存储器扩展技术课件2

1、 6.1 存储器概述 6.2 半导体存储器 6.3 MCS-51单片机存储器扩展第6章 存储器接口1、存储器定义 在微机系统中凡能存储程序和数据的部件统称为存储器。2、存储器分类 微机系统中的存储器分为内存和外存两类。3、内存储器的组成 微机系统中的存储器由半导体存储器芯片组成。 单片机内部有存储器，当单片机内部的存储器不够用时，可以外扩存储器。外扩的存储器就是由半导体存储器芯片组成的。 当用半导体存储器芯片组成内存时必须满足个要求：每个存储单元一定要有8个位。存储单元的个数满足系统要求。注意：内存的容量是指它所含存储单元的个数（每个存储单元一定要有8个位，可以存储8位二进制信息）。6.1 存

2、储器概述 外存的存储容量大，存取速度慢；它不能直接与CPU交换信息，必须经过内存实现；常用的有硬盘、软盘和光盘。 内存的存储容量有限，存放将要运行的程序和数据，存取速度快，可以直接与CPU交换信息。返回 由于集成工艺水平的限制，一个半导体存储器芯片上所集成的单元个数和每个单元的位数有限，用它构成内存时必须满足：内存容量和一个存储单元有8个位的要求，因此内存常常由多个半导体存储器芯片构成。 半导体存储器芯片的存储容量是指其上所含的基本存储电路的个数，用单元个数位数表示。掌握： 已知内存容量和半导体存储器芯片的容量，求用半导体存储器芯片构成内存时需要的芯片个数。 内存的容量=末地址首地址+1 半导

3、体存储器芯片分成ROM和RAM两类。 6.2.1 ROM芯片 6.2.2 RAM芯片6.2 半导体存储器返回例例 由已知内存容量和半导体存储器芯片的容量，求用半导体存储器芯片构成内存时需要的芯片个数。返回 由内存的容量=末地址首地址+1返回1、ROM简介 ROM是只读存储器，ROM中的信息是用写录器写入的，一旦写入，其上的信息就不能随意更改，其内的信息可以由CPU读出，但不能由CPU通过指令写入。2、ROM特性 ROM具有非易失性，即掉电后其上的信息不消失，常常用于存储程序和固定的数据表格。3、ROM分类：掩膜ROM其上的程序由厂家用特殊工艺写入，结构简单，集成度高，但成本也高，适用于大批量产

4、生。PROM出厂时，其上未存任何信息；用户可以用编程器写入，一旦写入其上的程序就不能再更改。EPROM出厂时，其上未存任何信息；用户可以用编程器写入，也可以用紫外线整片擦除。E2PROM出厂时，其上未存任何信息；用户可以用编程器写入，也可以用电信号整字节擦除。4、典型ROM芯片6.2.1 ROM芯片返回2764Intel2764的容量为8K8，有28个引脚。各引脚的功能如下： Al2A0：地址信号输入引脚，可寻址芯片的8K个存储单元。 O7O0： 双向数据信号输入输出引脚。 CE：片选信号输入引脚，低电平有效，只有当该引脚转入低电平时，才能对相应的芯片进行操作。 OE：数据输出允许控制信号引脚

5、，输入，低电平有效，用以允许数据输出。 VPP：+25v电源，用于在专用装置上进行写操作。 PGM：编程脉冲输入。低电平有效 Vcc：+5v电源。 GND：地。返回2764A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12CEOEVPPPGMD0D1D2D3D4D5D6D72764 已知芯片容量求芯片数据线和地址线条数。若半导体存储器芯片的容量为ab，则其数据线条数为b条，地址线条数满足如下关系： 2n=a1、RAM简介 RAM是随机读写存储器，其中的信息由CPU通过指令读写（movx dptr,a ,movx a,dptr）。2、RAM特性 RAM具有易失性，即掉电后其上的信息消失，

6、故用于存储临时性数据。3、RAM分类：RAM分为2类：双极型和MOS型（MOS型RAM因其集成度高，功耗低，价格便宜而得到广泛应用）。MOS型RAM又分为SRAM和DRAM。4、典型RAM芯片6.2.2 RAM芯片返回6264SRAM用MOS型双稳态触发器存储信息，集成度低，接口简单。DRAM用电容存储信息，集成度高，接口复杂，因为电容上的电荷容易泄漏，所以必须定时充电。Intel6264的容量为8K8，有28个引脚。各引脚的功能如下： Al2A0：地址信号输入引脚，可寻址芯片的8K个存储单元。 D7D0： 双向数据信号输入输出引脚。 OE：数据输出允许控制信号引脚，输入，低电平有效，用以允许

7、数据输出。 WE：数据输入允许控制信号引脚，输入，低电平有效，用以允许数据输入。 CS1：片选信号输入引脚，低电平有效，只有当该引脚转入低电平时，才能对相应的芯片进行操作。 CS2：片选信号输入引脚，高电平有效，只有当该引脚转入高电平时，才能对相应的芯片进行操作。 Vcc：+5v电源，用于在线的读操作。 GND：地。返回6264A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12WEOECS1CS2D0D1D2D3D4D5D6D762646.3 MCS-51单片机存储器扩展 在微机系统中存储器是必不可少。MCS51系列单片机内部的存储器不够用时需要外扩半导体存储器芯片，外扩的半导体存储器

