第03章存储器及其与系统的连接

1、存储器及其与系统的连接主讲：王强兰州大学核学院第一节存储器概述微型计算机中使用的是半导体存储器可分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)RAM ( Random Access Memory)：它的存储单元的 内容可以读出和改写。主要用于存放现场输入/输出的数据、运算的中间结果以及各种临时性信息ROM (Read Only Memory)：只能读，不能随意改写。用于存放程序、表格和常数 RAM从结构上可以分为两种:(1)静态RAM (Static RAM)每个存储器电路由MOS晶体管构成，其基本结构为一个双稳态触发器。特点：工作稳定，不需要进行刷新：成本高，功耗大动态RAM (Dyna

2、mic RAM)利用MOS管栅源间的极间电荷存储信息。特点：制造容易，功耗 小，成本低，集成度高；但电容上存储的电荷易泄露，需要 不断刷新 ROM有三种类型：掩模ROM由生产厂家利用光刻掩模技术将程序写入，写入后内容永久固 定，用户不可更改，可靠性高可编程ROM (PROM)常用的有熔断丝PROM,该熔断丝串联在晶体管的某个电极中, 用户编程时利用专门的编程器，用大电流将熔丝烧断，从 而将信息永久保存下来。一次写入机会可擦写的可编程ROM (EPROM)特点：可以反复的写入程序。EPROM有两类：用紫外线擦写的EPROM和用电擦写的E2PROM存储器芯片的选择应从几个方面考虑：存储器类型、容量

3、、速度，还有价格、功 耗以及对电路的要求根据应用要求选择存储器类型和容量如RAM6116容量：4KX4EPROM2732容量：4KX8存储器速度的选择存储器的速度应该与CPU的工作速度相匹配。对于速度慢的 芯片，需要插入等待时间Tw,这样就浪费了大量的主机时间第二节常用存储器芯片一、RAM芯片1、6264RAM芯片主要包括512X128的存储器矩阵、行/列地址译码器以及数据 输入输出控制逻辑电路。地址线13位，其中A1?A3用于行 地址译码，A2A()和A.用于列地址译码。6264是容量为8K X 8的静态RAM芯片，采用CMOS工艺，为 双列直插值封装，28支引脚，其中地址线A。A+5V电源

4、, 额定功耗为220mW,存取时间为200nSNC x/128-v<<At：227 WEA?326NCAa 425-AkA5524AsA4 一6AhAj 7626422OEA：一821AioAi 920-CEAo -Do -10111918D?一DeDi -6 12131716d5-DjGND14156(a)内部结构(b)弓|脚图Ai2A0：地址线，输入，寻址范围为8K。D7D0：数据线，8位，双向传送数据。_CE ：片选信号，输入，低电平有效，与而 控制线相连WE ：写允许信号，输入，低电平有效。5F ：数据输出允许信号；输入，与防控制线相连Vcc：十5V电源。GND：地NC ：

5、表示引脚未用。2、62256RAM芯片A |4 128Vcc容量为32Kx 8Ai2 227WEA7 326-Ais28只引脚a6 425Ax地址线A。A.As524AmAa 623An+5V电源A3 76225622一OEa2 821AioAi 920CSAo 10191/07l/Oo1 1181/06I/Oi 12171/05I/O2 13161/04Vss14151/03一、EPROM芯片分为三类：掩模ROM、可编程ROM (PROM)、可擦写的可编程ROM (EPROM、E2PROM)1、2764EPROM芯片容量为8KX8的EPROM,紫 外线编擦除，电编程，双列 直插式封装，28只

6、引脚，地 址线A0Ai2，工作电压+5V, 编程电压+21VVpp 一128VccA|2227 PGMA* 3426n rr7Ar» 25A«As524-A“A4 623AnA)72764 EPROM22OEAn 821AioAi 920-CE1 nI/O-八。10171/v/l!/Oo 1118I/O(»I/Oi1217I/OsI/O213161/04GND1415I/O?引脚中麻为编程信号线， 当EF和PGM均处与低电平 是芯片处于编程模式2、27128EPROM芯片：容量为 16Kx8,地址线A0A33、27256EPROM芯片：容量为32Kx8,地址线A。

7、A9Vpp 一A|2 L2/2827Vcc PGMVpp Ai2 I2V/2827VccA14A,326一AirAz326A13Ac> 425AsAft 425A«As524-A9As 524-AmA4623An人4623A112712827256Aj7EPROMOEA3 7EPROM22OEA2 821Ama2 821AioAi 920-CEAi920-CEAo1019-I/O?Ao 1019 I/O?1/OuII181/06I/Oo11181/06I/Oi 12171/051/01 12171/O5I/O213161/04I/O：1316I/O4CND 一1415GND 一

