哈工大單片機(jī) 第9講MCS-51存儲(chǔ)器擴(kuò)展

1、1第第9 9講講 MCS-51MCS-51擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)擴(kuò)展存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)電氣工程系趙志衡E-mail:2課程主要內(nèi)容 擴(kuò)展與總線擴(kuò)展與總線 存儲(chǔ)器分類及外擴(kuò)的基本知識(shí)存儲(chǔ)器分類及外擴(kuò)的基本知識(shí) 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法 程序存儲(chǔ)器的外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的外擴(kuò) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的外擴(kuò)3 片內(nèi)的資源如不滿足需要，需外擴(kuò)存儲(chǔ)器片內(nèi)的資源如不滿足需要，需外擴(kuò)存儲(chǔ)器和和I/OI/O功能部件。功能部件。 系統(tǒng)擴(kuò)展主要內(nèi)容有：系統(tǒng)擴(kuò)展主要內(nèi)容有： (1)(1)外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展（外部外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展（外部RAMRAM、ROMROM） (2) I/O(2) I/O接口部件的擴(kuò)展。接口部件的擴(kuò)展。

2、本講介紹如何擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，本講介紹如何擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器， I/OI/O接口部件的擴(kuò)展下一講介紹。接口部件的擴(kuò)展下一講介紹。 4與總線有關(guān)的基本概念與總線有關(guān)的基本概念 系統(tǒng)總線：系統(tǒng)總線：是連接單片機(jī)及其各部件的一組公共信號(hào)是連接單片機(jī)及其各部件的一組公共信號(hào)線，線，MCS51的系統(tǒng)總線可分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和的系統(tǒng)總線可分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。控制總線。 地址總線：地址總線：它用來傳輸單片機(jī)所發(fā)出的地址信號(hào)，以它用來傳輸單片機(jī)所發(fā)出的地址信號(hào)，以便進(jìn)行存儲(chǔ)單元和便進(jìn)行存儲(chǔ)單元和I/O端口的選擇。地址總線的數(shù)目決端口的選擇。地址總線的數(shù)目決定著可直接訪問的存儲(chǔ)單元及定著可直接訪問的

3、存儲(chǔ)單元及I/O端口的數(shù)目。端口的數(shù)目。 數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)總線：單片機(jī)與存儲(chǔ)單元及單片機(jī)與存儲(chǔ)單元及I/O口之間傳輸數(shù)據(jù)信口之間傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)號(hào) 控制總線：控制總線：是一組控制信號(hào)線，包括單片機(jī)發(fā)出的也是一組控制信號(hào)線，包括單片機(jī)發(fā)出的也包括從外部存儲(chǔ)單元或者包括從外部存儲(chǔ)單元或者I/O端口發(fā)送給單片機(jī)的。端口發(fā)送給單片機(jī)的。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：總線結(jié)構(gòu)大大減小了單片機(jī)系統(tǒng)中傳輸線的數(shù)總線結(jié)構(gòu)大大減小了單片機(jī)系統(tǒng)中傳輸線的數(shù)目，增加了系統(tǒng)的可靠性。目，增加了系統(tǒng)的可靠性。5 1. 1. 以以P0P0口作為低口作為低8 8位地址位地址/ /數(shù)據(jù)總線。數(shù)據(jù)總線。 2 2以以P2P2口的口線作高位地址線。口的

4、口線作高位地址線。 3.3.控制信號(hào)線?？刂菩盘?hào)線。* *ALE ALE 低低8 8位地址鎖存信號(hào)。位地址鎖存信號(hào)。* *PSENPSEN* * 擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。* *EAEA* * 內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)。內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)。* *RDRD* *和和WRWR* * 擴(kuò)展擴(kuò)展RAMRAM和和I/OI/O口的讀選通、口的讀選通、寫選通信號(hào)。寫選通信號(hào)。 6存儲(chǔ)器分類介紹 只讀存儲(chǔ)器 ROM PROM EPROM 可讀寫存儲(chǔ)器 SRAM DRAM 不揮發(fā)性讀寫存儲(chǔ)器 E2PROM Flash ROM 特殊存儲(chǔ)器 加密型ROM；雙端口RAM；先進(jìn)先出RAM;

