第7章 存储器与并行口扩展1508

1、单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院第第7 7章章 单片机存储器扩展单片机存储器扩展单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.0 7.0 引言引言7.1 7.1 存储器的分类及片外三总线的形成存储器的分类及片外三总线的形成7.2 7.2 存储器并行扩展存储器并行扩展单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院片内的资源如不满足需要，需外扩存储器和片内的资源如不满足需要，需外扩存储器和I/OI/O功能部件：功能部件：系统扩展系统扩展问题，内容主要有：问题，内容主要有：(1)(1)外部存储器的扩展外部存储器

2、的扩展 （外部存储器又分为外部程序存储器和外部数据存储器）（外部存储器又分为外部程序存储器和外部数据存储器）(2) I/O(2) I/O接口部件的扩展接口部件的扩展单片机最小系统7.0 引言单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院按其功能通常把系统总线分为三组：按其功能通常把系统总线分为三组： 1.1.地址总线地址总线（Address Bus, Address Bus, 简写简写ABAB） : :A0-A15A0-A15 2.2.数据总线数据总线 (Data Bus(Data Bus， 简写简写DB) :DB) :D0-D7D0-D7 3.3.控制总线控制总线（C

3、ontrol BusControl Bus，简写，简写CBCB） /PSEN /PSEN 访问代码空间访问代码空间 /WR /RD /WR /RD 访问数据空间访问数据空间 MCS-51MCS-51数据存储器和程序存储器的数据存储器和程序存储器的最大扩展空间各为最大扩展空间各为64KB64KB7.0.1 7.0.1 总线分类总线分类7.0 引言单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院系统扩展三总线示意图系统扩展三总线示意图7.0 引言单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.0.2 7.0.2 单片机系统扩展的工作特点单片机系统扩展

4、的工作特点CPU指示灯ROM键 盘RAMD/AA/D 在计算机系统中，在计算机系统中，数据发送方可称为发言者数据发送方可称为发言者，数据数据接收方可称为听众接收方可称为听众。 某些单元永远是听众，而某些单元有时是听众，有某些单元永远是听众，而某些单元有时是听众，有时是发言者。时是发言者。 某一时刻，只允许有一个发某一时刻，只允许有一个发言者，但可以有多个听众。言者，但可以有多个听众。 总线没有记忆能力，信息只总线没有记忆能力，信息只能在有限的时间内停留。能在有限的时间内停留。 听众的多少取决于总线的驱听众的多少取决于总线的驱动能力。动能力。7.0 引言单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电

5、子信息学院光学与电子信息学院 总线是由导线构成的，在总线上的信息是由数据输出总线是由导线构成的，在总线上的信息是由数据输出方输出的逻辑电平，导线的性质决定了在总线上各点的逻方输出的逻辑电平，导线的性质决定了在总线上各点的逻辑电平是一致的；辑电平是一致的； 如果同一时刻有多个设备试图向总线输出信号，势必如果同一时刻有多个设备试图向总线输出信号，势必会造成总线逻辑电平的混乱，影响信号的正确传输；会造成总线逻辑电平的混乱，影响信号的正确传输； 同一时刻所有连接在总线上的数据接收设备都会根据同一时刻所有连接在总线上的数据接收设备都会根据总线逻辑电平得到相同的信号输入；总线逻辑电平得到相同的信号输入；1

6、 1、某一时刻，只允许有一个发言者，但可以有多个听众、某一时刻，只允许有一个发言者，但可以有多个听众7.0 引言单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 总线由导线构成，它永远保持当前输出设备正在输总线由导线构成，它永远保持当前输出设备正在输出的逻辑电平，而无法记录当前时刻之前的任何逻辑电出的逻辑电平，而无法记录当前时刻之前的任何逻辑电平信息；平信息； 信息在总线上停留的时间，取决于当前输出设备输信息在总线上停留的时间，取决于当前输出设备输出信息的持续时间，这一时间一般来说都是很短的；出信息的持续时间，这一时间一般来说都是很短的；2 2、总线没有记忆能力，信息只能

7、在有限的时间内停留、总线没有记忆能力，信息只能在有限的时间内停留7.0 引言单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 当总线保持逻辑高电平或逻辑低电平时，所有连接当总线保持逻辑高电平或逻辑低电平时，所有连接到总线上的信息接收设备都会消耗功率，总线电平的提到总线上的信息接收设备都会消耗功率，总线电平的提供者必须要有足够的驱动能力来满足这些功率的消耗；供者必须要有足够的驱动能力来满足这些功率的消耗； 一个总线上能够连接多少接收设备，取决于该总线一个总线上能够连接多少接收设备，取决于该总线保持逻辑电平的能力，即总线的驱动能力；保持逻辑电平的能力，即总线的驱动能力；3 3

