微機(jī)接口 ppt Lecture10存儲(chǔ)器擴(kuò)展

微機(jī)原理與接口技術(shù)存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器擴(kuò)展

存儲(chǔ)器概述

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展

存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器擴(kuò)展存儲(chǔ)器定義在微機(jī)系統(tǒng)中凡能存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件統(tǒng)稱為存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器分類微機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器分為內(nèi)存和外存兩類。存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)容量大，存取速度慢；它不能直接與CPU交換信息，必須經(jīng)過(guò)內(nèi)存實(shí)現(xiàn)；常用的有硬盤、軟盤和光盤。存儲(chǔ)容量有限，存放將要運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，存取速度快，可以直接與CPU交換信息。內(nèi)存儲(chǔ)器的組成微機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成。單片機(jī)內(nèi)部有存儲(chǔ)器，當(dāng)單片機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器不夠用時(shí)，可以外擴(kuò)存儲(chǔ)器。外擴(kuò)的存儲(chǔ)器就是由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成的。當(dāng)用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成內(nèi)存時(shí)必須滿足：①每個(gè)存儲(chǔ)單元一定要有8個(gè)位。②存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)滿足系統(tǒng)要求。注意：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的存儲(chǔ)容量是指其上所含的基本存儲(chǔ)電路的個(gè)數(shù)，用單元個(gè)數(shù)×位數(shù)表示（每個(gè)存儲(chǔ)單元一般要有8個(gè)位，可以存儲(chǔ)8位二進(jìn)制信息）存儲(chǔ)器的容量芯片容量=存儲(chǔ)單元數(shù)x

每單元位數(shù)2Kx8的存儲(chǔ)器表示它有2K個(gè)單元，每單元有8位1Kx4的存儲(chǔ)器表示它有1K個(gè)單元，每單元有4位。若要用它組成一個(gè)1Kx8位的存儲(chǔ)器，就需要兩塊這樣的芯片。ROM（ReadOnlyMemory）存放固定程序/數(shù)據(jù)

——斷電后不消失，非易失性信息的寫入通常在脫機(jī)狀態(tài)下或計(jì)算機(jī)處于寫ROM狀態(tài)下進(jìn)行分類：掩膜ROM（ReadOnlyMemory）：出廠時(shí)已決定一次可編程型PROM（ProgrammableROM）：熔斷或保留熔絲，只可編程一次可編程可擦除型EPROM（ErasableProgrammableROM）：允許用戶多次擦除其中信息，紫外線光源照射電可改寫型EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableROM）：電氣方法擦除信息閃爍存儲(chǔ)器FLASH只讀存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)由地址譯碼器、存儲(chǔ)矩陣、輸出緩沖器組成譯碼器——n條地址輸入線，尋址2n個(gè)存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)矩陣——每個(gè)存儲(chǔ)單元m位，每一位可以是一個(gè)二極管，一個(gè)三極管，或者一個(gè)MOS管輸出緩沖器——三態(tài)門，OE為控制信號(hào)，OE為1時(shí)，輸出呈高阻狀態(tài)，OE為0時(shí)，將存儲(chǔ)單元的內(nèi)容輸出到數(shù)據(jù)總線地址譯碼器存儲(chǔ)矩陣2nXm輸出緩沖器A0A1An-1OED0D1Dm-1…………4x4ROM矩陣每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)MOS管，ROM中存儲(chǔ)信息反映在各個(gè)MOS管柵極的連接方式上當(dāng)某字線為1時(shí)，相應(yīng)單元的內(nèi)容就從位線D3~D0讀出Intel2764的容量為8K×8，有28個(gè)引腳：?Al2~A0：地址信號(hào)輸入引腳，可尋址芯片的8K個(gè)存儲(chǔ)單元。?D7~D0：雙向數(shù)據(jù)信號(hào)輸入輸出引腳。?CE：片選信號(hào)輸入引腳，低電平有效，只有當(dāng)該引腳轉(zhuǎn)入低電平時(shí)，才能對(duì)相應(yīng)的芯片進(jìn)行操作。?OE：數(shù)據(jù)輸出允許控制信號(hào)引腳，輸入，低電平有效，用以允許數(shù)據(jù)輸出。?VPP：+25v電源，用于在專用裝置上進(jìn)行寫操作。?PGM：編程脈沖輸入。低電平有效