5、快擦寫型存儲(chǔ)器7存儲(chǔ)器擴(kuò)展方法 擴(kuò)展存儲(chǔ)器即分配地址空間給每個(gè)芯片，注意要避免地址和數(shù)據(jù)的沖突 片選控制 線選法線選法 適用于系統(tǒng)芯片數(shù)目較少適用于系統(tǒng)芯片數(shù)目較少 利用高端地址線直接作為外擴(kuò)芯片的片選線，線路簡單利用高端地址線直接作為外擴(kuò)芯片的片選線，線路簡單 地址空間有重疊，即同一存儲(chǔ)空間可能對(duì)應(yīng)多個(gè)地址地址空間有重疊，即同一存儲(chǔ)空間可能對(duì)應(yīng)多個(gè)地址 譯碼選通法譯碼選通法 適用于多片存儲(chǔ)器擴(kuò)展適用于多片存儲(chǔ)器擴(kuò)展 高端地址線經(jīng)高端地址線經(jīng)譯碼器譯碼器譯碼后作為存儲(chǔ)器片選線，線路需增加譯碼后作為存儲(chǔ)器片選線，線路需增加譯譯碼器碼器芯片芯片 地址空間連續(xù)，存儲(chǔ)芯片空間對(duì)應(yīng)地址唯一地址空間連續(xù)，

6、存儲(chǔ)芯片空間對(duì)應(yīng)地址唯一8MCS51外擴(kuò)存儲(chǔ)器應(yīng)注意的問題外擴(kuò)存儲(chǔ)器應(yīng)注意的問題 程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間獨(dú)立，各擁有64k尋址空間 外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與外擴(kuò)I/O口占用數(shù)據(jù)64k空間，統(tǒng)一編址 數(shù)據(jù)總線與低8位地址總線復(fù)用，必須使用地址鎖存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與地址總線的分離。9常用的鎖存器芯片地址鎖存芯片74LS273,74LS373,8282等OELED QLHHHLHLLLLXQ保持HXX高阻態(tài)74LS373/573功能表CLRCLKD QLXXLHHHHLLHLXQ保持74LS273功能表10常用的譯碼器芯片地址譯碼芯片74LS138 輸入端 輸出端 允許 選擇E3ECBAY0Y1Y2Y3Y4Y

7、5Y6Y7XHXXXHHHHHHHHLXXXXHHHHHHHHHLLLLLHHHHHHHHLLLHHLHHHHHHHLLHLHHLHHHHHHLLHHHHHLHHHHHLHLLHHHHLHHHHLHLHHHHHHLHHHLHHLHHHHHHLHHLHHHHHHHHHHL注：E=E1+E274LS138功能表74LS138管腳圖11常用的譯碼器芯片地址譯碼芯片74LS139輸入端輸出端允許選擇EBAY0Y1Y2Y3HXXHHHHLLLLHHHLLHHLHHLHLHHLHLHHHHHL74LS139功能表74LS139管腳圖12EPROM外擴(kuò)相關(guān)總線介紹控制總線 存儲(chǔ)器讀選通OE 存儲(chǔ)器片選控制C

8、E 存儲(chǔ)器編程脈沖PGM 編程電壓輸入Vpp數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)接口D0D7。地址總線 地址總線接口A0A12通過專門編程器將程序代碼寫入；通過專門編程器將程序代碼寫入；當(dāng)當(dāng)OE，CE同時(shí)為低電平時(shí)，程序同時(shí)為低電平時(shí)，程序代碼輸出。代碼輸出。13程序存儲(chǔ)器EPROM的擴(kuò)展 線選法擴(kuò)展芯片2764占用系統(tǒng)地址空間(00001FFFH)or(20003FFFH)or(4000H5FFFH)or(6000H7FFFH)14EPROM讀時(shí)序外部存儲(chǔ)器的操作時(shí)序圖（不執(zhí)行MOVX類指令）P015EPROM讀時(shí)序外部存儲(chǔ)器的操作時(shí)序圖（執(zhí)行MOVX類指令）16程序存儲(chǔ)器EPROM的擴(kuò)展 譯碼法擴(kuò)展芯片2764