8、、听众的多少取决于总线的驱动能力、听众的多少取决于总线的驱动能力7.0 引言单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院1 1、听众必须具有记忆能力，即具有锁存功能；、听众必须具有记忆能力，即具有锁存功能；7.0.37.0.3 由于总线没有记忆能力，而且信号维持时间很短，对由于总线没有记忆能力，而且信号维持时间很短，对于需要总线信号维持时间较长的设备，必须要自行添加锁于需要总线信号维持时间较长的设备，必须要自行添加锁存器，使得信号能够在脱离总线的情况下被单独的保存；存器，使得信号能够在脱离总线的情况下被单独的保存； 最常用的锁存器就是最常用的锁存器就是D触发器触发器7

9、.0 引言单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院总线上某一时刻只允许有一个发言者，否则会造成逻辑混乱；总线上某一时刻只允许有一个发言者，否则会造成逻辑混乱；2 2、发言者必须首先获得发言权；、发言者必须首先获得发言权； 总线上往往又存在很总线上往往又存在很多设备，其中信息发送设多设备，其中信息发送设备也不止一个；备也不止一个； 必须要在每个信息发送必须要在每个信息发送设备与总线之间添加三态设备与总线之间添加三态门作为输入缓冲，利用三门作为输入缓冲，利用三态门的开启使某个设备获态门的开启使某个设备获得发言权。得发言权。7.0 引言单片机原理与应用单片机原理与应用

10、光学与电子信息学院光学与电子信息学院计算机中的两个重要概念计算机中的两个重要概念输出锁存输出锁存：采用锁存器使听众具有记忆能力。：采用锁存器使听众具有记忆能力。输入缓冲输入缓冲：采用三态门，将发言者接入总线。：采用三态门，将发言者接入总线。重点：重点： 在计算机系统中输出锁存和输入缓冲有何作用？在计算机系统中输出锁存和输入缓冲有何作用？7.0 引言单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.0 引言7.1 存储器的分类及片外三总线的形成7.2 存储器并行扩展单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.1.1 7.1.1 存储器分类及常

11、用存储芯片存储器分类及常用存储芯片存储器是存放二进制编码信息的硬件装置存储器是存放二进制编码信息的硬件装置1.1. 存储器的类型存储器的类型u按工作时与按工作时与CPUCPU联系密切程度分类联系密切程度分类 主存和辅存，或者称作内存和外存。主存和辅存，或者称作内存和外存。主存直接和主存直接和CPUCPU交换信息交换信息，容量，容量小小，速度，速度快快。辅存则存放暂时不执行的程序和数据，只在需要时与主辅存则存放暂时不执行的程序和数据，只在需要时与主存进行批量数据交换，通常容量存进行批量数据交换，通常容量大大，但存取速度，但存取速度慢慢； （例子：主存：（例子：主存：DRAMDRAM 辅存：硬盘）

12、辅存：硬盘）u按存储元件材料分类按存储元件材料分类 半导体存储器、磁存储器及光存储器；半导体存储器、磁存储器及光存储器；7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院u按存储器读写工作方式分类按存储器读写工作方式分类p只读存储器只读存储器(ROM, Read Only Memory)(ROM, Read Only Memory)p随机存储器随机存储器(RAM,(RAM, Random Access Memory)Random Access Memory)SRAMSRAMDRAMDRAMp可现场改写的非易失性存储器可现场改写的非易失性

13、存储器(NWM)(NWM)FlashFlashEEPROMEEPROM7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院2. 2. 典型存储器芯片典型存储器芯片p RAMRAM芯片：芯片：61166116：CMOS SRAM 2Kx8BitCMOS SRAM 2Kx8Bit62646264：CMOS SRAM 8Kx8BitCMOS SRAM 8Kx8Bit6225662256：CMOS SRAM 32Kx8BitCMOS SRAM 32Kx8Bitp ROMROM芯片：芯片：27162716：NMOS EPROM 2Kx8BitNMO

14、S EPROM 2Kx8Bit27642764：NMOS EPROM 8Kx8BitNMOS EPROM 8Kx8Bit2725627256：NMOS EPROM 32Kx8BitNMOS EPROM 32Kx8Bit7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院3.3.技术指标及选择原则技术指标及选择原则 p 存储器的性能指标存储器的性能指标 存储器的主要性能指标：存储器的主要性能指标：存储容量、存取速度、存储容量、存取速度、可靠可靠性、性能价格比。性、性能价格比。 存储容量用其存储容量用其存储的二进制位存储的二进制位信息量描述，