8、14151/03三、E2PROM芯片E2PROM的特点是能在不脱离系统的情况下修改其存储单元 中的内容。在断电的情况下仍能保持存储单元的内容不变。应用十分广泛。A? 1/24VccAo 223A»1、2816E2PROM芯片a 一322Ag容量为2KX8,电擦除，:二421590VppOE电编程，既能对单个存储A2-619Aio单元进行擦除和重写，也A.2816E2PR0M18CE能对整个芯片在10ms内进817I/O7行擦除。工作电压+5V,苦一916I/O 八编程电压+21V。心_101511141/051/04GND1213l/O32816有3种工作方式：(1)读模式：Vcc

9、=+5九 CE = 0, OE = 0(2)单字节写模式，Vpp = +21V, CE =0, OE = 1先擦后写，擦除时所有数据线必须全为TTL高电压，写入时 在数据线上输入所需写的字节(3)芯片擦除模式：Vpp = +21V, CE = 0, OE 的电压为 +9 +15V 擦除时所有数据线必须全为TTL高电压，擦出后，所有2K 的单元内容均为FFH 2、2817AE2PROM芯片容量为2KX8,电擦除，电编程，在擦写操作时无需外加 编程电源，使用单一的+5V电源，在执行写操作之前，会自 动对写入的单元进行擦除。RDY/BUSY-128 VccN.C.227 WEA?326N.C.Ab

10、425Ax芯片内READY弓|脚：As 524-AqA4 62817A23N.C.在擦写期间：低电平A3 7B2PK0M22OEA2 821一Am擦写完成后：高电平Ai Ao 9102()19CE1/O71/Od 1118I/Ogl/Oi 12171/05I/O：13161/04GND 1415l/Oj第三节存储器的寻址方法CPU在和存储器交换信息之前，首先要准确无误地找 到所需操作的那个单元，这就是存储器的寻址需要解决两个问题：一是，找到操作的存储器芯片，称为片选二是，找到芯片中的特定单元，称为字选片选有两种方法:线选法和译码法一、线选法字选：将存储器芯片的全部地址线与系统地址总线的低位线一

11、 一对应相连片选：将字选后剩余的系统地址线高位中的某一根直接用作某 一存储器芯片的片选信号例1、某存储器由两个存储器芯片组成，其中一片为RAM容量 1KX8,另一片为EPROM容量为4KX8,请编址。分析：一般的单片机系统，地址总线为16根，其编号为A。A, 容量为1KX8芯片地址线为10根，与系统总线的A0A9相连 容量为4KX8芯片地址线为12根，与系统总线的A。A”相连 片选信号由剩余的地址总线的A12A15给出只有两个芯片，可用A2=l时选RAM, A3=l时选EPROM （芯片的片选信号CE是低电平有效，故每一片选线上均价一 非门）每个芯片的地址范为:RAM芯片：实际使用系统地址总线

12、11根，占用的地址范围为0001 0000 0000 0000 0001 0011 1111 1111BP1000H-13FFHEPROM芯片：实际使用系统地址总线13根，占用的地址范围为 0010 0000 0000 0000 0010 1111 1111 1111即 2000H 2FFFH-例2、某存储器由两个2KX8的RAM,还有两个外设（DO）端口，请编址。分析：单片机系统的地址总线为16根，其编号为A0A|5可以把每一个外设端口视为一个存储器单元RAM容量为2KX8芯片地址线为11根，与系统总线的AoAio相 连，将A“=l和A12=l分别用作两个RAM的片选信号线两个外设端口用A|

13、3=l和A4=l选择地址范围为RAMI： 0800H-0FFFH, RAM2： 1000H17FFH外设 1： 2000H外设2： 4000HAoA15I I? A14CEPORT2线选法特点：简便易行每个芯片单独占用一根地址线用作选通，地址空间浪费很大二、全译码法字选：将存储器芯片的全部地址线与系统地址总线的低 位线一一对应相连，（同前）片选：每个芯片的片选信号均由该芯片字选后剩下的全 部系统地址总线经地址译码电路译码而产生例3、某存储器由两个存储器芯片组成，其中一片为RAM容量 2KX8,另一片为EPROM容量为2KX8,请全译码编址，要 求RAM的起始地址为0000H,且两芯片地址连续。

14、分析:RAM容量为2KX8,地址线为11根，与系统总线的A。A1。相连, 要求起始地址为0000H,则末地址为07FFH；片选信号由A“Ai5译码后产生，因在他们全为0时选中该片，即逻辑表达式为CE=A11+A12+A13+A14+A15EPROM容量为2KX8,地址线为11根，与系统总线的A。A1。相 连，要求地址与RAM相连，则起始地址为0800H,则末地址 为0FFFH；片选信号由A”Ai5译码后产生当Al5A14Al3A12Ali=00001时选中该片，即逻辑表达式为CE= ITT +A12+A13+A14+A15例4、一单片机系统有一容量为8KX8的EPROM,其起始地址 为2000

