《存储器接口设计》课件

第六章存储器接口设计单片机内集成了各种存储器和I/O功能部件，但有时，在进行较复杂过程的控制时，它自身的功能远远不能满足需要。为此，应扩展其外部功能部件，这就是通常所说的单片机的系统扩展问题。1精品医学第六章存储器接口设计单片机内集成一.MCS-51系列单片机的系统总线MCS-51系列单片机具有INTEL标准并行总线，可方便的与外围设备进行连接，是单片机外部扩展的基础。总线：所谓总线就是连接计算机各部件的一组公共信号线。MCS-51系列单片机使用的是并行总线结构，按其功能通常把系统总线分为三组.6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址2精品医学一.MCS-51系列单片机的系统总线6.1MCS-51系6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址1.地址总线地址总线用于传送单片机发出的地址信号，以便进行存储单元和I/O端口的选择。地址总线是单向传输的。8031一共有16位数据总线（P0,P2）。2.数据总线数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与I/O之间传送数据。数据总线是双向的，可以进行两个方向的传送。8031共有8位数据总线（P0）3精品医学6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址1.地6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址3.控制总线控制总线实际上就是一组控制信号线，包括单片机发出的，以及从其他部件传送给单片机的。8031的控制总线ALE,PSEN,EA,RD和WR4精品医学6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址3.控制6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址二.构造8031系统总线

1.P0口作为低8位地址总线，由于P0口是分时作地址总线和数据总线，因此，需要增加一个8位地址锁存器。

2.以P2口作为高8位地址总线，与P0口提供的低8位地址总线，构成了完整的16位地址总线。5精品医学6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址二.构造6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址

3.各控制信号线。除了地址线和数据线之外，还需要一些控制信号线，已构成系统的控制总线，包括：（1）ALE作为低8位地址锁存控制信号（2）PSEN作为扩展程序存储器的选通信号（3）EA作为内外程序存储器的选择控制信号（4）RD和WR作为扩展数据存储器和I/O口的读选通、写选通信号6精品医学6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址3.6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址三.存储器地址空间分配

实际的单片机系统设计中，如何将64K空间分配给各个程序存储器和数据存储芯片，并且使各芯片之间一个存储单元对应一个地址，地址不发生重叠，从而避免发生数据冲突，这就是存储器地址空间的分配问题。7精品医学6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址三.存6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址

MCS-51单片机发出的地址是对应的每一个存储单元的，对于外扩外设的单片机系统而言，要完成存储单元的选择，必须要进行两步选择：一是必须选中该芯片，称为片选二是必须选择该芯片的某一单元，称为单元选择。其中，片选都是运用的高位线。8精品医学6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址线选法线选法就是利用系统的高位地址线作为存储器芯片的片选信号。优点：不需要加地址译码器，成本低，体积小。缺点：可寻址的芯片数目受到限制，地址空间不连续例如：用线选法扩展4K的RAM(2片6116)9精品医学6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址线选法6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址译码法译码法就是使用译码器对单片机的高位地址进行译码，译码器的译码输出作为存储器芯片的片选信号。优点：有效的利用存储空间，使用于大容量多芯片的存储器扩展。常用的译码器芯片：74LS138(3-8译码器)，74LS139（2-4译码器）10精品医学6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址译码法6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址例1：用译码法扩展8片6264芯片（8K）例2：用译码法（74LS138）将64K字节的存储空间全部划分为每块4K字节存储空间，该如何划分？练习6.1：如何用74LS138实现对每块为2K存储空间的划分，画出连接电路，写出译码器输出所对应的地址范围。11精品医学6.1MCS-51系列外部总线结构及存储器编址例1：

6.2程序存储器的扩展

单片机的程序存储器是只读存储器，程序存储器（ROM）一旦写入就不能随意更改。12精品医学6.2程序存储器的扩展6.2程序存储器的扩展二、程序存储器的扩展方法1.控制线的连接

ALE——连接到地址锁存器（74LS373）的锁存允许端（G）PSEN——连接到程序存储器的OE端EA——现在一般的情况是悬空13精品医学6.2程序存储器的扩展二、程序存储器的扩6.2程序存储器的扩展2.数据线的连接程序存储器8位数据线D0~D7连接到单片机的P0口。3.地址线的连接根据存储器容量的大小，将存储器的低8位地址与锁存器的输出端相连接，将存储器的高8位地址线连接到单片机的P2口。14精品医学6.2程序存储器的扩展2.数据线的连接16.2程序存储器的扩展例3：用27C256（32K）扩展程序存储器。例4：用译码法扩展4片27128（16K）程序存储器15精品医学6.2程序存储器的扩展例3：用27C6.3数据存储器的扩展

MCS-51单片机内部有128~256B的RAM,在实际工作中，当数据存储量需要较大时，就必须通过并行总线扩展外部的数据存储器（RAM）。16精品医学6.3数据存储器的扩展16精品医学6.3数据存储器的扩展一、数据存储器的扩展方法

