STCC單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展

1、1會(huì)計(jì)學(xué)STCC單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 STC89C52單片機(jī)屬于總線型結(jié)構(gòu)，片內(nèi)各功能部件都是按總線關(guān)系設(shè)計(jì)并集成為整體的。 為減少連接線，簡(jiǎn)化組成結(jié)構(gòu)，可把具有共性的連線歸并成一組公共連線，即總線傳送信息的公共通道（BUS）。單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展主要包括存儲(chǔ)器擴(kuò)展和I/O接口部件擴(kuò)展。三總線：地址總線(AB) 、數(shù)據(jù)總線(DB)、控制總線(CB).STC89C52單片機(jī)與外部設(shè)備連接有兩種方式：第8章 單片機(jī)接口技術(shù) I/O口方式（非總線方式 ） 總線方式STC89C52單片機(jī)沒(méi)有專用總線引腳，而是采用了I/O引腳兼作總線引腳的方案。I/O口方式采用片內(nèi)RAM指令訪問(wèn)外設(shè) 例如：MOV

2、 A,P0 總線方式采用片外RAM指令訪問(wèn)外設(shè)例如：MOVX A, DPTR （片外RAM 00FFFFH）STC89C52單片機(jī)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展即包括程序存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展器擴(kuò)展又包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展。AT89S51單片機(jī)采用程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間截然分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)。擴(kuò)展后，系統(tǒng)形成了兩個(gè)并兩個(gè)并行的外部存儲(chǔ)器空間行的外部存儲(chǔ)器空間。數(shù)據(jù)總線P0口地址總線P0+P2控制總線P3口+控制引腳STC89C52為減少引腳數(shù)量，采用了復(fù)用P0口方案，即P0口兼作數(shù)據(jù)線和低8位地址線，為了將地址和數(shù)據(jù)信息區(qū)分開(kāi)來(lái)，需要在P0口外部增加地址鎖存器地址鎖存器，即將地址信息的低8位鎖存后輸出

3、。使用的控制信號(hào)如下: 作為外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的讀選通控制信號(hào)。 和 為外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O的讀、寫選通控制信號(hào)。ALE作為P0口發(fā)出的低8位地址鎖存控制信號(hào)。 為片內(nèi)外程序存儲(chǔ)器的選擇控制信號(hào)。PSENWRRDEAEAEA發(fā)器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：內(nèi)部由8路D觸發(fā)器和8個(gè)三態(tài)緩沖器組成。原理原理：/OE端為低電平時(shí)，D端信號(hào)在 G端正脈沖作用下實(shí)現(xiàn)“接通-鎖存鎖存-隔離”功能。導(dǎo)通鎖存隔離 74LS373的引腳373373功能表功能表引腳說(shuō)明： D7D0：8位數(shù)據(jù)輸入線， Q7Q0：8位數(shù)據(jù)輸出線。 G：數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)。當(dāng)加到該引腳的信號(hào)為高電平時(shí)，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存到鎖

4、存器中。 ：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)，三態(tài)門打開(kāi)，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，輸出線為高阻態(tài)。OE373的工作過(guò)程：1、P0口先將低8位地址信號(hào)鎖存在373中；2、373的輸出端與輸入端（P0口）隔離；3、P0口輸出8位數(shù)據(jù)信號(hào)+ P2口輸出高8位地址信號(hào)+ 373輸出低8位地址信號(hào) 同時(shí)產(chǎn)生16位地址信號(hào)+8位數(shù)據(jù)信號(hào)STC89C52單片機(jī)P0口與74LS373的連接方便。方便。 實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，既需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，又需要擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，如何把片外的兩個(gè)如何把片外的兩個(gè)64KB64KB地址空間分配地址空間分配給各個(gè)程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片，給

5、各個(gè)程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片，使一個(gè)存儲(chǔ)單元一個(gè)存儲(chǔ)單元只對(duì)應(yīng)一個(gè)地址只對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，避免單片機(jī)發(fā)出一個(gè)地址時(shí)，同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)單元，發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。這就是存儲(chǔ)器地址空間分地址空間分配問(wèn)題配問(wèn)題。 STC89C52單片機(jī)發(fā)出的地址碼用于選擇某個(gè)存儲(chǔ)器單元，在這個(gè)過(guò)程中單片機(jī)必須進(jìn)行兩種選擇：一是一是選中該存儲(chǔ)器芯片，稱為選中該存儲(chǔ)器芯片，稱為“片選片選”，未被選中的芯片不能被訪問(wèn)。二是在二是在“片選片選”的基礎(chǔ)上再根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的基礎(chǔ)上再根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的地址碼來(lái)對(duì)的地址碼來(lái)對(duì)“選中選中” 芯片的某一單元進(jìn)行訪問(wèn)，即芯片的某一單元進(jìn)行訪問(wèn)，即“單元選擇單元選擇”。為實(shí)現(xiàn)片選，存儲(chǔ)器芯片都有片選引腳。