15、用其存储信息量描述，用其存储单元数与存储单元字长乘积表示，即单元数与存储单元字长乘积表示，即容量容量= =字数字数字长字长。 存取速度是指从存取速度是指从CPUCPU给出给出有效地存储器有效地存储器地址地址到存储器到存储器输输入或输出入或输出有效有效数据数据所需要的时间。所需要的时间。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 存储器指标与选择原则存储器指标与选择原则类型类型： ROMROM、RAMRAM 根据设计意图选定根据设计意图选定RAMRAM或或ROMROM，ROMROM用于固化程序，对用于固化程序，对于产品开发宜于选

16、用于产品开发宜于选用EPROMEPROM； RAMRAM有有SRAMSRAM和和DRAMDRAM之分。由于对之分。由于对SRAMSRAM不需刷新操作，不需刷新操作，电路连接简单，扩充灵活，可靠性高，而且一般电路连接简单，扩充灵活，可靠性高，而且一般SRAMSRAM的引脚与同容量的的引脚与同容量的EPROMEPROM兼容，在存储器容量较小的兼容，在存储器容量较小的系统中广泛选用系统中广泛选用SRAMSRAM。存储容量存储容量：8KB8KB、32KB32KB、64KB 64KB 根据系统和用户程序的规模确定整个存储器的容量。根据系统和用户程序的规模确定整个存储器的容量。 单片存储器芯片容量有限，通

17、常选择单片容量较大、单片存储器芯片容量有限，通常选择单片容量较大、位数不需扩展的存储器芯片。位数不需扩展的存储器芯片。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 存储器的速度存储器的速度：7ns7ns、8ns8ns、10ns10ns、70ns70ns 存储器的速度必须和存储器的速度必须和CPUCPU的读写速度相匹配。的读写速度相匹配。 一般应尽量根据一般应尽量根据CPUCPU的速度来选定存储器芯片的速度，的速度来选定存储器芯片的速度，一方面使电路连接简单，另一方面同时也可充分发挥一方面使电路连接简单，另一方面同时也可充分发挥CP

18、UCPU的高速功能。的高速功能。 存储器的功耗存储器的功耗 一般，对功耗要求高的场合，应选用一般，对功耗要求高的场合，应选用CMOSCMOS型器件。型器件。 价格价格：32KB SRAM32KB SRAM￥10107.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院4.4.存储器结构存储器结构7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 半导体存储器芯片由半导体存储器芯片由存储矩阵、地址译码器、控制逻辑存储矩阵、地址译码器、控制逻辑和三态数据缓冲寄存器组成，和三态数据缓冲寄存

19、器组成，是大量存储元件的有机结是大量存储元件的有机结合。合。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成p半导体存储器芯片的结构半导体存储器芯片的结构 单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 将存储矩阵中的全部存储单元赋予单元地址，由芯片内将存储矩阵中的全部存储单元赋予单元地址，由芯片内部的地址译码器实现按部的地址译码器实现按地址选择对应的存储单元地址选择对应的存储单元。 在在CPUCPU及其接口电路送来的芯片及其接口电路送来的芯片选择信号选择信号CSCS和读写控制和读写控制信号信号R/WR/W的配合下，单方面的配合下，单方面打开三态缓冲器打开三态缓冲器，将该存储，将

20、该存储单元中的代码进行读或写操作。单元中的代码进行读或写操作。 在不进行读或写操作时，芯片选择信号无效，在不进行读或写操作时，芯片选择信号无效，控制逻辑控制逻辑使三态缓冲器处于使三态缓冲器处于高阻组态高阻组态，存储矩阵与数据线存储矩阵与数据线脱开脱开。容量容量为为2 2n n个存储单元的存储矩阵，必须有个存储单元的存储矩阵，必须有n n条地条地址线选通对应的存储单元址线选通对应的存储单元，若若每个存储单元有每个存储单元有N N位位( (字长为字长为N)N)，则有，则有N N条数据条数据线，该存储体由线，该存储体由2 2n nN N个存储个存储bitbit元件组成元件组成。 7.1 存储器的分类

21、及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院5. 5. 常用存储器芯片介绍常用存储器芯片介绍p SRAM 6116SRAM 611661166116是一种典型的是一种典型的CMOSCMOS型型SRAMSRAM，其容量，其容量为为2KB2KB。61166116的结构分为的结构分为存储存储矩阵矩阵、地址译码地址译码和和读读/ /写控制写控制三部分。三部分。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 存储矩阵存储矩阵 6116 6116芯片的容量为芯片的容量为2Kx82Kx8位，即位，即2

