微机原理与应用-08 存储器扩展

1、第第8章章 MCS-51的的存储器扩展存储器扩展南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件主要内容主要内容q熟悉系统三总线的概念；熟悉系统三总线的概念；q重点掌握程序存储器的扩展；重点掌握程序存储器的扩展；q重点掌握外部数据存储器的扩展；重点掌握外部数据存储器的扩展；南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件8.1 概述概述在组成单片机应用在组成单片机应用系统时系统时:q存储器的扩展。存储器的扩展。qI/O口的扩展。口的扩展。 MCS-51单片机：哈佛结构单片机：哈佛结构南京航空航天大学机电学院机械电子工程

2、系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件8.2 系统总线及总线构造系统总线及总线构造1. 系统总线系统总线q系统总线是计算机连接各部件的公共信系统总线是计算机连接各部件的公共信号线，扩展是通过总线进行的。号线，扩展是通过总线进行的。南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件2. 构造系统总线构造系统总线 三总线方式三总线方式: 1. 以以P0口线作为数口线作为数据总线。据总线。2.以以P2口线作高位地口线作高位地址线址线 ；P0口经过口经过锁存器作为低锁存器作为低8位位地址地址 。3.控制信号线控制信号线:ALE，PSEN，EARD、WR信

3、号。信号。南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件P0口是分时复用地址口是分时复用地址/数据线，进行数据线，进行RAM扩展扩展时必须利用时必须利用“地址锁存器地址锁存器”将地址信号锁存起将地址信号锁存起来来 。南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件当当G =1时，锁存器处于透明工作状态，即锁存器的输出时，锁存器处于透明工作状态，即锁存器的输出状态随数据端的变化而变化，状态随数据端的变化而变化，Qi=Di（i=0，2，7）当当G端由端由 1变变 0时（下降沿），数据被锁存起来，此后时（下降沿），数据被锁

4、存起来，此后输出端输出端Qi不再随输入端的变化而变化，而一直保持锁不再随输入端的变化而变化，而一直保持锁存前的值不变。存前的值不变。/OE 控制三态门，控制三态门，/OE=0，三态门导通；，三态门导通；/OE=1三态门三态门关闭（高阻抗状态）。关闭（高阻抗状态）。南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件8个输入端个输入端 D0D7及及 8个输出端个输出端 Q0Q7；G（STB）为输入锁存选通端。）为输入锁存选通端。 /OE 为数据输出允许端。为数据输出允许端。常用常用的外部地址锁存器的外部地址锁存器74LS 373、Interl 8282 南京航空

5、航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件单片机与锁存器的连接单片机与锁存器的连接南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件单片机扩展单片单片机扩展单片ROM单片机扩展多片存储器时，需要解决单片机扩展多片存储器时，需要解决“片选片选”、“地址分配地址分配”问题问题南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件8.3 读写控制、地址分配和外部地址锁存器读写控制、地址分配和外部地址锁存器1. 存储器扩展的读写控制存储器扩展的读写控制qMCS-51 外扩外扩RAM RD OE 读控

6、制读控制 WR WE 写控制写控制qMCS-51 外扩外扩ROM PSEN OE 读控制读控制南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件2. 存储器地址分配存储器地址分配q解决两个问题：片选连线、地址分配解决两个问题：片选连线、地址分配q方法方法: o 线选法：线选法：高地址线作为片选信号，将高地址线作为片选信号，将高地址线和片选端（高地址线和片选端（CE）直接相连）直接相连;o 译码法：译码法：采用译码电路对高地址进行采用译码电路对高地址进行译码，译码器的输出作为片选信号。译码，译码器的输出作为片选信号。 全译码：全译码：剩余的高位地址线全部参加译

7、码，剩余的高位地址线全部参加译码，存储器地址空间不重叠存储器地址空间不重叠 部分译码：部分译码：剩余的部分高位地址线参加译剩余的部分高位地址线参加译码，存储器地址空间重叠码，存储器地址空间重叠南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件(1) 线选法线选法+5V+5V74LS3731885RDALEP0P2P2.58031EAA0 A12D0D7OECE6264 IC1A0 A12D0D7OECE6264 IC20000H1FFFH2000H3FFFHA7A0 P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0WEWEWRCE2CE2+5V+5VD7D0Q7Q0

8、GOE:P0.7P0.0A12A8 :南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件线选法实现多片存储器扩展线选法实现多片存储器扩展 2片片EPROM2片片RAM南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件(2) 译码法译码法最常用的译码器芯片有：最常用的译码器芯片有： 74LS138 (3线线8线译码器线译码器) 74LS139 (双双2线线4线译码器线译码器) 74LS154 (4线线16线译码器线译码器)南京航空航天大学机

9、电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件3-8译码器译码器 74LS138南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件双双2线线4线译码器线译码器 74LS139其中一组真值表：其中一组真值表：输入端输入端输出端输出端允许允许选择选择111110000111001101101011010111110南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理

10、与应用微机原理与应用课件课件用用74LS138扩展扩展8片片8KB的的RAM6264 用用74LS138把把64KB空间全部划分为每块空间全部划分为每块4KB 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件(3) 线选法与译码法比较线选法与译码法比较1.1. 线选法选址线选法选址 电路连接简单电路连接简单 地址空间利用率低地址空间利用率低 地址空间重叠严重地址空间重叠严重2.2. 译码法选址译码法选址 采用译码器电路采用译码器电路 部分译码仍有重叠的地址空间部分译码仍有重叠的地址空间 全译码地址空间利用率高，地址唯一全译码地址空间利用率高，地址唯一南京航

