单片机并行存储器扩展--第6章.

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1、第6章 单片机并行存储器扩展 教学基本要求： （1）了解单片机系统并行扩展结构及扩展内容； （2）熟悉常用存储器芯片、译码芯片的引脚功能及真值表； （3）熟悉线选法和译码法两种编址方法； （4）掌握单片机片外并行三总线的构造方法； （5）掌握单片、多片存储器芯片扩展的方法； 教学重点： （1）单片程序存储器的扩展方法； （2）单片数据存储器的扩展方法； （3）程序存储器、数据存储器同时扩展的方法； 教学难点： （1）扩展的存储器芯片片内存储单元的地址范围分析； 6.1 单片机并行外扩展系统 单片机芯片内虽然含有CPU、ROM、RAM、T/C及I/O口等，但其 内部资源毕竟有限。在实际应用中，大

2、多数情况下，光靠片内资 源是不够的。因此，需要对单片机进行资源性扩展，而最主要的 是存储器扩展和I/O口扩展。 6.1.1 单片机并行扩展总线 （1）系统总线 总线总线 ：指连连接计算机各部件的一组组公共信号线线。 （a）地址总线总线 （Address Bus）AB 1）用于传传送单单片机送出的地址信号，选择选择 存储储器单单元， I/O口等； 2）具有单单向性； 3）地址总线总线 的数目决定可直接访问访问 的存储单储单 元数目。 例：n位地址线，即可访问2n个存储单元。 （b）数据总线总线 （Data Bus）DB 1）用于在单单片机与存储储器之间间或单单片机与I/O端口之间间 传传 送数据

3、。 2）具有双向性。 3）总线总线 位数决定于单单片机内CPU的字长长。 MCS-51单片机是8位字长，因此，其数据总线也是8位。 （c）控制总线总线 （Control Bus）CB 1）一组组控制信号线线。 2）对某一控制信号线而言，具有单向性；对对于不同的控 制信号线线而言，具有双向性。 （2）总线构造（总线扩展） （a）数据总线总线 （D07） P0口：P0.0P0.7（D0D7）； （b）地址总线总线 （A015） P0口：P0.0P0.7（A0A7）P2口：P2.0P2.7（A8A15） （c）控制总线总线 ALE：地址锁锁存选选通信号，实现实现 低8位地址（A0A7）的锁锁 存。

4、/PSEN：扩扩展程序存储储器的读选读选 通信号。 /EA：内外程序存储储器的选择选择 信号。 /RD：扩扩展数据存储储器和I/O端口的读选读选 通信号。 /WR：扩扩展数据存储储器和I/O端口的写选选通信号。 6.1.2 并行扩展系统的I/O编址和芯片选取 1、单片机外扩地址空间 单单片机的外扩扩地址空间间，与它的存储储器系统统有关。 2、片选技术 单片机片内存储单元和4个I/O口系统已经编编址，因此，只有外 扩的存储器和I/O口才存在编编址和片选选问题。 注意：以外扩存储器来讲解编址和片选技术 所谓谓扩展存储储器编编址，即使用系统统提供的地址线线，通过过适当 地连连接，达到一个编编址唯一地

5、对应对应 存储储器中一个存储单储单 元的目的 。 由于扩展存储储器往往是由多片存储器芯片组成，而一个存储器 芯片内部又有众多的存储单元，因此，扩展存储器编址应分两个层层 次：即芯片的选择选择 及芯片内部存储单储单 元的选择选择 。 （a）芯片内部存储单储单 元的编编址： 由芯片内的译码电路完成，只需将存储芯片的地址引脚与相 应的系统地址线直接连接。 （b）芯片的选择： 每个存储芯片都有片选信号引脚，因此，芯片选择的实质 就是如何产生芯片的片选信号。通常采用剩余的高位地址线作 为存储芯片的片选信号。 存储器扩展的编址技术 存储器扩展时，一般使用线选法和译码法两种编址方法： （a）线选法 1）直接

6、以系统的地址线作为存储芯片的片选信号。 2）连接方式：把用到的地址线与芯片片选端直接连接。 3）优点：简单。 4）缺点：扩展存储空间容量小，且断续、有重叠现象。 假定单片机系统分别扩展了程序存储器芯片2716、 数据存储器芯片6116、并行接口芯片8255、键盘/显示 器接口芯片8279和D/A转换芯片0832，则采用线选法寻 址的扩展片选连接下图所示。 （b）译码法 1）使用译码译码 器对对系统统高位地址进进行译码译码 ，以译码译码 器输输出 作为为存储芯片的片选选信号。 2）两种方式：局部译码法和全部译码法。 3）优点：能有效利用存储空间。 4）常用译码芯片：74LS139（双24）、74

7、LS138（38） 74LS138的引脚图： 74LS138引脚功能：/E1、/E2、E3为使能端； A、B、C译码译码 信号输入端； Y7Y0译码译码 输出信号端，低电平有效 。 74LS138的真值表： A 1 B 2 C 3 E1 4 E2 5 E3 6 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 74LS138 返回 返回 使能端输输出端 使能选择选择Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 E3/E2/E1CBA 10000001111111 10000110111111 10001011011111 10001111101111 100100