22、0482048个存储个存储单元，每个存储单元字单元，每个存储单元字长为长为8 8位，位， 故故61166116芯片内有芯片内有1638416384个基本存储电路。个基本存储电路。 为了节省内部译码电为了节省内部译码电路，将它们排列成路，将它们排列成128 X 128 X 128128的矩阵形式，它是存的矩阵形式，它是存储器存储信息的载体。储器存储信息的载体。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 地址译码地址译码 存储体是矩阵式的结构，存储体是矩阵式的结构，地址译码电路分成行地址地址译码电路分成行地址译码和列地址译码。译码

23、和列地址译码。 由由A4-A10A4-A10译码产生译码产生128128根行根行选择线选择线X Xi i ( (i i=0,127);=0,127); 由由A0-A3A0-A3经译码产生经译码产生1616根列根列选择线选择线Y Yj j(j=0,15)(j=0,15)，每，每条列选择线同时控制条列选择线同时控制8 8位。位。 根据外部地址输入，存储根据外部地址输入，存储器内部通过译码电路选中器内部通过译码电路选中被访问的存储单元，以便被访问的存储单元，以便进行进行“读读”或或“写写”。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p

24、 读读/ /写控制写控制 RAMRAM的输入的输入/ /输出与计算机输出与计算机的数据总线相连。的数据总线相连。 CPUCPU对对RAMRAM进行读操作时，进行读操作时，被访问的存储单元中的信被访问的存储单元中的信息应读出息应读出( (输出输出) )到外部数到外部数据总线上来据总线上来; ; CPUCPU对对RAMRAM进行写操作时，进行写操作时，数据总线上的内容应写入数据总线上的内容应写入( (输入输入) )到被访问的存储单元到被访问的存储单元中。中。 当当CE=0CE=0，OE=0OE=0，WE=1WE=1时，时，为读出操作为读出操作; ; 当当CE= 0CE= 0，OE=1OE=1，WE

25、=0WE=0时，时，为写入操作为写入操作; ; 其他情况下，输入其他情况下，输入/ /输出的输出的三态门呈高阻态。三态门呈高阻态。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 61166116的引脚的引脚A0A10A0A10：地址引脚；：地址引脚；I/O0I/O7I/O0I/O7：数据引脚；：数据引脚；VCCVCC、GNDGND：电源引脚；：电源引脚；CECE：片选信号引脚；：片选信号引脚；WEWE：写入有效信号引脚；：写入有效信号引脚；RDRD：读出有效信号引脚；：读出有效信号引脚；7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机

26、原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 61166116芯片的工作方式：芯片的工作方式：写入方式。其条件是写入方式。其条件是:CE =0, WE=0, OE=1:CE =0, WE=0, OE=1。操作结果。操作结果是是D0-D7D0-D7上的内容输入到上的内容输入到A0-A10A0-A10所指定的存储单元中。所指定的存储单元中。读出方式。其条件是读出方式。其条件是:CE= 0, WE=1,OE=0:CE= 0, WE=1,OE=0。操作结果是。操作结果是A0-A10A0-A10所指定的存储单元内容输出到所指定的存储单元内容输出到D0-D7D0-D7上。上。低功耗维

27、持方式，是一种非工作方式，当低功耗维持方式，是一种非工作方式，当CE=1CE=1时，芯时，芯片处于这一方式。此时，器件电流仅为片处于这一方式。此时，器件电流仅为20uA20uA左右，为左右，为系统断电时用电池保持系统断电时用电池保持RAMRAM的内容提供了可能性。的内容提供了可能性。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p62647.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p622567.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与

28、电子信息学院光学与电子信息学院p EPROM 2716EPROM 271627162716是典型的是典型的NMOSNMOS型型2KB2KB的的EPROMEPROM；其内部结构同样分为其内部结构同样分为存储矩阵存储矩阵、地址译码地址译码和和读读/ /写控制写控制三部分；三部分；其工作方式与其工作方式与SRAM6116SRAM6116非常类似，只是工作状态较复非常类似，只是工作状态较复杂。杂。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 27162716的引脚的引脚VCCVCC、VSSVSS、VPPVPP：电源引脚；：电源引脚；A0

29、-A10A0-A10：地址引脚；：地址引脚；D0-D7D0-D7：数据引脚；：数据引脚；OEOE：输出有效信号引脚；：输出有效信号引脚；CE/PGMCE/PGM：片选有效：片选有效/ /编程脉冲信号引编程脉冲信号引脚；脚；7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 27162716的工作状态的工作状态读方式读方式 通常使用的方式，此时两个电源引脚通常使用的方式，此时两个电源引脚VCCVCC和和VPPVPP都接至都接至+5V+5V。 当从当从27162716芯片的某个单元中读数据时，先通过芯片的某个单元中读数据时，先通过A0-A