11、空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件8.4 外部外部ROM的扩展的扩展MCS-51访问外部访问外部ROM的控制信号的控制信号: ALE：低：低8位地址锁存控制信号位地址锁存控制信号 PSEN：外部：外部ROM“读取读取”控制信号控制信号 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件1. 常用常用EPROM芯片介绍芯片介绍qIntel典型芯片典型芯片 2716 (2KB) 2732 (4KB) 2764 (8KB) 27128 (16KB) 27256 (32KB)q引脚引脚 A0A15:地址地址 D7D0：数

12、据：数据 CE：片选：片选 OE：读选通：读选通容量不同，所需容量不同，所需地址线根数不同地址线根数不同南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件EPROM的工作方式的工作方式南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件2. 访问片外访问片外ROM的时序的时序(1) 系统中无片外系统中无片外RAM南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件(2) 系统中有片外系统中有片外RAM(1)将将ALE用作定时脉冲输出时，执行次用作定时脉冲输出时，执行次MOVX指令就会丢失指令

13、就会丢失个脉冲。个脉冲。(2)只有在执行只有在执行MOVX指令时的第二个机器周期期间，地址总线指令时的第二个机器周期期间，地址总线才由数据存储器使用。才由数据存储器使用。南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件125364783. 扩展电路实例扩展电路实例(1) 单单片片机机EPROM扩扩展展9南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件125367984南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机

14、原理与应用课件课件12345678确定地址范围：确定地址范围：(2) 多片多片EPROM扩展扩展00003FFFH,40007FFFH,8000BFFFH,C000FFFFH南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件8.5 外部外部RAM的扩展的扩展 P0口分时提口分时提供低供低8位地址位地址和和8位数据线位数据线 P2口提供高口提供高8位地址线，位地址线，对对RAM进行进行页面寻址（图页面寻址（图示为示为3根线）。根线）。 对外对外RAM读读/写期间，写期间，CPU产生产生/RD和和/WR信号信号南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微

15、机原理与应用微机原理与应用课件课件1. 常用的常用的SRAM芯片芯片q芯片芯片 6116 (2KB) 6164 (8KB) 61128 (16KB) 61256 (32KB)q引脚引脚 A0A15：地址：地址 D7D0：数据：数据 CE： 片选片选 OE：读选通：读选通 WE：写允许：写允许南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件SRAM的工作方式的工作方式静态静态SRAM存储器有读出、写入、维持（未选中）存储器有读出、写入、维持（未选中）三种工作方式三种工作方式 南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课

16、件2. 访问片外访问片外RAM的时序的时序读片外读片外RAM时序时序南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件2. 访问片外访问片外RAM的时序的时序写片外写片外RAM时序时序南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件3. 典型的外典型的外RAM扩展电路扩展电路124657(1) 线选法线选法3南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件(2) 译译码码法法南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件8.6 EPROM和和R

17、AM的综合扩展的综合扩展线选法线选法(1)控制信号及片选信号控制信号及片选信号(2)各芯片地址空间分配各芯片地址空间分配 扩展扩展2片片8K的的ROM， 2片片8K的的RAM，请在图中指出。，请在图中指出。南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件地址分配地址分配q由硬件保证，不会产生数据冲突，由硬件保证，不会产生数据冲突，ROM和和RAM之间可以地址重叠之间可以地址重叠P2.7, P2.6, P2.5 P2.0P0.7P0.0芯片芯片地址空间地址空间空空 0 1 X X X X X XXIC2,IC420003FFF空空 1 0 X X X X X

18、 XXIC1,IC340005FFF南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件译码法译码法扩展扩展2片片8K的的ROM， 2片片8K的的RAM，请在图中指出。，请在图中指出。南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件8.7 E2PROM的扩展的扩展 qE2PROM用于单片机系统中，既可扩展用于单片机系统中，既可扩展为片外为片外EPROM，也可扩展为片外，也可扩展为片外RAM。q调试程序时，用调试程序时，用E2PROM代替仿真代替仿真EPROM，既可修改程序，又能保存调，既可修改程序，又能保存调试好的程序。试

19、好的程序。q与与RAM芯片相比，芯片相比，E2PROM写操作速写操作速度是很慢的。度是很慢的。q常用的常用的E2PROM芯片有芯片有2816/2816A，2817/2817A，2864A等。等。 MCS-51扩展扩展EEPROM为为RAM线选法决定线选法决定2864A对应多组地址空间：对应多组地址空间：0000H1FFFH，2000H3FFFH，4000H5FFFH，6000H7FFFH。MCS-51扩展扩展E2PROM为为RAM和和ROM南京航空航天大学机电学院机械电子工程系 2006年微机原理与应用微机原理与应用课件课件qE2PROM芯片的主要缺陷：擦除和写入时间芯片的主要缺陷：擦除和写入

20、时间较长（较长（10ms），对许多实际应用不能接受。），对许多实际应用不能接受。q将存储器集成到单片机内，缩短擦除和写入将存储器集成到单片机内，缩短擦除和写入时间时间片内闪烁存储器（片内闪烁存储器（Flash Memory）qATMEL公司推出片内带公司推出片内带EPROM的的87C51给给应用带来极大的便利，但价格太高。应用带来极大的便利，但价格太高。qATMEL公司又推出了带闪烁可编程公司又推出了带闪烁可编程/擦除只擦除只读存储器读存储器(Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的单片机：的单片机：AT89C51、89C52、89C55。ATMEL 8