单片机原理及应用(6b).ppt

1,单 片 机 原 理 及 应 用,穆道明 电气与自动化工程学院自动化系,2,6.1 单片机并行外扩展系统,单片机的特点是：体积小，成本低。,这些特点是建立在系统对任务的量身定做上的，并且尽量使用最小系统。,但由于实际的要求需要不能满足，必须进行系统的扩展。*,扩展有存储器扩展和 I/O 扩展两类,方法：有并行 和 串行 两种,3,6.1.1 单片机并行扩展总线,地址 锁存器,P0,P2,/RD,/WR,/PSEN,数据总线 DB,地址总线 AB,控制总线 CB,ALE,所谓外部扩展就是利用芯片的管脚进行系统的扩展。,4,总线：,具有同一类型的信号线组成的传递信息的公共通道。,总线特点：,在某一时刻，总线上只有一个发送者，可有多个接收方。,如果有多个发送输出方，就产生了总线竞争。,1. 并行扩展总线的组成,80C51 系列单片机构成三种总线：,数据总线 DB,地址总线 AB,控制总线 CB,所有的扩充设备都是通过这三种总线进行。,5,数据总线：,P0 口提供 8 位的数据线。,数据总线是三态双向的。,地址总线：,地址总线为16位宽度，由P2，P0 共同提供。,P0口提供低 8 位，P2 口提供高 8 位。,利用分时复用技术，解决问题。,控制总线：,控制总线包括系统对外部的扩展控制线和外部设备的状态线,/WR，/RD,/PSNE，/EA,ALE,6,2. 80C51 单片机并行扩展总线,地址 锁存器,P0,P2,/RD,/WR,/PSEN,数据总线 DB,地址总线 AB,控制总线 CB,ALE,7,6.1.2 并行扩展系统的I/O编址和芯片选取,扩展芯片接入单片机系统， 就是涉及三总线的接法。,A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12,A13,A14,10,23,24,3,4,5,6,7,8,9,26,25,21,2,27,地址总线,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,/OE,/CE,Vpp,22,21,1,数据总线,控制总线,/CE 片选,/OE 输出允许,Vpp 编程电压,27256,由图可看出：数据线可 直接对接，控制线的/OE 也可直接对接，但地址 线和片选/CE 线不能直接 对接。,8,1. 单片机外扩展地址空间,80C51 单片机有数据存储器和程序存储器之分,两种存贮器又有 片内 片外 之分,数据存储器,程序存储器,片内数据存储器,片外数据存储器,片外程序存储器,片内程序存储器,独立编址,统一编址,一个物理空间,一个物理空间,一个物理空间,一个物理空间,一个逻辑空间,两个逻辑空间,00H7FH,0000H0FFFFH,0000H0FFFH,0000H0FFFFH,9,/EA=1,程序存储器,0000H,0FFFH,0FFFFH,/EA=0,片内,片外,/EA= 0，1,数据存储器,片内,片外,RAM 或 I/O,片内 RAM,00H,7FH,80H,FFH,片内 RAM,SFR,0000H,0FFFFH,10,80C51单片机的存储分配：,四个物理空间,三个逻辑空间,1.片内程序存储器,2.片外程序存储器,3.片内数据存储器,4.片外数据存储器,一,二,三,各自进行地址的编写,11,2.片选技术,寻址：,寻找要访问的单元的所在芯片和芯片内的位置。,片内寻址：芯片本身解决。,芯片的寻址：,有不同的方法,线选法,译码法,12,A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12,地址总线,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,/OE,/CE,Vpp,数据总线,控制总线,/CE 片选,/OE 输出允许,Vpp 编程电压,2764,芯片的片选就是片选信号 的连接问题。,1. 