6、同時(shí)也都有多條地址線引腳，以便進(jìn)行單元選擇。注意，“片選”和“單元選擇”都是單片機(jī)通過(guò)地址線一次發(fā)出的地址信號(hào)來(lái)完成選擇的。 1. 1.線選法線選法-一般只適用于外擴(kuò)少量的片外存儲(chǔ)器和I/O接口芯片。 線選法是指直接利用單片機(jī)系統(tǒng)的某一高位地址線作為存儲(chǔ)器芯片（或I/O接口芯片）的“片選”控制信號(hào)。為此，只需要把用到的高位地址線與存儲(chǔ)器芯片的“片選”端直接連接即可。 線選法的優(yōu)點(diǎn)是線選法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單電路簡(jiǎn)單，不需要另外增加地址譯碼器硬件電路，體積小，成本低體積小，成本低。缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是可尋址的芯可尋址的芯片數(shù)目受到限制片數(shù)目受到限制，芯片之間地址不連續(xù)芯片之間地址不連續(xù)，地址空間沒(méi)地址空間沒(méi)

7、有充分利用有充分利用。3線線-8線線譯碼器，有譯碼器，有3個(gè)數(shù)據(jù)輸入端個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，經(jīng)經(jīng)譯碼產(chǎn)生譯碼產(chǎn)生8種狀態(tài)種狀態(tài)。138真值表真值表 當(dāng)一個(gè)選通端為G1為高電平，且另外兩個(gè)選通端 和 為低電平時(shí)，可將輸入端C、B、A的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的引腳輸出端以低電平譯出,其余引腳輸出均為高電平。此時(shí)，可將輸此時(shí)，可將輸出為低電平的引腳作為某一存儲(chǔ)器芯片出為低電平的引腳作為某一存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。的片選信號(hào)。G2AG2B 雙雙2 2線線-4-4線譯碼器線譯碼器。這兩個(gè)譯碼器完全獨(dú)立這兩個(gè)譯碼器完全獨(dú)立，分別有各自的數(shù)據(jù)輸入端、譯碼狀態(tài)輸出端以及數(shù)據(jù)輸入允許。 P2.7、P2.6、P2.5（高3位

8、地址線）分別接74LS138的C、B、A端，由于對(duì)高3位地址譯碼，這樣譯碼器有8個(gè)輸出分別接到8片6264的各各 “片選片選”端端，實(shí)現(xiàn)8選1的片選。低低13位地址位地址（P2.4P2.0，P0.7P0.0）完成對(duì)選中的6264芯片中的各個(gè)存儲(chǔ)單元的“單元選擇”。全地址譯碼，全地址譯碼，地址有重疊嗎？地址有重疊嗎？Y7 采用譯碼器劃分的地址空間塊都是相等的，如果將地址空間塊劃分為不等的塊，可采用可編程邏輯器件FPGA對(duì)其編程來(lái)代替譯碼器進(jìn)行非線性譯碼。用戶沒(méi)有必要再擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器。用戶沒(méi)有必要再擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器。PSENEAEAEAPSENWRRD P0P0口口作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用的雙向總

9、線，用于輸入指令或輸出程序存儲(chǔ)器的低8位地址PCL。 P2P2口口專門用于輸出程序存儲(chǔ)器的高8位地址PCH。P0口分時(shí)復(fù)用，故首先要將P0口輸出的低8位地址PCL鎖存在鎖存器中，然后P0口再作為數(shù)據(jù)口。在每個(gè)機(jī)器周期中，允許地址每個(gè)機(jī)器周期中，允許地址鎖存兩次有效鎖存兩次有效，ALE在下降沿時(shí)，將P0口的低8位地址PCL鎖存在鎖存器中。不執(zhí)行不執(zhí)行MOVXMOVX類指令時(shí)類指令時(shí) 地址地址E8HF9H1001H1002H代碼代碼程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器PSENRD 地址鎖存地址鎖存 地址鎖存地址鎖存不執(zhí)行不執(zhí)行MOVXMOVX類指令時(shí)類指令時(shí)地址地址 代碼代碼程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器PSENRD 地址