9、占用系統(tǒng)地址空間（2000H3FFFH)17RAM芯片外擴(kuò)相關(guān)總線介紹 控制總線 存儲(chǔ)器讀選通OE 存儲(chǔ)器寫選通WE 存儲(chǔ)器片選控制CS1（CE） CS2 數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)接口D0D7。 地址總線 地址總線接口A0A1218數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的擴(kuò)展 線選法擴(kuò)展芯片6264占用系統(tǒng)地址空間(00001FFFH)or(20003FFFH)or(4000H5FFFH)or(6000H7FFFH)19數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀/寫時(shí)序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫周期時(shí)序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫周期時(shí)序20數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的擴(kuò)展 譯碼法擴(kuò)展芯片6264占用系統(tǒng)地址空間（4000H5FFFH)21數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 0000H3FFFH 4000H7FF

10、FH 8000HBFFFH C000HFFFFH22 外擴(kuò)存儲(chǔ)器的軟件設(shè)計(jì)外擴(kuò)存儲(chǔ)器的軟件設(shè)計(jì) 1. 1. 單片機(jī)片外程序區(qū)讀指令（單片機(jī)片外程序區(qū)讀指令（MOVC MOVC ） 2. 2. 單片機(jī)片外數(shù)據(jù)區(qū)讀寫數(shù)據(jù)指令（單片機(jī)片外數(shù)據(jù)區(qū)讀寫數(shù)據(jù)指令（MOVXMOVX） 例如，把片外程序存儲(chǔ)器例如，把片外程序存儲(chǔ)器1000H1000H單元的數(shù)送到片內(nèi)單元的數(shù)送到片內(nèi)RAM 50HRAM 50H單單元，程序如下：元，程序如下：MOV A,#00HMOV A,#00H MOV DPTR MOV DPTR，#1000H#1000HMOVC AMOVC A，A+DPTRA+DPTRMOV 50HMOV

11、 50H，A A 例如，把片內(nèi)例如，把片內(nèi)50H50H單元的數(shù)據(jù)送到片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)送到片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1000H1000H單元單元中，程序如下：中，程序如下：MOV A,50HMOV A,50HMOV DPTR,#1000HMOV DPTR,#1000HMOVX DPTR,AMOVX DPTR,A23 MCS-51MCS-51單片機(jī)讀寫片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，單片機(jī)讀寫片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，除用除用MOVX A,DPTRMOVX A,DPTR和和MOVX DPTR,AMOVX DPTR,A外外，還可使，還可使用用MOVX A,RiMOVX A,Ri和和MOVX Ri,AMOVX Ri

12、,A。這時(shí)通過這時(shí)通過P0P0口輸口輸出出RiRi中的內(nèi)容（低中的內(nèi)容（低8 8位地址），而把位地址），而把P2P2口原有口原有的內(nèi)容作為高的內(nèi)容作為高8 8位地址輸出。位地址輸出。提高提高24例例 將程序存儲(chǔ)器中以將程序存儲(chǔ)器中以TABTAB為首址的為首址的3232個(gè)單元的內(nèi)容依次傳個(gè)單元的內(nèi)容依次傳送到外部送到外部RAMRAM以以7000H7000H為首地址的區(qū)域去。為首地址的區(qū)域去。DPTRDPTR指向標(biāo)號(hào)指向標(biāo)號(hào)TABTAB的首地址。的首地址。R0R0既指示外部既指示外部RAMRAM的地址，又的地址，又表示數(shù)據(jù)標(biāo)號(hào)表示數(shù)據(jù)標(biāo)號(hào)TABTAB的位移量。本程序的循環(huán)次數(shù)為的位移量。本程序的循環(huán)次數(shù)為3232，R0R0的值：的值：0 03131，R0R0值達(dá)到值達(dá)到3232，結(jié)束循環(huán)。，結(jié)束循環(huán)。MOVMOVDPTR,#TABDPTR,#TABMOVMOVR0,#0R0,#0LOOP:LOOP:MOVMOVA,R0A,R0MOVCMOVCA,A+DPTRA,A+DPTRMOVMOVP2,#70H P2,#70H MOVX MOVXR0,AR0,AI