8、芯片与MCS51系列单片机通过三总线交换信息。二者连接时必须考虑如下问题：1二者地址线、数据线、控制线的连接。2工作速度的匹配。CPU在取指令和存储器读或写操作时，是有固定时序的，用户要根据这些来确定对存储器存取速度的要求，或在存储器已经确定的情况下，考虑是否需要Tw周期，以及如何实现。3片选信号的产生。目前生产的存储器芯片，单片的容量仍然是有限的，通常总是要由许多片才能组成一个存储器，这里就有一个如何产生片选信号的问题。4CPU的驱动能力 。在设计CPU芯片时，一般考虑其输出线的直流负载能力，为带一个TTL负载。现在的存储器一般都为MOS电路，直流负载很小，主要的负载是电容负载，故在小型系统

9、中，CPU是可以直接与存储器相连的，而较大的系统中，若CPU的负载能力不能满足要求，可以（就要考虑CPU能否带得动，需要时就要加上缓冲器，）由缓冲器的输出再带负载。 6.3.1 ROM芯片的扩展 6.3.2 RAM芯片的扩展 返回6.3.1 ROM芯片的扩展返回 在MCS-51单片机应用系统中，如果单片机内部程序存储器不够用时，特别是对片内无ROM的8031单片机，外扩程序存储器是必不可少的工作。程序存储器容量的扩展可根据实际需要在64KB范围内选择。 单片机扩展用程序存储器有紫外光可擦除型（EPROM）、电擦除型（EEPROM）和闪速存储器FLASH等。EPROM价格低廉，性能稳定可靠，所以

10、，一般程序存储器的扩展均采用之。 在进行程序存储器扩展时，首先应根据应用系统的要求，选择使用何种类型的芯片作程序存储器芯片；其次，在存储器容量选择时，应尽量选择大容量的芯片，即使用一片存储器芯片能够满足要求的，尽量不使用多片，从而减少芯片的组合数量。当必须选用多芯片时，也应选择集成度相同的芯片，以便简化系统的应用电路。 例1 某微机系统只有一片2764，试将其与8051进行连接。例2 用2764构成16K的存储系统，试将它们与8051进行连接。返回例1 某微机系统只有一片2764，试将其与8051进行连接。ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.78

11、9C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGMO0O72764AB12AB0AB0AB15AB12将芯片的13位地址线按引脚名称一一并联，然后按次序逐根接至系统地址总线的低13位。将芯片的8位数据线依次接至系统数据总线的O0-O7。芯片的OE端接至系统控制总线的存储器读信号（PSEN）因为系统中只有1片2764，所以2764的CE可以接地。地址码的计算返回ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.78

12、9C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGMO0O72764AB12AB0AB0AB15AB12地址码的计算 计算2764每个单元的地址（8051送出何种地址码时选中该单元） P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB0

13、* * * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10000H-1FFFH89C51从2764中读取信息的过程：89C51发地址码 P00P07-AB-2764的A0A7 ALE=1 P20P27-AB-2764的A8A1289C51发读ROM信号 PSEN=0CB-2764的OE2764将选中单元的内容送出-DB-89C051的P00-P07返回ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3

14、A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGMO0O72764AB12AB0AB0AB15AB12例2 用2764构成16K的存储系统，试将它们与8051进行连接。A0A12CEOEVPPPGMO0O72764AB12AB0 2764的容量是8K*8，1片2764上有8K个存储单元，每个存储单元有8个基本存储电路，能存放8位二进制信息，可以满足位数的要求，但是1片2764上有8K个存储单元，为了满足内存的容量的要求，需要2片2764串联使用，即2片2764不能同时被选中。因为2片2764的的数据线都接在8位DB上，当二者同时被选

15、中时，会出现争占DB的现象。这时，需要考虑片选问题。返回ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGMO0O72764AB12AB0AB0AB15AB12片选信号的产生A0A12CEOEVPPPGMO0O72764AB12AB0片选信号的产生方法有3种：线选法、部分译码法和全译码法。返回ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5

16、P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGMO0O72764AB12AB0AB0AB15AB12线选法A0A12CEOEVPPPGMO0O72764AB12AB0 线选法就是用剩余的高位地址线作片选信号。 线选法有2个缺点：其一是各芯片的地址不连续，其二是有一些地址不能使用，否则会造成片选的混乱（有地址重叠现象，即一个存储单元有多个地址码）。AB15AB14P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0

17、P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB00 1 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 * 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 * 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10400H-5FFFH8000H-9FFFH返回ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.