30、10A0-A10接收来自接收来自CPUCPU的地址信号，然后使的地址信号，然后使CECE和和OEOE都有效，经过都有效，经过一段延迟时间，一段延迟时间，D0-D7D0-D7便送出该地址所指定的存储单元便送出该地址所指定的存储单元的内容。的内容。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 未选中未选中在在OE=1OE=1时，不论时，不论CECE状态如何，状态如何，27162716芯片均未选中，因此芯片均未选中，因此D0-D7D0-D7呈高阻状态。呈高阻状态。 等待等待在在CE=1CE=1时，时，27162716芯片处于等待状态。此

31、时，芯片处于等待状态。此时，27162716芯片的芯片的功耗由功耗由525mW525mW下降到下降到132mW132mW，只有读状态的四分之一。在，只有读状态的四分之一。在此状态下，此状态下，D0-D7D0-D7呈高阻态。呈高阻态。 编程编程VPP=+25VVPP=+25V，CE=1CE=1，把要写入数据的单元地址和数据分别，把要写入数据的单元地址和数据分别送到地址总线和数据总线上，向送到地址总线和数据总线上，向OEOE端送一个端送一个52ms52ms宽的正宽的正脉冲，就可以将数据写入指定的单元中。全部脉冲，就可以将数据写入指定的单元中。全部2K2K字节的字节的编程时间约编程时间约100s10

32、0s。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 编程检查编程检查为了检查编程时写入的数据是否正确，通常在编程过程为了检查编程时写入的数据是否正确，通常在编程过程中包含检查操作。中包含检查操作。在一个字节的编程完成后，电源的接法不变，在一个字节的编程完成后，电源的接法不变，CECE、OEOE均均为低电平，则同一单元的数据就在数据线上输出，以便为低电平，则同一单元的数据就在数据线上输出，以便与输入数据进行比较，检查编程的结果是否正确。与输入数据进行比较，检查编程的结果是否正确。 编程禁止编程禁止在编程过程中，只要使该芯片的在编程过

33、程中，只要使该芯片的CE=0,CE=0,编程就立即禁止。编程就立即禁止。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p2764、272567.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p小结：小结：ABUSABUS，DBUSDBUS，CBUSCBUS/CE (chip enable)/CE (chip enable)：片选线：片选线/OE (output enable)/OE (output enable)：输出允许：输出允许6264 6264 读操作：读操作：/CE1

34、=0 /CE1=0 且且 CE2=1 CE2=1 且且 /OE=0/OE=06264 6264 写操作：写操作：/CE1=0 /CE1=0 且且 CE2=1 CE2=1 且且 /WE=0/WE=02764 2764 读操作：读操作：/CE=0 /CE=0 且且 /OE=0/OE=07.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p缓冲器缓冲器缓冲器主要用于缓冲器主要用于CPUCPU总线的缓冲，以增加总线驱动负载总线的缓冲，以增加总线驱动负载的能力。常用的有单向缓冲器的能力。常用的有单向缓冲器74LS24474LS244和双向缓冲器和双

35、向缓冲器74LS24574LS245。74LS24474LS2457.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 74LS24474LS244一片一片244244分为两组，每组分为两组，每组4 4位，对应输入分别为位，对应输入分别为1A1-1A41A1-1A4和和2A1-2A4,2A1-2A4,对应输出分别为对应输出分别为1Y1-1Y41Y1-1Y4和和2Y1-2Y42Y1-2Y4；/G1/G1和和/G2/G2分别是两组的三态使能控制端，低电平有效。分别是两组的三态使能控制端，低电平有效。若把若把/G1/G1和和/G2/G2相连接

36、，则一片相连接，则一片244244即为一个即为一个8 8位的位的单向缓单向缓冲器。冲器。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成常用于地址或控制信号的缓冲。常用于地址或控制信号的缓冲。单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 74LS24574LS245 一个一个8 8位双向缓冲器；位双向缓冲器；/G/G为使能控制端为使能控制端，低电平有效；，低电平有效；DIRDIR为方向控制端为方向控制端。当。当/G=0/G=0、DIR=0DIR=0时，数据由时，数据由B B到到A A，当，当/G=0, DIR=1/G=0, DIR=1时，则数据由时，则数据由A A到到B B。