数据存储器的扩展方法和程序存储器的扩展方法大致相同，地址线和数据线的连接方法与程序存储器的连接方法一致，不同的是控制信号线的连接17精品医学6.3数据存储器的扩展一、数据存储6.3数据存储器的扩展1.外部数据存储器控制信号的连接单片机的读控制线RD——连接到存储器的输出允许线OE，用于读操作单片机的写控制线WR——连接到存储器的写入允许线WE，用于写操作。单片机的程序存储器选通信号PSEN悬空不用18精品医学6.3数据存储器的扩展1.外部数6.3数据存储器的扩展例6:用线选法扩展3片6264（8K），并分析每一片6264所对应的存储空间。例7：用译码法扩展4片62128（16K），并分析每一片62128所对应的存储空间。19精品医学6.3数据存储器的扩展例6:用线选法6.4存储器的综合扩展实际单片机应用系统中，经常既需要扩展程序存储器，又需要扩展数据存储器。扩展的方法：只需要根据各自控制总线的特点，将其“挂”接到三总线上即可。例8：扩展程序存储器一片27C256(32K),和数据存储器一片6264（8K）20精品医学6.4存储器的综合扩展实际单片机应用6.4存储器的综合扩展例9：采用译码法扩展2片8K的程序存储器（2764）和2片8K的数据存储器（6264）。21精品医学6.4存储器的综合扩展例9：采用译码8.4I/O口的扩展MCS-51系列单片机共有4个8位的I/O口。在实际应用中只有P1可以作为单纯的I/O口。因此必须作I/O口的扩展。22精品医学8.4I/O口的扩展22精品医学8.4I/O口的扩展应用系统中采用简单的TTL电路可以直接传送并行数据，实现简单的I/O口的扩展。采用74LS244作扩展输入。采用74LS273作扩展输出。23精品医学8.4I/O口的扩展23精品医学8.5综合功能的扩展8.5.18155扩展

8155是Intel公司研制的通用I/O接口芯片，共有3个部分组成：256个字节的内部RAM;一个14位的定时/计数器；3个可编程的I/O口24精品医学8.5综合功能的扩展8.5.18155扩展24精8.5综合功能的扩展一、8155的引脚和结构25精品医学8.5综合功能的扩展一、8155的引脚和结构25精品医8.5综合功能的扩展二、8155的I/O地址及RAM编址26精品医学8.5综合功能的扩展二、8155的I/O地址及RAM编8.5综合功能的扩展三、8155的寄存器（1）命令寄存器

8155只有一个控制字，命令寄存器决定A口、B口、C口和定时器/计数器的工作方式及功能。其位格式为：27精品医学8.5综合功能的扩展三、8155的寄存器27精品医学8.5综合功能的扩展PA：决定A口的工作方式PA=0，A口为输入方式；PA=1，A口为输出方式。PB：决定B口的工作方式。PB=0，B口为输入方式；PB=1，B口为输出方式。28精品医学8.5综合功能的扩展PA：决定A口的工作方式28精品医8.5综合功能的扩展PC2、PC1：决定PC口的工作方式。

PC2PC1（ALT1）=00，A口、B口为基本输入/输出，C口为基本输入口；PC2PC1（ALT2）=01，A口、B口为基本输入/输出，C口为基本输出口；PC2PC1（ALT3）=10，A口为选通输入/输出口，B口为基本输入/输出口；PC2PC1（ALT4）=11，A口、B口为选通输入/输出口。29精品医学8.5综合功能的扩展PC2、PC1：决定PC口的工作方8.5综合功能的扩展IEA：A口中断允许位。IEA=1允许A口中断，IEA=0禁止A口中断。IEB：B口中断允许位。IEB=1允许B口中断，IEB=0禁止B口中断。30精品医学8.5综合功能的扩展IEA：A口中断允许位。30精品医8.5综合功能的扩展TM2、TM1：定时/计数器命令。

TM2TM1=00，空操作，不影响计数器操作；

TM2TM1=01，停止计数器计数；

TM2TM1=10，定时/计数器长度减为0时停止计数；

TM2TM1=11，连续方式，当计数器赋予初值后，立即启动定时/计数器；若正在计数，则置新的方式和长度，计数结束后按新的方式和新的时间常数计数。31精品医学8.5综合功能的扩展TM2、TM1：定时/计数器命令。8.5综合功能的扩展（2）状态寄存器

状态寄存器由7位寄存器组成，其中6位用于表示A口和B口的状态，1位表示定时/计数器的状态。此寄存器为只读寄存器其位格式为：32精品医学8.5综合功能的扩展（2）状态寄存器32精品医学8.5综合功能的扩展INTRA：A口中断请求位。BFA：A口缓冲器满标志位。INTEA：A口中断允许位。INTRB：B口中断请求位。BFB：B口缓冲器满标志位。INTEB：B口中断允许位。TIMER：定时中断请求位。33精品医学8.5综合功能的扩展INTRA：A口中断请求位。33精8.5综合功能的扩展四、8155的定时/