10、鎖存地址鎖存 地址鎖存地址鎖存行的是“MOVX A,Ri”或“MOVX Ri,A”指令，則Ri的內(nèi)容為低8位地址，而P2口線上將是P2口鎖存器的內(nèi)容。ROM1003 E0地址地址代碼代碼片外片外RAM地址地址 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)6001 09 地址鎖存地址鎖存 地址鎖存地址鎖存有效有效無(wú)效無(wú)效M0VX A,DPTR信號(hào)，下一個(gè)機(jī)器周期中下一個(gè)機(jī)器周期中ALE的有效鎖存信的有效鎖存信號(hào)號(hào)也不再出現(xiàn)也不再出現(xiàn)；當(dāng)/ 有效有效時(shí)，P0口將讀/寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。36RDWR場(chǎng)某些小容量芯片價(jià)格反而比大容量芯片還貴。所以，應(yīng)盡量采用大容量芯片應(yīng)盡量采用大容量芯片。CE常用常用EPROM芯片引腳定義芯片引腳定義

11、芯片引腳功能：芯片引腳功能：A0A0A15A15：地址線引腳。地址線引腳。其數(shù)目由芯片的存儲(chǔ)容量其數(shù)目由芯片的存儲(chǔ)容量決定決定，用于進(jìn)行單元選擇。，用于進(jìn)行單元選擇。D7D7D0D0：數(shù)據(jù)線引腳。數(shù)據(jù)線引腳。 ：片選控制端。片選控制端。 ：輸出允許控制端。輸出允許控制端。 ：編程時(shí)，編程脈編程時(shí)，編程脈沖的輸入端。沖的輸入端。V VPPPP：編程時(shí)，編程電壓編程時(shí)，編程電壓（+12V+12V或或+25V+25V）輸入端。）輸入端。V VCCCC：+5V+5V，芯片的工作電，芯片的工作電壓。壓。GND GND ：數(shù)字地。：數(shù)字地。NCNC：無(wú)用端。無(wú)用端。CEOEPCM、的差別僅在26引腳。27

12、64的26腳是空腳，27128的26腳是地址線A13，在設(shè)計(jì)外擴(kuò)存儲(chǔ)器電路時(shí)，應(yīng)選用應(yīng)選用2712827128芯片設(shè)計(jì)電路芯片設(shè)計(jì)電路。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可將可將2712827128換成換成27642764，系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。C EO EEPROM芯片一般有讀出、未選中、編程、程序校驗(yàn)、編程禁止等5種工作方式。這5種工作方式，由 、 、 信號(hào)的組合確定。PCM低功耗的維持狀態(tài)。（3 3）編程方式。）編程方式。在VPP端加上規(guī)定好的高壓高壓，和端加上合適的電平（不同芯片要求不同），能將數(shù)據(jù)寫入到指定地址單元。編程地址編程地址和編程數(shù)據(jù)編程數(shù)據(jù)分別由系統(tǒng)的A15A0和D7D0提供。OECEOECE由于

13、外擴(kuò)的EPROM在正常使用中只讀不寫，故EPROM芯片只有讀出控制引腳 ，該引腳與STC89C52單片機(jī)的 相連。單片EPROM擴(kuò)展，可不需要考慮片選問(wèn)題，27128的片選端直接接地。當(dāng)然也可接到某一高位地址線上（A15或A14）進(jìn)行線選或接某一地址譯碼器的輸出端。PSEN（2）將高位剩余的剩余的2 2條地址線條地址線P2.7P2.7，P2.6P2.6接到74LS139譯碼器的輸入端A、B，譯碼器使能端 直接接地，輸出端 分別接到4片27128的片選端。片選信號(hào)由譯譯碼器碼器產(chǎn)生產(chǎn)生。Y3G若此時(shí)P2.7=0、P2.6=0，選中IC1。地址線A15A0與P2、P0對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：P2.7P2.6