线选法,13,例：一个CPU扩展3 片2764,单片机,锁存器,A8A12,P2,/PSEN,/OE,8,P0,ALE,A0A7,D0D7,2764,A8A12,/OE,A0A7,D0D7,2764,A8A12,/OE,A0A7,D0D7,2764,8,5,/CE,5,5,8,8,8,8,P2.0P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,/CE,/CE,1#,2#,3#,线选法,14,从上例看出：每个芯片的/CE脚 使用的是剩余的地址线,每个芯片的地址空间：,线选法,1# ：,P2.4 低电平 /CE有效,2# ：,P2.4 低电平 /CE有效,3# ：,P2.4 低电平 /CE有效,C000HDFFFH （110）,A000HBFFFH （101）,6000H7FFFH （110）,其他的地址空间不能被任何设备使用,空间的浪费,连线简单,地址空间不连续,15,例：一个CPU扩展3 片2764,单片机,锁存器,A8A12,P2,/PSEN,/OE,8,P0,ALE,A0A7,D0D7,2764,A8A12,/OE,A0A7,D0D7,2764,A8A12,/OE,A0A7,D0D7,2764,8,5,/CE,5,5,8,8,8,8,P2.0P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,/CE,/CE,1#,2#,3#,译码法,译码器,A,B,C,LS138,Y0,Y1,Y2,Y7,16,选中 ：Y0= Y1= Y2= Y3= Y4= Y5= Y6= Y7=,0000H1FFFH,2000H3FFFH,4000H5FFFH,6000H7FFFH,8000H9FFFH,0A000H0BFFFH,0C000H0DFFFH,0E000H0FFFFH,译码法：能提高系统的寻址效率。,译码法没有地址重叠现象。,17,6.2 存储器分类,6.2.1 只读存储器,ROM,PROM,EPROM,EEPROM,Flash ROM,6.2.1 读写存储器,SRAM,DRAM,EEPROM,Flash ROM,18,6.3 存储器并行扩展,程序存储器扩展,数据存储器扩展,19,6.3.1 程序存储器的扩展,程序存储器都为并行的接口：,有数据线，地址线和控制线。,由于80C51 单片机的数据总线为8位，地址总线为16位，因此应选择8位数据线、容量小于 64K 的存储器。,80C51 单片机没有扩展动态存储器的能力。,经常用于程序存储器的存储器类型有：,EPROM,EEPROM,FIASHROM,均为非易失型的存储器件。,扩展的难点为：片选信号的连接,20,单片机,锁存器,D0D7,A0A7,A8A13,P0,ALE,P2,27128,/EA,/PSEN,系统的连接：,数据线 8根,地址线低 8位,地址线高 6位,控制线,/OE,/CE,21,6.3.2 数据存储器的扩展,80C51 单片机的片内数据存储器的容量为 128 256字节，偏外可扩展64K。,80C51 没有专门的I/O扩展空间，因此只有和数据存储器共用一个存储空间。,因此数据存储器的扩展应该视应用的实际需求而定义其大小。,由于80C51 没有提供动态随机存储器的连接机制，因此应选择静态随机存储器芯片,22,数据存储器扩展时的连线：,数据线：,P0 口的 8 根数据线和存储器的数据线 相连。,地址线：,P0 口通过锁存器输出地址线的低 8 位 AD0AD7。,P2 口直接输出地址线的高 8 位 AD8AD15。,控制线：,地址锁存线 ALE,读信号 /RD,写信号 /WR,片选线,片选线与相关地址线经过译码器输出相连。,23,外部数据存储器的访问指令,MOVX A，Ri,MOVX A，DPTR,MOVX Ri, A,MOVX DPTR, A,写,读,24,数据存储器提供的接口线：,数据线：,D0 D8 8 根 。,地址线：,是芯片的容量而定。,片选线：,/CS 、/ CE 和CS2,数据读：,/OE 接CPU的/RD,数据写：,/WE 接CPU 的/WR,25,常用的静态随机存储器有：,62C64,62C256,6116,32K byte AD0 A14 15根地址线,8K byte AD0 A12 13根地址线,2K byte AD0 A10 11根地址线,26,P0.0,D0,Q0,AD0AD7,LE,LS373,ALE,D7,Q7,DATA,AD8AD15,/RD,/WR,/OE,/WE,/CS,数据线,片选信号的连接：,片选信号的连接视不同的容量芯片选择的方式不同