第6章__外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

1、第第6章章 單片機(jī)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展單片機(jī)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在單片機(jī)應(yīng)用在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中, ,往往出現(xiàn)往往出現(xiàn)RAM, RAM, ROMROM或者或者I/OI/O口口不夠的情況，不夠的情況，怎么辦？怎么辦？ROMROM的擴(kuò)展的擴(kuò)展 RAMRAM的擴(kuò)展的擴(kuò)展綜合擴(kuò)展綜合擴(kuò)展EAPSEN1. 片內(nèi)帶程序存儲(chǔ)器的最片內(nèi)帶程序存儲(chǔ)器的最小應(yīng)用系統(tǒng)小應(yīng)用系統(tǒng) 片內(nèi)帶程序存儲(chǔ)器的8051、 8751本身即可構(gòu)成一片最小系統(tǒng)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可, 同時(shí) 接高電平, ALE、 信號(hào)不用， 系統(tǒng)就可以工作。(1) 系統(tǒng)有大量的I/O線可供用戶使用: P0、 P1、 P2、 P3四個(gè)口

2、都可以作為I/O口使用。 (2) 內(nèi)部存儲(chǔ)器的容量有限, 只有128 B的RAM和4 KB的程序存儲(chǔ)器。 P0 P1 P2 P3 +5V+5VEA8 80 05 51 18 87 75 51 1XTAL1XTAL28888 擴(kuò)展方法：擴(kuò)展方法：必須先要構(gòu)造擴(kuò)展線路，也就是要構(gòu)造一系必須先要構(gòu)造擴(kuò)展線路，也就是要構(gòu)造一系列總線（列總線（Bus），然后在總線上），然后在總線上“掛掛”上需要擴(kuò)展的芯片，上需要擴(kuò)展的芯片，就完成了擴(kuò)展。對(duì)于擴(kuò)展出來(lái)的部件，我們稱之為外部器就完成了擴(kuò)展。對(duì)于擴(kuò)展出來(lái)的部件，我們稱之為外部器件，比如外部件，比如外部ROM、外部、外部RAM等。等。8910 數(shù)據(jù)總線用于在單

3、片機(jī)與存儲(chǔ)器之間或單片機(jī)與數(shù)據(jù)總線用于在單片機(jī)與存儲(chǔ)器之間或單片機(jī)與I/OI/O端口端口之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以進(jìn)行兩個(gè)方向的數(shù)之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以進(jìn)行兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送。據(jù)傳送。 80C5180C51單片機(jī)數(shù)據(jù)總線為單片機(jī)數(shù)據(jù)總線為8 8位，位，由由P0P0口提供口提供。在數(shù)據(jù)總線。在數(shù)據(jù)總線上可以連接多個(gè)外圍芯片，但在某一時(shí)刻只能有一個(gè)有效的上可以連接多個(gè)外圍芯片，但在某一時(shí)刻只能有一個(gè)有效的數(shù)據(jù)傳送通道。數(shù)據(jù)傳送通道。1 1數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB (Data Bus)DB (Data Bus) 地址總線用于傳送單片機(jī)送出的地址信號(hào)，以便進(jìn)行存儲(chǔ)單地址總線用于傳送

4、單片機(jī)送出的地址信號(hào)，以便進(jìn)行存儲(chǔ)單元和元和I/OI/O端口的選擇。地址總線的位數(shù)決定著可訪問(wèn)的存儲(chǔ)器或端口的選擇。地址總線的位數(shù)決定著可訪問(wèn)的存儲(chǔ)器或I/OI/O口的容量。口的容量。80C5180C51單片機(jī)有單片機(jī)有1616條地址線。所以能尋址條地址線。所以能尋址64KB64KB空間?？臻g。80C5180C51單片機(jī)的單片機(jī)的1616位地址線分為兩部分：位地址線分為兩部分：l 高高8 8位地址線：由位地址線：由P2P2口提供；口提供；l 低低8 8位地址線：由位地址線：由P0P0口提供。口提供。 由于由于P0P0口是低口是低8 8位地址和位地址和8 8位數(shù)據(jù)的復(fù)用線，因此必須外位數(shù)據(jù)的復(fù)用

5、線，因此必須外接鎖存器，用于將先發(fā)送出去的低接鎖存器，用于將先發(fā)送出去的低8 8位地址鎖存起來(lái)，然后才位地址鎖存起來(lái)，然后才能傳送數(shù)據(jù)。能傳送數(shù)據(jù)。 需要注意：需要注意：P0P0、P2P2口在系統(tǒng)擴(kuò)展中用作地址線后就不能口在系統(tǒng)擴(kuò)展中用作地址線后就不能作為一般作為一般I/OI/O口使用。口使用。2 2地址總線地址總線ABAB（Address BusAddress Bus）地址總線的構(gòu)造地址總線的構(gòu)造P0+P2=A0A15(A8A15) 不固定，需要用幾根就從P2口引出幾條口線 13PSENRDWREA80518051擴(kuò)展的三總線擴(kuò)展的三總線P2ALE8051P0PSENWRRD地址地址鎖存器鎖