8、11110111 10010111111011 10011011111101 10011111111110 0111111111 1111111111 1111111111 74LS138真值表 返回 以译码法寻址的系统扩展片选连接示意如下图所示。 6.2 存储器分类 6.2.1 只读存储器 根据对ROM编程方式的不同， ROM分为以下五种。 （1）掩膜ROM（mask ROM）：由厂家在芯片生产过程中实现编程 。 （2）可编程ROM（PROM）（otpROM）：用户只能编程一次。 （3）紫外线擦除可改写ROM（EPROM）：用户能编程多次。 典型芯片：INTEL 2716（2K8）、2732

9、（4K8）、 2764（8K8）、27128（16K8）、27256（32K8） （4）电擦除可改写ROM（EEPROM）：用户能编程多次。 典型芯片： INTEL 28C16、28C17、28C18 （5）闪速存储器（Flash ROM） 闪速存储器全称为快闪可编程/擦除只读存储器，简称闪 速存储器。 6.2.2 读/写存储器 在单片机系统中，数据存储器用于存放可随时修改 的数据。数据存储器扩展使用随机存储器芯片，随机 存储器(Random Access Memory）简称RAM。 对RAM可以进行读/写两种操作，但RAM是易失性存 储器，断电后所存信息消失。 按工作方式，RAM又分为静态(

10、SRAM)和动态(DRAM) 两种。 6.3.1 程序存储器并行扩展 下面以INTEL 2716为为例进行说明 （1）2716引脚及功能 A10A0：11位地址线 O7O0：8位数据引脚 /CE（PGM）：双重功能控制线线 /CE：片选，低电平有效。 /OE：输输出信号允许许，当/OE=0时有效。 Vpp：编程电源 当芯片编编程时时，该该端加25 V编编程电压电压 ；当使用时时，该该 端加+5 V电电源。 6.3 存储器并行扩展 （2）2716的工作方式 （a）读读方式： （b）未选选中方式： （c）编编程方式： （d）程序检验检验 方式： （e）编编程禁止: 引脚 方式 /CE/PGM/OE

11、VPPO7 O0 读读出低低+5V程序读读出 未选选中高+5V高阻 编编程正脉冲高+25V程序写入 程序检验检验低低+25V程序读读出 编编程禁止低高+25V高阻 程序存储器扩展举例 （1）单片程序存储器扩展 例：80C51单片机需要扩展2KB的外部ROM，采用Intel 2716芯片。 解：Intel 2716芯片具有2KB的存储单元，因此，2716芯片内部存 储单元的寻址需要11根地址线（A0A10）（211=2KB）。 （a）80C51单片机的片外三总线与2716芯片的连接 数据总线（D0D7）：P0.07O0O7； 地址总线（A0A7）：P0.07（经74LS373输出） A0A7 （

12、A8A10）： P2.02 A8A10 片选线：P2.7 /CE 控制总线：/PSEN /OE /EA “+5V” （b）存储映像分析 所谓存储器的存储映像分析就是指如何确定扩展存储器芯片 内存储单元的地址范围（最低地址最高地址）。 上述三总线的连接过程中，地址总线只需11根（A0A10） ，占据了P0口的8根口线（P0.07）和P2口的3根口线（P2.02 ），片选线占据了P2口的1根口线（ P2.7）。因此，P2口还剩4根 口线（P2.36），一般来说其状态是任意的。为了便于存储映像 分析，通常假设没有用到的高位地址线A11A14（P2.36）处 于一种确定状态（例如：全部为“0”状态），

13、则扩展的程序存储 器芯片Intel 2716的地址范围分析如表所示： 如果没有用到的高位地址线A11A14（P2.36）全部为 “1”状态，则扩展的程序存储器芯片2716的地址范围分析如表所 示： 由此可见，当没有用到的高位地址线A11A14（P2.36） 从00001111变化时，Intel 2716的地址范围有16个，具有重叠 性。 思考题： 1）如果片选信号采用P2.6，没有用到的高位地址线的状态全部 为“0”，应如何连线，其地址范围是多少？ 2）如果片选信号采用P2.7，没有用到的高位地址线的状态全部 为“0”，应如何连线，其地址范围是多少： （2）多片程序存储器扩展 例：80C51单

14、片机需要扩展16KB的外部ROM，采用Intel 2764芯片 。 解：Intel 2764芯片具有8KB的存储单元，因此，2716芯片内部存 储单元的寻址需要13根地址线（A0A12）（213=8KB），需采用2 片Intel 2764芯片。 （a）80C51单片机的片外三总线与2764芯片的连接 数据总线（D0D7）：P0.07O0O7； 地址总线（A0A7）：P0.07（经74LS373输出） A0A7 （A8A12）：P2.04 A8A12 片选线：P2.7 /CE 控制总线：/PSEN /OE /EA “+5V” （b）存储映像分析 上述三总线的连接过程中，地址总线只需13根（A0A

15、12） ，占据了P0口的8根口线（P0.07）和P2口的5根口线（P2.04 ），片选线占据了P2口的1根口线（ P2.7）。因此，P2口还剩2根 口线（P2.56），一般来说其状态是任意的。为了便于存储映像 分析，通常假设没有用到的高位地址线A13A14（P2.56）处 于一种确定状态（例如：全部为“0”状态），则扩展的程序存储 器芯片Intel 2764（1）的地址范围分析如表所示： Intel 2764（2）的地址范围分析如表所示： 思考题：如果2764（1）、2764（2）的片选信号分别采用P2.7、 P2.6，没有用到的高位地址线的状态全部为“0”，则应如何连线 ，其2764（1）、2764（2）地址范围是多少？ 口 线线 P2 .7 P2 .6 P2 .5 P2 .4 P2 .3 P2