37、当。当/G=1/G=1时，时，A A和和B B均处均处于高阻态。于高阻态。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成245245常用作常用作数据缓冲器数据缓冲器，也可用作单向缓冲器，用于也可用作单向缓冲器，用于地址或控制信号地址或控制信号的缓冲。的缓冲。单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 锁存器锁存器 由于由于MCS-51MCS-51的的P0P0口是分时复用的地址口是分时复用的地址/ /数据线，因此数据线，因此必须利用锁存器将地址信号从地址必须利用锁存器将地址信号从地址/ /数据总线中分离出数据总线中分离出来，得到低来，得到低8 8位地址位地址A0A7A0A7

38、。也可作为数据锁存器也可作为数据锁存器，锁存，锁存CPUCPU输出的数据。输出的数据。常用锁存芯片有常用锁存芯片有74LS37374LS373、74LS27374LS273等等。74LS37374LS2737.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 74LS37374LS373数据锁存（电平触发型，透明式锁存器）数据锁存（电平触发型，透明式锁存器）/OC/OC：输出有效：输出有效G(C)G(C)：输入有效：输入有效7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p74

39、LS27374LS273上升沿触发型锁存上升沿触发型锁存/CLR/CLR：清零信号：清零信号CLKCLK：上升沿触发信号：上升沿触发信号7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 373 373与与273273的区别的区别373373是电平触发，即在是电平触发，即在G G为高电平时触发为高电平时触发D D触发器；触发器；273273是上升沿触发，在是上升沿触发，在CLKCLK的上升沿处触发的上升沿处触发D D触发器；触发器；373373输出有三态门作为缓冲，即存在高阻态；而输出有三态门作为缓冲，即存在高阻态；而273273则则

40、没有没有；7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.1.2 MCS-517.1.2 MCS-51单片机片外三总线的形成单片机片外三总线的形成 从物理上可以分为片内、片外两个区域；从物理上可以分为片内、片外两个区域； 片外区域在逻辑上可以分为片外区域在逻辑上可以分为ROMROM和和RAMRAM两个区域；两个区域； 访问这两个逻辑区域所用的访问这两个逻辑区域所用的控制信号控制信号和和访问指令访问指令都是不一都是不一样的；样的； 外部设备在逻辑上一般划归外部设备在逻辑上一般划归RAMRAM区域区域，通过访问，通过访问RAMRAM的

41、方式的方式来访问外部设备；来访问外部设备；空间类型对象控制信号访问指令代码空间ROM ,E2PROM/PSENMOVC数据空间RAM/RD , /WRMOVXIO 空间A/D D/A并行口等/RD , /WRMOVX1、 MCS51单片机系统存储空间格局和特点单片机系统存储空间格局和特点7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院片外三总线为数据、地址、片外三总线为数据、地址、控制总线控制总线地址总线地址总线A0-A15由由P0、P2共同构成；共同构成；数据总线数据总线D0-D7由由P0构成；构成；控制总线由控制总线由ALE、/P

42、SEN、/WR、/RD构成，访问不同构成，访问不同逻辑空间时使用不同信号；逻辑空间时使用不同信号；2、三总线的形成、三总线的形成7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院控制总线(CB)地址总线(AB)数据总线(DB)7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 MCS-51MCS-51单片机单片机总线宽度总线宽度(16(16位位) )，在片外可扩展的存储，在片外可扩展的存储器最大容量为器最大容量为64 KB64 KB，地址为，地址为0000HFFFFH0000HF

43、FFFH。 因为因为MCS-51MCS-51单片机对片外程序存储器和数据存储器的单片机对片外程序存储器和数据存储器的操作操作使用不同的指令和控制信号使用不同的指令和控制信号，所以允许两者的地址空，所以允许两者的地址空间重叠，故片外可扩展的间重叠，故片外可扩展的程序存储器与数据存储器分别为程序存储器与数据存储器分别为64 KB64 KB。 为了配置外围设备而需要扩展的为了配置外围设备而需要扩展的I/OI/O口与片外数据存口与片外数据存储器统一编址，即占据相同的地址空间。因此，储器统一编址，即占据相同的地址空间。因此，片外数据片外数据存储器连同存储器连同I/OI/O口一起总的扩展容量是口一起总的扩

44、展容量是64 KB64 KB。7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 P0P0、P2 P2 和和P3 P3 口在三总线中分别担任什么角色？口在三总线中分别担任什么角色？ ALE ALE 的作用是什么？低的作用是什么？低8bits 8bits 地址什么时候锁入地址什么时候锁入74LS37374LS373？ /PSEN, /RD, /WR /PSEN, /RD, /WR 的作用是什么？的作用是什么？小结7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 数据存储器基本扩

