂與唐朝衰亡ppt(人教部編版)七年級安史之亂與唐朝衰亡ppt(人教部編版)七年級安史之亂與唐朝衰亡ppt80C51系列單片微機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)680C51系列單片微機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)6單片機(jī)控制信號線ALE輸出，地址鎖存，鎖存P0口輸出的低8位地址信號PSEN輸出，程序存儲器選通允許EA輸入，外部訪問，選擇片內(nèi)或片外程序存儲器RD、WR輸出，讀/寫，用于訪問片外數(shù)據(jù)存儲器的讀寫控制77常用的串行總線有Motorola公司的SPI（SerialPeripheralInterface）總線Philips公司的I2C（Inter-IntegratedCircuit）NationalSemiconductor公司的MICROWIRE總線現(xiàn)場總線CAN（ControllerAreaNetwork）總線等。串行總線的類型

返回8常用的串行總線有串行總線的類型返回8SPI總線接口

返回

SPI三線總線結(jié)構(gòu)是一個(gè)同步外圍接口，允許MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信。①全雙工、三線同步傳送；

②主、從機(jī)工作方式；

③可程控的主機(jī)位傳送頻率、時(shí)鐘極性和相位；

④發(fā)送完成中斷標(biāo)志；

⑤寫沖突保護(hù)標(biāo)志。按要求連接SCLK、MOSI/MISO、SS三根線，即可通過SPI擴(kuò)展各種I/O功能

9SPI總線接口返回SPI三線總線結(jié)構(gòu)是一個(gè)同步①串行數(shù)據(jù)線（MISO、MOSI）

1.主機(jī)輸入／從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線（MISO）和主機(jī)輸出／從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線（MOSI），用于串行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

2.數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)．先傳送MSB（高位），后傳送LSB（低位）。

3.在SPI設(shè)置為主機(jī)方式時(shí)，MISO線是從機(jī)數(shù)據(jù)輸入線，MOSI是主機(jī)數(shù)據(jù)輸出線；

4.在SPI設(shè)置為從機(jī)方式時(shí)，MISO線是從機(jī)數(shù)據(jù)輸出線，MOSI是從機(jī)數(shù)據(jù)輸入線。SPI總線引腳描述10①串行數(shù)據(jù)線（MISO、MOSI）SPI總線引腳描述10②串行時(shí)鐘線（SCLK）

1.用于同步從MISO和MOSI引腳輸入和輸出數(shù)據(jù)的傳送。

2.在SPI設(shè)置為主機(jī)方式時(shí)SCLK為輸出；

3.在SPI設(shè)置為從機(jī)方式時(shí)，SCLK為輸入。

4.在SPI設(shè)置為主機(jī)方式時(shí)，主機(jī)啟動一次傳送時(shí)，自動在SCLK腳產(chǎn)生8個(gè)時(shí)鐘周期。主機(jī)和從機(jī)SPI器件中．在SCLK信號的一個(gè)跳變時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)移位，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后的另一個(gè)跳變時(shí)進(jìn)行采樣。11②串行時(shí)鐘線（SCLK）11③從機(jī)選擇輸入（SS）

1.在從機(jī)方式時(shí)，輸入端，用于使能SPI從機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；

2.在主機(jī)方式時(shí)，一般由外部置為高電平。

3.通過SPI可以擴(kuò)展各種I/O功能，包括：A／D、D／A、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、RAM、EEPROM及并行輸入／輸出接口等。12③從機(jī)選擇輸入（SS）12單片機(jī)的SPI總線接口利用單片機(jī)方式0實(shí)現(xiàn)簡化的SPI同步串行通信功能，RXD（P3.1）作為MOSI/MISO，TXD（P3.0）作為SCLK特點(diǎn)：1.SCLK極性和相位關(guān)系固定，傳送速率固定，不能編程改變2.無從機(jī)選擇輸入（SS）端3.輸入輸出同一條線用軟件設(shè)置數(shù)據(jù)傳送方向4.傳送數(shù)據(jù)位的順序先低位，后高位。13單片機(jī)的SPI總線接口利用單片機(jī)方式0實(shí)現(xiàn)簡化的SPI同步串I2C總線接口

