单片机原理第8章系统扩展.ppt

1、第8章,存贮器扩展技术,8.1 系统扩展概述,1、芯片片内存储器容量小,片内ROM（4K），RAM（128B）。,2、外设多，接口少,众多的外部设备如键盘、显示器、开关、A/D、D/A以及执行机构等，I/O口是远远不够用的。,一、系统为何要扩展,8.1 系统扩展概述,1、芯片片内存储器容量小,2、外设多，接口少,一、系统为何要扩展,要把快速的单片机与慢速的外部设备有机地联系起来，就需要在单片机与外部设备之间搭一缓冲桥梁(接口)，使二者能很好的匹配。很多接口电路都被制成标准通用接口芯片，用户可根据系统的需要，选用适当的接口芯片单片机连接起来。,3、外部设备与单片机运行速度差异很大,二、扩展总线,

2、控制总线CB：5条,地址总线AB：16条,数据总线DB：8条；,373,片外扩展为三总线形式,有输出功能的8D锁存器,D锁存器,二、扩展总线,控制总线CB：5条,地址总线AB：16条,数据总线DB：8条；,373,片外扩展为三总线形式,D锁存器,Q=D,1,当地址锁存ALE使G为高电平时，Q与D端数据相同；,二、扩展总线,控制总线CB：5条,地址总线AB：16条,数据总线DB：8条；,373,片外扩展为三总线形式,D锁存器,当ALE使G为低电平时， Q端数据不受影响。,1,1,0,0,数据,P0口分时复用,QD,8.2 程序存储器ROM芯片的扩展,E2PROM,EPROM,电信号写入程序，紫外

3、线透过顶部小孔照射擦除程序。,电信号写入程序，电信号擦除程序。,掩膜ROM,在制造时用掩膜技术并将程序写入，程序不得再变。,8.2.1 常用ROM芯片,1、EPROM芯片,2764,27128,27256,VPP A12A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND,VCC PGMNC A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3,2764,2764,A0A11， 地址输入线,1、EPROM芯片,2764,27128,27256,VPP A12A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND,VCC PGMNC A8 A

4、9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3,2764,2764,D0D7， 数据线，三态双向，被读时为输出线；编程时为输入线。,1、EPROM芯片,2764,27128,27256,VPP A12A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND,VCC PGMNC A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3,2764,2764,片选信号输入，低电平有效,选通信号输入，低电平有效,编程脉冲输入,编程电源输入,2、E2PROM芯片,电擦除可编程程序存储器,引脚与EPROM相应引脚功能相同。,2、E2PROM芯片,读操作，输出数据,

5、VL,VH,VL,高阻,2、E2PROM芯片,写操作，输入数据,VL,VL,VH,VL,2、E2PROM芯片,写操作，输入数据,VH,任意,任意,高阻,8.2.2、MCS-51程序存储器的扩展,1、程序存储器与单片机的连接方法,8051,A7 : A0,A12 : A8,P2口高3位未用，低5位作地址线A12A8,273输出端作低8位地址线A7A0,373,地址：0000 0000 0000 0000B0001 1111 1111 1111B,0000H1FFFH,ALE为下降沿时，将低8位地址存入273,(1) 地址线的连接方法,最大扩展容量为213=4KB,一片ROM扩展举例,8051,A

6、7 : A0,A15 : A8,P2口8位均用作高8位地址线A15A8,273输出端作低8位地址线A7A0,373,最大扩展容量为216=64KB,地址：0000 0000 0000 0000B1111 1111 1111 1111B,0000HFFFFH,1、程序存储器与单片机的连接方法,(1) 地址线的连接方法,ALE为下降沿时，将低8位地址存入273,一片ROM扩展举例,8051,A7 : A0,A12 : A8,D0 : ： D7,373,0,1、程序存储器与单片机的连接方法,(2) 数据线的连接方法,PSEN为高电平时，传送8位数据,数据 信号,一片ROM扩展举例,使能控制,8051

7、,A7 : A0,A12 : A8,D0 : ： D7,373,=1选片内； =0选片外,片选信号=0,=1片外选通,=1片外输出允许,(2) 数据线的连接方法,ALE接G,地址锁存控制:=1,输出地址信息;=0锁存地址信息.,一片ROM扩展举例,简化电路,273,1、程序存储器与单片机的连接方法,一片ROM扩展举例,(3) 片外ROM操作时序,ALE上升为高电平后，P2口输出PCH； P0口输出PCL。,ALE下降为低电平后，P2口保持PCH信息不变； 74LS373锁存PCL,一片ROM扩展举例,(3) 片外ROM操作时序,ALE上升为高电平后，P2口输出PCH； P0口输出PCL。,AL