45、展方法数据存储器基本扩展方法扩展数据存储器要将存储器芯片的扩展数据存储器要将存储器芯片的OEOE和和WEWE分别和单片分别和单片机系统的机系统的RDRD和和WRWR相连。可采用相连。可采用EEPROMEEPROM只读存储器、静只读存储器、静态态RAMRAM和动态和动态RAMRAM三类芯片。三类芯片。3 3、程序存储器和数据存储器的基本扩展方法、程序存储器和数据存储器的基本扩展方法7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 例：片外扩展例：片外扩展1 1片片61166116，2KB2KB的的SRAMSRAM7.1 存储器的分类及片

46、外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院p 程序存储器基本扩展方法程序存储器基本扩展方法扩展扩展程序存储器程序存储器主要是将存储器芯片的主要是将存储器芯片的OEOE与单片机系与单片机系统的统的PSENPSEN相连。相连。扩展程序存储器可以采用只读存储器。扩展程序存储器可以采用只读存储器。 7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 例：片外扩展例：片外扩展1 1片片27128A27128A，16KB16KB的的EPROMEPROM7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单

47、片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院 程序存储器访问时序程序存储器访问时序什么是时序？什么是时序？访问程序存储器的控制信号访问程序存储器的控制信号 （1 1）ALE ALE （2 2）/PSEN/PSEN （3 3）/EA/EA 如果指令是从片外如果指令是从片外EPROMEPROM中读取，中读取，ALEALE用于低用于低8 8位地址位地址锁存，锁存，/PSEN/PSEN接外扩接外扩EPROMEPROM的的/OE/OE脚。脚。4 4、程序存储器访问时序、程序存储器访问时序7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院通

48、道通道1：内部总线：内部总线LatchDriver通道通道2：内部总线：内部总线 Driver7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院pP0口的结构口的结构lP0口作为总线口使用时口作为总线口使用时 ，Control1l内部数据总线，地址总线内部数据总线，地址总线 与与 驱动器接通驱动器接通P0.x地址/数据控制D Q锁存器CLK_QMUX&1V2V1读引脚内部总线读锁存器写锁存器VCC21347.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院nP2口的结构口的

49、结构l作为总线口使用时作为总线口使用时 Control1l内部地址总线内部地址总线 与与 驱动器驱动器 接通接通D Q锁存器CLK_Q1P2.xV1读引脚内部总线读锁存器写锁存器地址控制VCC内部上拉电阻MUX213图2.11 P 2口1位结构图7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院取指时序取指时序PCH：01PCL：00在在ALE的下跳沿的下跳沿PCL信息被锁入信息被锁入373INST：75在在PSEN的下跳沿的下跳沿使能使能ROM的的OE端端7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电

50、子信息学院光学与电子信息学院取指时序取指时序7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院片外数据存储器读时序片外数据存储器读时序P2：12P0：34在在ALE的下跳沿的下跳沿DPL中的信息通过中的信息通过PO口引脚输出，并口引脚输出，并锁入锁入373在在RD的下跳沿的下跳沿使能使能RAM的的OE端端DATA：557.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院片外数据存储器读时序片外数据存储器读时序7.1 存储器的分类及片外三总线的形成单片机原理与应用单片机原理与应用 光

51、学与电子信息学院光学与电子信息学院p 7.0引言p 7.1存储器的分类及片外三总线的形成p 7.2存储器并行扩展单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.2 存储空间分配和片选信号产生方法存储空间分配和片选信号产生方法p 存储空间分配存储空间分配 存储空间是计算机资源之一分存储空间是计算机资源之一分配存储空间：指确定存储芯片配存储空间：指确定存储芯片或接口芯片地址（范围）的过或接口芯片地址（范围）的过程。程。 如如6264 6264 芯片，内含芯片，内含8KB8KB，即，即8192 8192 个存储单元。个存储单元。 给给6264 6264 分配存储空间的含义是

52、分配存储空间的含义是确定其每个存储单元的地址确定其每个存储单元的地址。7.2.1存储空间分配存储空间分配单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.2 存储空间分配和片选信号产生方法存储空间分配和片选信号产生方法p 片选信号的产生方法片选信号的产生方法片选信号（片选信号（/CS, /CE/CS, /CE）的作用：）的作用：决定每个器件是否具有使用总线的权利。决定每个器件是否具有使用总线的权利。片选信号的产生方法：片选信号的产生方法：直接接地法直接接地法、线选法线选法、译码法译码法1 1、直接接地法、直接接地法7.2.2 片选信号的产生方法片选信号的产生方法 地址线