返回1.I2C總線是兩線協(xié)議，在器件之間使用兩根信號線（SDA和SCL）進(jìn)行信息串行傳送，并允許若干兼容器件共享。2.SDA線稱為串行數(shù)據(jù)線，傳輸雙向的數(shù)據(jù)；SCL線稱為串行時(shí)鐘線，傳輸時(shí)鐘信號，用來同步串行數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)。3.I2C總線上的數(shù)據(jù)傳送速率可達(dá)100kb/s以上。14I2C總線接口返回1.I2C總線是兩線協(xié)議，在器件之I2C總線返回開漏結(jié)構(gòu)15I2C總線返回開漏結(jié)構(gòu)15掛接在I2C總線上的器件，根據(jù)其功能可分為兩種：主控器件和從控器件。主控器件：控制總線存取，產(chǎn)生串行時(shí)鐘（SCL）信號，并產(chǎn)生啟動傳送及結(jié)束傳送的器件，總線必須由一個(gè)主控器件控制。主控器件一般稱主器件。

從控器件：在總線上被主控器件尋址的器件，它們根據(jù)主控器件的命令來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。從控器件一般稱從器件。在由若干器件所組成的I2C總線系統(tǒng)中，可能存在多個(gè)主器件。因此，I2C總線系統(tǒng)是一允許多主的系統(tǒng)。系統(tǒng)中的某一器件來說，有四種可能的工作方式：主發(fā)送方式、主接收式、從發(fā)送方式和從接收方式。16掛接在I2C總線上的器件，根據(jù)其功能可分為兩種：16I2C總線實(shí)現(xiàn)的主要功能

返回

①在主控器件和從控器件之間雙向傳送數(shù)據(jù)；

②構(gòu)成無中央主控器件的多主總線；

③多主傳送時(shí)，不發(fā)生錯(cuò)誤；

④數(shù)據(jù)傳送可以使用不同的位速率；

⑤串行時(shí)鐘作為交接信號。17I2C總線實(shí)現(xiàn)的主要功能返回①在主控器件和主器件用于啟動總線上傳送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生時(shí)鐘以開放傳送的器件，此時(shí)被尋址的器件為從器件。當(dāng)總線空閑時(shí)，SDA和SCL均為高電平。僅在總線空閑時(shí)，才能開始數(shù)據(jù)傳輸。每次數(shù)據(jù)傳送由起始信號啟動，由停止信號終止I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

返回總線不忙開始數(shù)據(jù)傳送停止數(shù)據(jù)傳送18主器件用于啟動總線上傳送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生時(shí)鐘以開放傳送的器件，此時(shí)總線上傳送的數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位，高位在先。主器件發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)為從地址，其中高7位為器件地址的片選信號，最低位是決定數(shù)據(jù)傳送方向的方向位，=1表示主器件讀，=0表示寫。從器件每收到一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，必須返回1個(gè)低電平應(yīng)答信號（Acknowledge），表示為ACK或A=0；I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

返回19總線上傳送的數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位，高位在先。I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸主器件在收到從器件發(fā)送的每個(gè)字節(jié)之后，也必須產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號。在執(zhí)行讀操作、接收最后一個(gè)字節(jié)后，主接收器不發(fā)送ACK=0，而是發(fā)一個(gè)高電平信號，表示為NOACK，此時(shí)，從發(fā)送器讓出SDA線，使其成為高電平，以使主器件發(fā)送停止條件。SDA線上會發(fā)生競爭現(xiàn)象，總線競爭可能在地址或數(shù)據(jù)位上進(jìn)行，總線控制完全由競爭的主器件送出的地址和數(shù)據(jù)決定。I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