18、0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGMO0O72764AB12AB0AB0AB15AB12全译码法A0A12CEOEVPPPGMO0O72764AB12AB0 全译码法就是剩余的全部地址线都参与译码，译码器的输出作为片选信号。因为译码器在某一时刻只有1条输出线有效，保证了在某一时刻只有1个芯片被选中的要求。 全译码法则没有地址重叠现象，即各存储单元的地址码唯一。 AB15AB14P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0 P0

19、7 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10000H-1FFFH2000H-3FFFH74LS13874LS139Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7AG1G2AG2BCB74LS138AB13+5V

20、返回Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7AG1G2AG2BCB74LS13874LS138 74LSl38具有三个输入选择端，能够组合成8种输入状态，对应8种输出，可产生8个片选信号，低电平有效。也就是说，每种输入状态，仅允许一个输出端输出低电平，其余输出端全部为高电平。同时，74LS138还具有3个使能端G1、G2A、G2B，3个使能端必须同时输入有效电平，译码器才能正常工作，即仅当G1、G2A、G2B100时，才能选通译码器，否则译码器输出全无效。 73LS138译码器的逻辑功能真值表输 入输 出使 能选 择Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7G1 G2A G2B1 0 01 0 01 0 01

21、0 01 0 01 0 01 0 01 0 00 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 101111111101111111101111111101111111101111111101111111101111111100 X XX 1 XX X 1X X XX X XX X X1111111111111111111111116.3.2 RAM芯片的扩展返回 由于8051单片机芯片内部仅有128B的RAM，需要作为工作寄存器、堆栈和数据缓冲器使用，当控制系统需要暂存的数据量较大时，片内RAM往往不够用，因此需要进行片外数据存储器的扩展。MCS-51系列单片机数

22、据存储器的扩展能力最大可达64KB。 在一般的数据存储器扩展中，常选用静态数据存储器芯片（SRAM）作为外扩数据存储器使用，SRAM具有存取速度快、使用方便、不需要刷新电路，接口简单等特点，但系统一旦掉电，内部所存数据便会丢失。例1 某微机系统只有一片6264，试将其与8051进行连接。例2 用6264构成16K的存储系统，试将它们与8051进行连接。例3 某微机系统有一片6264、一片2764，试将它们与8051进行连接。 返回例1 某微机系统只有一片6264，试将其与8051进行连接。ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P

23、2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CS1OED0D76264AB12AB0AB0AB15AB12将芯片的13位地址线按引脚名称一一并联，然后按次序逐根接至系统地址总线的低13位。将芯片的8位数据线依次接至系统数据总线的D0-D7。芯片的OE端接至系统控制总线的存储器读信号（RD）芯片的WE端接至系统控制总线的存储器写信号（WR）因为系统中只有1片6264，所以6264的CS1可以接地。地址码的计算CS2+5VWE返回ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.

24、3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBAB12AB0AB0AB15AB12地址码的计算 计算6264每个单元的地址（8051送出何种地址码时选中该单元） P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB0 * * *

25、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10000H-1FFFH89C51从6264中读取信息的过程：89C51发地址码 P00P07-AB-2764的A0A7 ALE=1 P20P27-AB-2764的A8A1289C51发读RAM信号 RD=0CB-6264的OE6264将选中单元的内容送出-DB-89C051的P00-P07A0A12CS1OED0D76264CS2+5VWE89C51向6264中写入信息的过程：89C51发地址码 P00P07-AB-2764的A0A7 ALE=1 P20P27-AB-2764的A

26、8A1289C51发写RAM信号 WR=0CB-6264的WE89C51送出数据-DB-6264将选中单元ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBAB12AB0AB0AB15AB12例2 用6264构成16K的存储系统，试将它们与8051进行连接。AB12AB0A0A12CSOECS2D0D76264A0A12CSOECS2D0D76264WE+5VWE+5V 6264的容量是8

27、K*8，1片6264上有8K个存储单元，每个存储单元有8个基本存储电路，能存放8位二进制信息，可以满足位数的要求，但是1片6264上有8K个存储单元，为了满足内存的容量的要求，需要2片6264串联使用，即2片6264不能同时被选中。因为2片6264的的数据线都接在8位DB上，当二者同时被选中时，会出现争占DB的现象。这时，需要考虑片选问题。返回返回ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DB

28、ABCBA0A12CSOECS2D0D76264AB12AB0AB0AB15AB12片选信号的产生A0A12CSOECS2D0D76264AB12AB0片选信号的产生方法有3种：线选法、部分译码法和全译码法。WE+5VWE+5V返回ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBAB12AB0AB0AB15AB12线选法AB12AB0 线选法就是用剩余的高位地址线作片选信号。 线选法有2

29、个缺点：其一是各芯片的地址不连续，其二是有一些地址不能使用，否则会造成片选的混乱（有地址重叠现象，即一个存储单元有多个地址码）。AB15AB14P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P2 0 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 AB15AB14 AB13 AB12 AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 AB00 1 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 * 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 * 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10400H-5FFFH8000H-9FFFHA0A12CSOECS2D0D76264A0A12CSOECS2D0D76264WE+5VWE+5V返回ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2