6、存器地址總線地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總線控制總線A8A15A0A7D0D7程序程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器內(nèi)部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K) EA=1 EA=0EA=1 EA=0讀寫(xiě)控制讀寫(xiě)控制RAM芯片芯片/I/O接口芯片接口芯片EPROM芯片芯片MCS-51 RDWRMCS-51 PSENOEWEOE171820例例 某一系統(tǒng)，需要外擴(kuò)某一系統(tǒng)，需要外擴(kuò)8KB8KB的的EPROMEPROM（2 2片片27322732），），4KB4KB的的RAMRAM（2 2片片61166116），），兩片程序存儲(chǔ)器的地址范圍：兩片程序存儲(chǔ)器的地址范圍：

7、 27322732（1 1）的地址范圍：）的地址范圍：7000H7000H7FFFH;7FFFH; 2732 2732（2 2）的地址范圍）的地址范圍: B000H: B000HBFFFH; BFFFH; 6116 6116（1 1）的地址范圍：）的地址范圍：E800HE800HEFFFH; EFFFH; 6116 6116（2 2）的地址范圍：）的地址范圍：D800HD800HDFFFHDFFFH。 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 0 1 1 1 2732(1) 1 0 1 1 2732(2) 1 1 0 1 6116(2) 1 1 1 0 6116(1)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，不需要地

8、址譯碼器硬件，體積小，成本低。電路簡(jiǎn)單，不需要地址譯碼器硬件，體積小，成本低。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：可尋址的器件數(shù)目受到限制，地址空間不連續(xù)，地址不可尋址的器件數(shù)目受到限制，地址空間不連續(xù)，地址不唯一。唯一。特點(diǎn)特點(diǎn)：只適于外擴(kuò)芯片不多，規(guī)模不大的單片機(jī)系統(tǒng)。：只適于外擴(kuò)芯片不多，規(guī)模不大的單片機(jī)系統(tǒng)。24時(shí)，譯碼器才工時(shí)，譯碼器才工作作，見(jiàn)真值表122100ABG GG輸入：輸入：C B A輸出：輸出：76543210Y Y Y Y Y Y Y Y26G2AG2BY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y02732100GAYBY YY時(shí)，解：解：6264：8K=213 3根地址線留下根地址線留下 8片片 38譯

9、碼譯碼 ：采用：采用74LS138譯碼器譯碼器分析地址？分析地址？例子：例子： 要擴(kuò)展要擴(kuò)展8片片8KB的的RAM 6264(8K8)，如，如何通過(guò)譯碼器把何通過(guò)譯碼器把64KB空間分配給各個(gè)芯片？空間分配給各個(gè)芯片？解：解：64KB=4KB8塊塊2部分部分4K=212 12根譯碼根譯碼3根，根，P2.7未參加譯碼未參加譯碼如何如何用用74LS138把把64K空間劃分為每塊空間劃分為每塊4KB？引出問(wèn)題引出問(wèn)題1： 74LS138G1前前32KB8塊塊4KB后后32KB8塊塊4KB分析地址？分析地址？P2.7=0/1決定選擇決定選擇64KB的前的前32KB或后或后32KB小結(jié)：小結(jié)：若若64K

10、B全是用全是用16塊塊4K芯片組成，則同問(wèn)題芯片組成，則同問(wèn)題1，需，需2個(gè)個(gè)74LS138D7Q7D0Q074LS373功能表功能表ALE37圖圖6-9 51單片機(jī)單片機(jī)P0口與口與74LS373的連接的連接接下來(lái)講ROM RAM的擴(kuò)展，以講例子為主，硬件看懂，會(huì)算地址軟件編程以講例子為主，硬件看懂，會(huì)算地址軟件編程4041424344CEOEPCM圖圖6-11 常用常用EPROM芯片引腳芯片引腳464748CE OEPCM49OECECECEOEEAOEPSENEAEA解解:128=16K8 16K=214 A0A13 程序存儲(chǔ)器所占的地址空間程序存儲(chǔ)器所占的地址空間?需解決需解決2個(gè)問(wèn)題