返回20主器件在收到從器件發(fā)送的每個(gè)字節(jié)之后，也必須產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號SPI和I2C總線的比較21SPI和I2C總線的比較21SPI和I2C總線使用時(shí)各有所長。二線產(chǎn)品用于要求I2C總線、抗噪聲性能、微控制器的I/O口線受限制的場合，或要求一條指令將多個(gè)字節(jié)存入寫緩沖器的場合。 三線總線SPI規(guī)程適用于高時(shí)鐘頻率要求，或×I6位數(shù)據(jù)寬度的應(yīng)用場合。 二種串行通信總線都采用單電源(2～2.5V)供電，都具有低電流、低功耗、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。22SPI和I2C總線使用時(shí)各有所長。22

I2C總線可十分方便地用來構(gòu)成由單片機(jī)和外圍器件組成的單片機(jī)系統(tǒng)，器件間總線簡單，可擴(kuò)展性好。在集成了I2C總線的單片機(jī)中，可以直接用I2C總線來進(jìn)行系統(tǒng)的串行擴(kuò)展；對于MCS-51系列單片機(jī)，大多數(shù)沒有I2C總線接口功能，可采用軟件模擬雙向數(shù)據(jù)傳送協(xié)議的方法，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的串行擴(kuò)展?；贗2C總線的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單主結(jié)構(gòu)占絕大多數(shù)，沒有總線競爭與同步問題，只有作為主器件的單片機(jī)對I2C總線器件的讀/寫操作單片機(jī)的I2C總線接口

23I2C總線可十分方便地用來構(gòu)成由單片機(jī)和外圍器件組成的單片通常把半導(dǎo)體存儲器分為易失性存儲器和非易失性存儲器

1）EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableROM）或E2PROM：電可擦除可編程ROM。2）FlashMemory：Intel和Toshiba公司20世紀(jì)80年代首先推出的可快速擦寫ROM。3）BBSRAM（BatteryBackedSRAM）：DallasSemiconductor公司的電池后備供電的靜態(tài)存儲器，掉電后信息可保存10年。4）FRAM（FerroelectricRAM）：Ramtron公司研制的鐵電存儲器。（100億—1億億次寫）存儲器擴(kuò)展技術(shù)

24通常把半導(dǎo)體存儲器分為易失性存儲器和非易失性存儲器存儲器1）集成度不斷提高、容量不斷增大。基于亞微米級工藝的DRAM芯片容量已達(dá)到Gbit數(shù)量級。2）存取速度不斷提高。一般把存取時(shí)間小于35ns的存儲器稱為高速存儲器，目前SRAM的存取時(shí)間可達(dá)到1ns。3）低電壓和低功耗。低電壓存儲器采用的工作電壓有3～3.3V、2.5V、1.5～1.8V甚至低于1V。4）存儲器帶有串行總線接口，可大大減少芯片間接線。存儲器發(fā)展趨勢

251）集成度不斷提高、容量不斷增大?；趤單⒚准壒に嚨腄RAM按照總線連接方式，MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展存儲器可分為并行擴(kuò)展和串行擴(kuò)展。基本方法是：按照單片機(jī)和不同存儲器芯片的時(shí)序，來完成硬件連接和軟件編程。存儲器的基本操作控制包括片選控制和讀寫操作控制。

存儲器擴(kuò)展的基本方法

26按照總線連接方式，MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展存儲器可分為并行擴(kuò)展串行接口擴(kuò)展時(shí)，通常采用I/O口來選擇相應(yīng)的存儲器，地址信息包含在串行協(xié)議中。采用并行接口時(shí)，片選的方法有①線選法：如果芯片數(shù)較少，只需要用單片機(jī)的高位地址線分別接到各個(gè)芯片的片選端即可。這樣不需另加電路，但地址空間可能是不連續(xù)的。②譯碼選通法：在擴(kuò)展芯片數(shù)目較多或要求連續(xù)的地址空間時(shí)，采用譯碼器來譯碼產(chǎn)生片選信號。單片機(jī)并行擴(kuò)展時(shí)，高位地址線可能有空閑（P2口高位），但已不適宜簡單地作I/O線使用。存儲器片選控制