8、E下降为低电平后，P2口保持PCH信息不变； 74LS373锁存PCL,PSEN负跳变时，选中片外ROM ，P0口转换为输入状态，读取片外ROM指令。,一片ROM扩展举例,一片ROM扩展举例,CPU在访问片外ROM的一个周期内， PSEN、ALE两次有效。,CPU在一个周期内可处理两字节的指令代码故指令系统中有很多单周期两字节指令。,(3) 片外ROM操作时序,3、 多片ROM扩展举例,多个ROM共占64KB的地址空间，CPU 在某瞬间只能选中其中一个进行操作，就需要片选信号来选择。,3、 多片ROM扩展举例,片选信号产生方法：线选法和译码法。,3、 多片ROM扩展举例,(1)线选法,3片以下

9、ROM扩展时，只需A12A0，13条地址线，余下的P2.5、P2.6、P2.7，作为片选信号线。,3、 多片ROM扩展举例,(2)译码法,3片以上ROM扩展时，只需A12A0，13条地址线，通过对余下的P2.5、P2.6、P2.7译码，产生片选信号。,74LS-138译码器,P2.5、P2.6、P2.7分别接A、B、C,分时选中8个芯片,3、 多片ROM扩展举例,(2)译码法,8片2764ROM地址分配表,8.3 数据存储器RAM的扩展,8.3.1 静态数据存储器SRAM,6264,62128,62256,NC A12A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND,V

10、CC WR CS A8 A9 A11 RD A10 CE D7 D6 D5 D4 D3,6264,6264,A0A11， 地址输入线,8.3 数据存储器RAM的扩展,8.3.1 静态数据存储器SRAM,6264,62128,62256,NC A12A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND,VCC WR CS A8 A9 A11 RD A10 CE D7 D6 D5 D4 D3,6264,6264,D0D7， 数据线，三态双向，被读时为输出线；写入时为输入线。,8.3 数据存储器RAM的扩展,8.3.1 静态数据存储器SRAM,6264,62128,62256,N

11、C A12A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND,VCC WR CS A8 A9 A11 RD A10 CE D7 D6 D5 D4 D3,6264,6264,片选信号输入，低电平有效,读选通信号输入，低电平有效,写选通信号输入，低电平有效,8.3 数据存储器RAM的扩展,8.3.1 静态数据存储器SRAM,6264,62128,62256,NC A12A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND,VCC WR CS A8 A9 A11 RD A10 CE D7 D6 D5 D4 D3,6264,6264,D0D7，输出数据,8.3

12、 数据存储器RAM的扩展,8.3.1 静态数据存储器SRAM,6264,62128,62256,NC A12A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND,VCC WR CS A8 A9 A11 RD A10 CE D7 D6 D5 D4 D3,6264,6264,D0D7，输入数据,8.3 数据存储器RAM的扩展,8.3.1 静态数据存储器SRAM,6264,62128,62256,NC A12A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND,VCC WR CS A8 A9 A11 RD A10 CE D7 D6 D5 D4 D3,6264,

13、6264,D0D7，高阻态,8.3.2 MCS-51数据存储器的扩展,1、直接外扩2K字节SRAM(6264)的连线图。,常用的数据存储器还有6116、62256等。,6264,8051,ALE,D0 : D7,P2.7,G,A7 : A0,A12 : A8,P2.0P2.4,P0,Q7 : Q0,D7 : D0,273,控制线,地址锁存信号线,片选信号线,写输入信号线,读输入信号线,6264,8051,ALE,D0 : D7,P2.7,G,A7 : A0,A12 : A8,P2.0P2.4,P0,Q7 : Q0,D7 : D0,273,2、访问外部数据的方法,读出外部SRAM数据,EA=0，

14、CPU使P2.7为低电平，选中6264。,ALE=1期间，P0口由273输出数据存储器地址低8位， P2口输出数据存储器地址高5位。确定数据存储器地址A12A0。,RD为低电平期间读出数据。,6264,8051,ALE,D0 : D7,P2.7,G,A7 : A0,A12 : A8,P2.0P2.4,P0,Q7 : Q0,D7 : D0,273,写入外部SRAM数据,EA=0，CPU使P2.7为低电平，选中6264。,ALE=0期间，273锁存数据存储器地址低8位， P2口输出数据存储器地址高5位。确定数据存储器地址A12A0。,2、访问外部数据的方法,WR为低电平期间写入数据。,低8位地址线寻址外部SRAM数据区,MOVX A，Ri,地址信号的形成：,2、访问外部数据的方法,MOVX Ri ， A,读出数据,写入数据,P0口输出Ri中的内容形成A0A7， P2口输出全0，形成地址信号。,用于地址号256的场合,16位地址线寻址外部SRAM数据区,MOVX A，DPYR,地址信号的形成：,2、访