14、P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.000STC89C52STC89C52單片機(jī)與單片機(jī)與4 4片片27128EPROM27128EPROM的接口電路的接口電路P2.7P2.6譯碼器譯碼器輸出輸出選中選中芯片芯片地址范圍地址范圍存儲(chǔ)存儲(chǔ)容量容量00Y0IC10000H3FFFH16KB01Y1IC24000H7FFFH16KB10Y2IC38000HBFFFH16KB11Y3IC4C000HFFFFH16KB二個(gè)字節(jié)，依次類推。當(dāng)PC=3FFFH時(shí)，從IC1最后一個(gè)單元取指令，然后PC=4000H，CPU向P2口、P0口

15、送出4000H地址時(shí)，則選中第二個(gè)程序存儲(chǔ)器IC2，IC2的地址范圍為4000H7FFFH，讀指令過(guò)程同IC1。PSEN8EH8EH）的EXTRAMEXTRAM位為0 0時(shí)，在00H00H到到FFHFFH單元（256B）,使用MOVX DPTR指令訪問(wèn)的是內(nèi)部擴(kuò)展的RAM,超過(guò)0FFH的地址空間將訪問(wèn)外部擴(kuò)展的RAM；而采用MOVX Ri只能訪問(wèn)片內(nèi)擴(kuò)展的00H到FFH單元。端允許由單片機(jī)的讀選通信號(hào)控制），而不會(huì)發(fā)生總線沖突不會(huì)發(fā)生總線沖突。STC89C52單片機(jī)對(duì)片外RAM的讀和寫兩種操作時(shí)序的基本過(guò)程是相同的。WRRDOEPSENA,DPTR”后使 信號(hào)變有效（見(jiàn)處），信號(hào)使被尋址的片外

16、RAM把數(shù)據(jù)送上P0口總線（見(jiàn)處），當(dāng)回到高電平后（處），P0總線變?yōu)閼腋顟B(tài)。RDRD30 0307(1)讀周期開(kāi)始讀周期開(kāi)始(2)(4)(5)讀有效讀有效(7) (8)地址地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)ACC 片外片外RAM在S4狀態(tài)，寫信號(hào)有效（處），選通片外RAM，之后，P0口上的數(shù)據(jù)就寫到RAM內(nèi)了，然后寫信號(hào)變?yōu)闊o(wú)效（處）。WRWEWRWRMOV DPTR,#3004HMOV A,#45HMOVX DPTR,AROM 片外RAM指令地址 代碼 地址 數(shù)據(jù) 1004H E0H 3004H 00H片外片外RAM地址地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)30 04H(1)(2)(3)A45(4)(5)00DPHDPL3004(6)

17、各引腳功能：各引腳功能：A0A14：地址輸入線。D0D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。 ：片選信號(hào)輸入線。對(duì)6264芯片，當(dāng)24腳（CS）為高電平且片選信號(hào)為低電平時(shí)才選中該片。 ：讀選通信號(hào)輸入線，低電平有效。 ：寫允許信號(hào)輸入線，低電平有效。VCC 工作電源+5V。GND 地。CEOEWECERDWRP2.7P2.6譯碼器譯碼器輸出輸出選中芯選中芯片片地址范圍地址范圍存儲(chǔ)容存儲(chǔ)容量量00Y0IC10000H3FFFH16KB01Y1IC24000H7FFFH16KB10Y2IC38000HBFFFH16KB11Y3IC4C000HFFFFH16KB4片片62128芯片的地址空間分配表芯片的地址空間分配

18、表 先把尋址地址4000H送到DPTR中，當(dāng)執(zhí)行“MOVX A，DPTR”時(shí)，DPTR的低8位（00H）經(jīng)P0口輸出并鎖存，高8位（40H）經(jīng)P2口直接輸出，根據(jù)P0口、P2口狀態(tài)選中IC2的4000H單元。當(dāng)單片機(jī)讀選通信號(hào) 為低電平時(shí)，片外4000H單元的數(shù)據(jù)經(jīng)P0口送往累加器A。當(dāng)執(zhí)行指令“MOV 50H，A”寫入片內(nèi)RAM50H單元。RD 先把片內(nèi)RAM 60H單元的數(shù)據(jù)送到A中，第2條指令把尋址地址8000H送到數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR中，當(dāng)執(zhí)行“MOVX DPTR，A”時(shí)，DPTR的低8位（00H）由P0口輸出并鎖存，高8位（80H）由P2口直接輸出，根據(jù)P0口、P2口狀態(tài)選中IC3