27串行接口擴(kuò)展時(shí)，通常采用I/O口來選擇相應(yīng)的存儲器，地址信息擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲器的電路

28擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲器的電路28擴(kuò)展片外程序存儲器的電路

29擴(kuò)展片外程序存儲器的電路29擴(kuò)展片外程序和數(shù)據(jù)存儲器30擴(kuò)展片外程序和數(shù)據(jù)存儲器30采用串行擴(kuò)展16kB存儲器

利用軟件方真實(shí)現(xiàn)I2C可掛接8片F(xiàn)M24C64是采用先進(jìn)的鐵電技術(shù)制造的非易失性高速寫，高擦寫次數(shù)31采用串行擴(kuò)展16kB存儲器利用軟件方真實(shí)現(xiàn)I2C可掛接8片對輸入/輸出口功能的擴(kuò)展，可以利用簡單的TTL電路或MOS電路，也可以使用結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的可編程接口芯片。TTL電路有54系列軍品級器件、民品74LS系列；MOS中常用CMOS電路，如74HC系列。典型的可編程接口器件是Intel公司及其兼容的接口芯片：可編程并行接口（8155、8255）、可編程通用同步/異步通信接口（8251）、可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（8253）、可編程中斷控制器（8259）及可編程鍵盤顯示接口（8279）等。并行擴(kuò)展I/O接口

32對輸入/輸出口功能的擴(kuò)展，可以利用簡單的TTL電路或MOS電I/O口與片外RAM統(tǒng)一編址

把擴(kuò)展的I/O口掛接在片外數(shù)據(jù)存儲器空間，因而，I/O口的輸入、輸出指令也就是片外數(shù)據(jù)存儲器的讀/寫指令。其特點(diǎn)為：數(shù)據(jù)傳輸利用的是P0口，因此擴(kuò)展接口均是8位口，傳輸數(shù)據(jù)簡便33I/O口與片外RAM統(tǒng)一編址把擴(kuò)展的I/O口利用I/O口線來選擇I/O和存儲器

采用此方法一般是通過MCS-51單片機(jī)P1口的I/O口線來選擇外部I/O或RAM。雖然CPU的地址、數(shù)據(jù)和讀寫信號對于I/O和RAM是等同的，但通過P1口線狀態(tài)的不同可以把二者區(qū)分開來。34利用I/O口線來選擇I/O和存儲器采用此方法一般是通過

串行接口有多種總線和豐富的接口芯片，以PHILIPS公司I2C總線8位遠(yuǎn)程I/O擴(kuò)展器PCF8574為例，說明I2C總線擴(kuò)展I/O接口的方法。串行擴(kuò)展I/O接口

35串行接口有多種總線和豐富的接口芯片，以PHILIPS公循環(huán)掃描程序調(diào)開始條件10.調(diào)開始2.設(shè)置8574讀方式11.設(shè)置8574寫方式3.調(diào)主器件發(fā)控制字節(jié)12.調(diào)主器件發(fā)控制字節(jié)4.調(diào)檢查應(yīng)答位13.調(diào)檢查應(yīng)答位5.有錯(cuò)，轉(zhuǎn)處理錯(cuò)14.有錯(cuò)，轉(zhuǎn)處理錯(cuò)6.調(diào)讀開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)15.取出數(shù)據(jù)低4位7.暫存16.調(diào)主器件發(fā)數(shù)據(jù)字節(jié)8.讀結(jié)束，主器件發(fā)NOACK17.有錯(cuò)，轉(zhuǎn)處理錯(cuò)9.調(diào)停止條件18.調(diào)停止條件

19.循環(huán)36循環(huán)掃描程序36

當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)外部中斷源超過2個(gè)時(shí)，可以利用82C59中斷控制器來擴(kuò)展，或?qū)⑦@些外部中斷源利用OC門進(jìn)行“線或”