11、：個(gè)問(wèn)題：如何擴(kuò)展？如何擴(kuò)展？空間地址？空間地址？53OEPSENEAA15A14A13A0 0 0 0000H3FFFH解解:256=32K8 32K=215 A0A14 A15A14A13A0 0 0000H7FFFH解解:128=16K8 16K=214 剩剩2根，根，4片片 24譯碼譯碼四片程序存儲(chǔ)器的地址范圍：四片程序存儲(chǔ)器的地址范圍： （1 1）的地址范圍：）的地址范圍：0000H0000H3FFFH;3FFFH;（2 2）的地址范圍）的地址范圍: 4000H: 4000H7FFFH; 7FFFH; （3 3）的地址范圍）的地址范圍：8000H8000HBFFFH; BFFFH;

12、（4 4）的地址范圍）的地址范圍：C000HC000HFFFFHFFFFH。 80518051片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM的容量：的容量：128B128B片外最大可擴(kuò)展片外最大可擴(kuò)展64K RAM64K RAM。PSENOE60圖圖6-15 常用的常用的RAM引腳圖引腳圖OECECEWE63WRRD線選法線選法解解:64=8K88K=213 剩剩3根，根，3片，片，可線選法也可譯碼法可線選法也可譯碼法CE地址不連續(xù)地址不連續(xù)例例2：需要：需要MCS-51的存儲(chǔ)器空間有的存儲(chǔ)器空間有64KB，采用，采用62128,需要幾片，如何擴(kuò)展需要幾片，如何擴(kuò)展?分析地址？分析地址？解解:128=16K816K=2

13、14 剩剩2根，需要根，需要4片片， 24譯碼，全譯碼法譯碼，全譯碼法地址連續(xù)地址連續(xù)例例3：如何擴(kuò)展：如何擴(kuò)展1片片62256?解解:256=32K832K=215 剩剩1根根 P2.7輸出輸出0，連接，連接62256片選端片選端 CE （1） 低低8位地址線尋址的外部數(shù)據(jù)區(qū)。此區(qū)域?qū)ぶ房臻g為位地址線尋址的外部數(shù)據(jù)區(qū)。此區(qū)域?qū)ぶ房臻g為256個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。CPU可以使用下列讀寫(xiě)指令來(lái)訪問(wèn)此存貯區(qū)?？梢允褂孟铝凶x寫(xiě)指令來(lái)訪問(wèn)此存貯區(qū)。 讀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)指令：讀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)指令：MOVXA，R 寫(xiě)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)指令：寫(xiě)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)指令：MOVXR，A由于由于8位尋址指令占字節(jié)少，程序運(yùn)行速度快，所以經(jīng)常采用

14、。位尋址指令占字節(jié)少，程序運(yùn)行速度快，所以經(jīng)常采用。 （2）16位地址線尋址的外部數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)外部位地址線尋址的外部數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)外部RAM容量較大，要容量較大，要訪問(wèn)訪問(wèn)RAM地址空間大于地址空間大于256個(gè)字節(jié)時(shí)，則要采用如下個(gè)字節(jié)時(shí)，則要采用如下16位尋址指位尋址指令。令。 讀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)指令：讀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)指令：MOVXA，DPTR 寫(xiě)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)指令：寫(xiě)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)指令：MOVXDPTR，A 由于由于DPTR為為16位的地址指針，故可尋址位的地址指針，故可尋址64KRAM字節(jié)單元字節(jié)單元對(duì)外部對(duì)外部RAM的操作有兩種，一種是的操作有兩種，一種是“讀讀”操作；另一種是操作；另一種是“寫(xiě)寫(xiě)”操作。操作

15、。方法：方法：用用DPTR作指針，控制循環(huán)：作指針，控制循環(huán)：用計(jì)數(shù)器用計(jì)數(shù)器7172分析：分析：6264, 8K213 2764, 8K213 皆皆13根，剩根，剩3根，分別根，分別2片片因?yàn)橐驗(yàn)镽AM 和和ROM是不同控制信號(hào)的，故可以用線選法，是不同控制信號(hào)的，故可以用線選法，多多1根高位線片根高位線片P2.5沒(méi)有用沒(méi)有用也可以用譯碼法，也可以用譯碼法，38譯碼（全譯碼）或者譯碼（全譯碼）或者24譯碼譯碼（部分譯碼）都可以（部分譯碼）都可以P2.7P2.6線選法圖線選法圖75WRRDRDWRPSENPSENPSENRDWR1、“讀讀”ROM與與“讀讀”RAM的區(qū)分的區(qū)分 讀讀ROM中的表格或常數(shù)：中的表格或常數(shù)：MOVC A A+DPTR 讀讀RAM的指令是：的指令是： MOVX A DPTR MOVX A Ri2、寫(xiě)存儲(chǔ)器的區(qū)分、寫(xiě)存儲(chǔ)器的區(qū)分 ROM沒(méi)有寫(xiě)沒(méi)有寫(xiě) 寫(xiě)外部寫(xiě)外部RAM的指令：的指令： MOVX DPTR A MOVX Ri A 3、RAM的