19、（6264）的8000H單元。當(dāng)寫選通信號(hào) 有效時(shí)，A中的內(nèi)容送往片外RAM 8000H單元。WR，片選端后。當(dāng)片選端后。當(dāng)P2.6=1P2.6=1，P2.5=0P2.5=0時(shí)，選中第一時(shí)，選中第一組組IC1IC1和和IC3IC3；當(dāng)；當(dāng)P2.6=0P2.6=0，P2.5=1P2.5=1時(shí)，選中第時(shí)，選中第二組二組IC2IC2和和IC4IC4。線選法擴(kuò)展電路圖線選法擴(kuò)展電路圖高位剩余了一條地址線P2.7未接未接。設(shè)無(wú)用位P2.7=1，若此時(shí)P2.6=1、P2.5=0，選中IC1、IC3。地址線A15A0與P2、P0對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P

20、0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0110設(shè)無(wú)用位P2.7=1，若此時(shí)P2.6=0、P2.5=1，選中IC2、IC4。地址線A15A0與P2、P0對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0101因此，IC1、IC3的地址空間為的地址空間為C000HDFFFH。因此，因此，IC2、IC4的地址空間為的地址空間為A000HBFFFH。芯芯 片片地地 址址 范范 圍圍2764（1）IC1C000HDFFFH2764（2）IC2A000HBFFFH6264（1）IC3C000H

21、DFFFH6264（2）IC4A000HBFFFH從表中可以看出，第一組兩片芯片地址空間完全重疊，第二組兩片芯片地址空間也完全重疊。 、 、 三個(gè)信號(hào)只能一個(gè)有效，所以即使地址空間重疊，也不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)即使地址空間重疊，也不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突沖突。PSENWRRD方法1：C51#include#include#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char uchar xdata xADDR256 _at_ 0 xc000void delay(uint z) uint i; for(i=0;iz;i+);編寫程序?qū)⑵鈹?shù)據(jù)存儲(chǔ)

22、器中C000HC0FFH單元設(shè)置為01H-FFH.并讀取這些數(shù)據(jù)送P1口顯示。void movcd(uchar lenth)uint i; for(i=0;ilenth+1;i+)xADDRi=i;void Display(uchar lenth)uint i; for(i=0;ilenth;i+) P1=xADDRi; delay(20000); void main() movcd(0 xff); while(1) Display(0 xff); KeilC51 方法2：用DPTR作為數(shù)據(jù)區(qū)地址指針，通過(guò)字節(jié)計(jì)數(shù)器控制循環(huán)。參考程序如下： MOV DPTR,#0C000H ;設(shè)置數(shù)據(jù)塊指針的

23、初值 MOV R2,#00H;設(shè)置塊長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器初值為256次） MOV A,#00HLOOP：MOVX DPTR,A; 寫數(shù)到片外存儲(chǔ)單元 INC DPTR;地址指針加1INCA DJNZ R2,LOOP;數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度減1， 若不為0則跳 LOOP繼續(xù)置數(shù)HERE：SJMP HERE;執(zhí)行完畢，原地踏步方法3：用DPTR作為數(shù)據(jù)區(qū)地址指針，通過(guò)比較特征地址控制循環(huán)。參考程序如下： MOV DPTR,#0C000H ;設(shè)置數(shù)據(jù)塊指針的初值 MOV A,#00H LOOP：MOVX DPTR,A;給片外單元送數(shù) INC DPTR;數(shù)據(jù)塊地址指針加1 INC A MOV R7,DPL;數(shù)據(jù)塊末地址加1

24、送R7 CJNE R7,#0,LOOP;與末地址+1比較HERE：SJMP HERE、IC3、IC4的片選端。GY0Y3 譯碼法擴(kuò)展電路圖譯碼法擴(kuò)展電路圖 （1）擴(kuò)展接口電路如圖所示：GP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0000當(dāng)P2.7、P2.6、P2.5全為0，P2.4P2.0與P0.7P0.0這13條地址線的任意狀態(tài)都能選中IC1的某一單元。當(dāng)“”全為“0”時(shí)，則為最小地址0000H；當(dāng)“”全為“1”時(shí)，則為最大地址1FFFH。因此，IC1的地址空間為0000H1FFFH。同理，可得其他芯片的地址范圍。P