15、H,以外设端口的地址为4F08H,请编址。分析:RAM容量为8KX 8,地址线为13根，与系统总线的AoA12相连,寻址范围：2000H3FFFH；且 A15AgAi3=001时选中，即逻辑表达式为片选信号由A13Ai译码后产生,CE I = A5 + AI4 + A3 = A5 . Au . A13外设端口有AoA15译码产生，地址号为4F08H,所以A15Ao=O1OO1111 0000 1000时选中，即逻辑表达式为CE , = A. + A. + A1t + A, + A + A+ A, + A. + A x + A 5 + A t + Aa=(“IS 414 413 412 A&qu

16、ot; A10 A9 AgMA 46 As Aj 43 从1 A0)OD-AoA15全译码的特点：地址不重复，避免了地址空间浪费 电路复杂三、部分译码法字选：将存储器芯片的全部地址线与系统地址总线的低 位线一一对应相连，（同前）片选：每个芯片的片选信号均由该芯片字选后剩下的部 分系统地址总线经地址译码电路译码而产生克服了前面两种片选方法的缺点例5、某系统有三个容量为2KX8的EPROM芯片和两个外设 端口，请编址，其起始地址为0000H,地址号连续。分析：EPROM容量为2KX8,地址线为11根，与系统总线的A0Aio 相连，片选信号由A“Ai3三根线译码后产生：EPROM 1：地址0000H

17、OFFFH, A13A12AH=000EPROM2：地址1000H1FFFH, A13A12Ali=001EPROM3： 地址2000H2FFFH,3A 12Ali=010外设端口 1：地址号为1800H, A13A12人口=011外设端口2：地址号为2000H, A13A12Ai1=1()0说明：在实际应用中，一般利用译码器(如三八译码器74LS138)对 存储器编址。第四节存储器与系统的连接上一节介绍的是原理与概念O在实际应用中，存储器与系统连接时，用译码器和锁存器及驱动器等集成电路芯 片辅助完成、74LS138译码器38译码器有8个输出，它可以完成8片存储器芯片的统一译码， 效率很高38

18、译码器的输出端为低电平有效；使能端有G1、G2A和G?b组成, 仅当G1G2aG2b=100时使能在使能情况下，A B 121615Vcc一%CBA=OOO时丫。=0 （有效），C314 %G2A413Y2其他都为高电平弧一s74LS13812一西CBA=001时丫尸0 （有效），G1 6II %其他都为高电平YrGND 78109 %死二、74LS139译码器又称为双24线译码器，它包括两个独立的译码器。每个译码罂有一个使能端G和两个输入端A、B和四个输出端,当使能端G=0低电平时使能。在使能情况下，BA=OO时Y0=0 （有效）BA=01时丫产0 （有效）IC 1/16Vcc1A215-2

19、G1B3142A1%4,132B74LS139IYi5122YbVb一TOT. _6IIn1 n2S1T37GND89一部-三、74LS373锁存器具有8个锁存器的芯片。有1个使能端G、1个输出控制端（E）、8 个输入D, 8个输出Q。有称透明的D型锁存器。G=1时，输出端Q随输入D的变化而变化，锁存功能体现在G=0 时，Q短的输出将所存在已建立的电平状态。E 一20Vcc(E)(G)(D)(Q)说明1Q 2198Q1D 3188DLHHH2D 4)77DQ=D2Q 5167QLHLL3Q ,74LS3736156QLLXQo保持状态3D 7146D4D 813bl)HXXX高阻态4Q 912

20、5QGND1011G五、常用的驱动器74LS240/24474LS240为8线反码驱动器，三态输出74LS244为8线原码驱动器，三态输出GA I '' 20Al 219这两种8线驱动器芯片可YB，一318用作总线驱动器及时钟驱YR-417YB3一5 74LS16动器，具有扇出高，扇入A3-6 240/244 15好的他点丫&一714A48BYB1 912GND1011VccGBYA1B4YAz一B3YA3B2YMB1血、最简单的存储器与单片机的连接下图为8098单片机与一块存储器的连接图。P3口用作地址/数据 复用总线，用一片74LS373分立数据和地址。低位地址Dr

21、rD-r丽 0E74LS373Do-D7 QG Er点传地址 及片选CEP4 口P3 口外存储赞片NDG地址锁存允许信号ALE=1时，地址代码进入锁存器，而后 ALE=0,地址便被锁存在输出端，与P4口送出的高8位地址 组成16位地址代码，之后P3口传送数据。8098ALEEA _ wrRDI-说明：(1)地址总线：P4口接存储器高8位，P3口经锁存器后接低8位(2)数据总线：P3口与存储器的数据线对应相连(3)控制线:(EA)：对于8098,必须接地，访问外存储器ALE：地址锁存允许信号(高电平)，接锁存器的使能端G(RD)：读信号，对RAM和EPROM都可用，与存储器芯片 的输出允许端(OE)相连(WR)：谢信号，只与RAM有操作，与RAM的(WE)相连-例6、设8098单片机与一片2764EPROM芯片相连，试连图2764是