53、地址线A12A12A0A0：用于片内：用于片内译码，达到选择某个特定单元译码，达到选择某个特定单元的目的。的目的。 地址线地址线A15A15，A14A14，A13A13为无为无关态。关态。单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.2 存储空间分配和片选信号产生方法存储空间分配和片选信号产生方法p 访问访问62646264的有效地址？的有效地址？由于系统地址总线中由于系统地址总线中A13-A15A13-A15未使用，因此访问未使用，因此访问62646264的的有效地址为：有效地址为：A15 A14 A13A15 A14 A13 A12 A11 A12 A11A8

54、A7A4 A3A0A8 A7A4 A3A0 X X X X X X 0 0000 0000 0000 0 0000 0000 0000 X X X X X X 0 0100 0000 0000 0 0100 0000 0000 X X X X X X 1 1111 1111 1111 1 1111 1111 1111单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.2 存储空间分配和片选信号产生方法存储空间分配和片选信号产生方法 情况情况1 1： A15 A14 A13 A15 A14 A13 A12 A11 A12 A11A8 A7A4 A3A0A8 A7A4 A3A

55、0 0 0 00 0 0 0 0000 0000 0000 0 0000 0000 0000 0 0 00 0 0 1 1111 1111 1111 1 1111 1111 1111 6264 6264 芯片首地址：芯片首地址：0000H0000H 6264 6264 芯片末地址：芯片末地址：1FFFH1FFFH单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.2 存储空间分配和片选信号产生方法存储空间分配和片选信号产生方法 情况情况2 2：A15 A14 A13 A12 A11A15 A14 A13 A12 A11A8 A7A4 A3A0A8 A7A4 A3A0 0

56、0 10 0 1 0 0000 0000 0000 0 0000 0000 0000 0 0 10 0 1 1 1111 1111 1111 1 1111 1111 1111 6264 6264 芯片首地址：芯片首地址：2000H2000H 6264 6264 芯片末地址：芯片末地址：3FFFH3FFFH单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.2 存储空间分配和片选信号产生方法存储空间分配和片选信号产生方法 依次类推可得：依次类推可得：6242 6242 共有共有8 8 块存储地址块存储地址，占用了全部数，占用了全部数据空间据空间0000H0000H1FFFH

57、1FFFH2000H2000H3FFFH3FFFH4000H4000H5FFFH5FFFH6000H6000H7FFFH7FFFH8000H8000H9FFFH9FFFHA000HA000HBFFFHBFFFHC000HC000HDFFFHDFFFHE000HE000HFFFFHFFFFH 6242 6242 共有共有8 8 块存储地址，即存在重复地址，它占用了全块存储地址，即存在重复地址，它占用了全部数据空间！部数据空间！单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.2 存储空间分配和片选信号产生方法存储空间分配和片选信号产生方法2 2、线选法、线选法 直接利用单

58、根地址线作为片选信号直接利用单根地址线作为片选信号。例：采用线选法扩展两片例：采用线选法扩展两片8KBROM以及以及8KBRAMp6264和和2764都是都是8KX8的存储器，它们都有的存储器，它们都有13根地址根地址线线A0-A12；p用剩余用剩余3根地址线根地址线A13-A15分别作片选信号；分别作片选信号；A13(P2. 5)连连2764(1)和和6264 (1)的片选端；的片选端；A14(P2.6)连连2764(2)和和6264(2)的片选端。的片选端。单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.2 存储空间分配和片选信号产生方法存储空间分配和片选信号产生

59、方法 访问访问62646264（1 1）的地址约束条件为：）的地址约束条件为：A15 (P2.7)A15 (P2.7) A14 (P2.6) A14 (P2.6) A13 (P2.5)A13 (P2.5) X X X X 0 0 由于有两根地址线未使用，故可选择的地址空间为：由于有两根地址线未使用，故可选择的地址空间为：0000H0000H1FFFH1FFFH， 4000H4000H5FFFF5FFFF，8000H8000H9FFFH, C000H9FFFH, C000HDFFFHDFFFH 四个存储区是重叠的，例如，地址四个存储区是重叠的，例如，地址0000H, 4000H, 8000H,

60、0000H, 4000H, 8000H, C000HC000H都对应都对应62646264（1 1）中的同一个地址单元，即地址重叠了）中的同一个地址单元，即地址重叠了，其他几片与此类似。，其他几片与此类似。 用线选法实现片选，其存储单元地址不是唯一的。用线选法实现片选，其存储单元地址不是唯一的。单片机原理与应用单片机原理与应用 光学与电子信息学院光学与电子信息学院7.2 存储空间分配和片选信号产生方法存储空间分配和片选信号产生方法 访问访问62646264（2 2）的地址约束条件为：）的地址约束条件为：A15 (P2.7)A15 (P2.7)A14 (P2.6)A14 (P2.6)A13 (P2.5)