?Vcc：+5v電源。?GND：地。A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12CEOEVPPPGMD0D1D2D3D4D5D6D72764已知芯片容量求芯片數(shù)據(jù)線和地址線條數(shù)。若半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的容量為a×b，則其數(shù)據(jù)線條數(shù)為b條，地址線條數(shù)滿足如下關(guān)系：2n=a典型EPROM芯片2764ROM芯片的擴(kuò)展 在MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，如果單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器不夠用時(shí)，特別是對(duì)片內(nèi)無(wú)ROM的8031單片機(jī)，外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器是必不可少的工作。程序存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展可根據(jù)實(shí)際需要在64KB范圍內(nèi)選擇。單片機(jī)擴(kuò)展用程序存儲(chǔ)器有紫外光可擦除型（EPROM）、電擦除型（EEPROM）和閃速存儲(chǔ)器FLASH等。EPROM價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定可靠，所以，一般程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展均采用之。地址鎖存器 MCS-51系列單片機(jī)的P0口是數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線分時(shí)復(fù)用口，P0口輸出的低8位地址必須用地址鎖存器進(jìn)行鎖存。74LS373——8位D鎖存器電路，三態(tài)控制輸出DQG1D2D3D4D5D6D7D8DG(選通)1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8QOE(輸出允許)當(dāng)選通端G為高電平，同時(shí)輸出允許端OE為低電平， 則輸出Q=輸入D（輸出Q跟隨輸入D）當(dāng)選通端G為低電平，同時(shí)輸出允許端OE為低電平， 則輸出Q=Q0（Q0為原狀態(tài)）當(dāng)輸出允許端OE為高電平， 則輸出Q總為高阻態(tài)存儲(chǔ)器擴(kuò)展的原則根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的要求，選擇使用何種類型的芯片作程序存儲(chǔ)器芯片；在存儲(chǔ)器容量選擇時(shí)，應(yīng)盡量選擇大容量的芯片，即用一片存儲(chǔ)器芯片能夠滿足要求的，盡量不使用多片，從而減少芯片的組合數(shù)量當(dāng)必須選用多芯片時(shí)，也應(yīng)選擇集成度相同的芯片，以便簡(jiǎn)化系統(tǒng)的應(yīng)用電路。例1某微機(jī)系統(tǒng)只有一片2764，試將其與8051進(jìn)行連接。ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.78051P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGM～O0O72764～～～AB12AB0AB0AB15AB12①將芯片的13位地址線按引腳名稱一一并聯(lián)，然后按次序逐根接至系統(tǒng)地址總線的低13位。②將芯片的8位數(shù)據(jù)線依次接至系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的O0-O7。③芯片的OE端接至系統(tǒng)控制總線的存儲(chǔ)器讀信號(hào)（PSEN）④因?yàn)橄到y(tǒng)中只有1片2764，所以2764的CE可以接地。地址碼的計(jì)算VCC+5VALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.78051P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGM～O0O72764～～～AB12AB0AB0AB15AB12地址碼的計(jì)算

計(jì)算2764每個(gè)單元的地址（8051送出何種地址碼時(shí)選中該單元）

P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0AB15AB14AB13AB12AB11AB10AB9AB8AB7AB6AB5AB4AB3AB2AB1AB0***0000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨***11111111111110000H~1FFFH89C51從2764中讀取信息的過(guò)程：①89C51發(fā)地址碼P0.0~P0.7→AB→2764的A0~A7ALE=1P2.0~P2.7→AB→2764的A8~A12②89C51發(fā)讀ROM信號(hào)PSEN=0→CB→2764的OE③2764將選中單元的內(nèi)容送出→DB→8051的P0.0~P0.7VCC+5VALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.78051P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGM～O0O72764～～～AB12AB0AB0AB15AB12例2用2764構(gòu)成16K的存儲(chǔ)系統(tǒng)，試將它們與8051進(jìn)行連接。A0A12CEOEVPPPGM～O0O72764～～～AB12AB01片2764上有8K個(gè)存儲(chǔ)單元，為了滿足內(nèi)存的容量的要求，需要2片2764串聯(lián)使用。但2片2764不能同時(shí)被選中，因?yàn)?片2764的的數(shù)據(jù)線都接在8位DB上，當(dāng)二者同時(shí)被選中時(shí)，會(huì)出現(xiàn)爭(zhēng)占DB的現(xiàn)象。這時(shí)，需要考慮片選問(wèn)題。VCC+5VVCC+5VALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGM～O0O72764～～～AB12AB0AB0AB15AB12片選信號(hào)的產(chǎn)生A0A12CEOEVPPPGM～O0O72764～～～AB12AB0片選信號(hào)的產(chǎn)生方法有3種：線選法、部分譯碼法和全譯碼法。ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGM～O0O72764～～～AB12AB0AB0AB15AB12線選法A0A12CEOEVPPPGM～O0O72764～～～AB12AB0線選法就是用剩余的高位地址線作片選信號(hào)。線選法有2個(gè)缺點(diǎn)：其一是各芯片的地址不連續(xù)，其二是有一些地址不能使用，否則會(huì)造成片選的混亂（有地址重疊現(xiàn)象，即一個(gè)存儲(chǔ)單元有多個(gè)地址碼）。AB15AB14P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0AB15AB14AB13AB12AB11AB10AB9AB8AB7AB6AB5AB4AB3AB2AB1AB001*0000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨01*111111111111110*0000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨10*11111111111110400H---5FFFH8000H---9FFFHALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CEOEVPPPGM～O0O72764～～～AB12AB0AB0AB15AB12全譯碼法A0A12CEOEVPPPGM～O0O72764～～～AB12AB0全譯碼法就是剩余的全部地址線都參與譯碼，譯碼器的輸出作為片選信號(hào)。因?yàn)樽g碼器在某一時(shí)刻只有1條輸出線有效，保證了在某一時(shí)刻只有1個(gè)芯片被選中的要求。全譯碼法則沒(méi)有地址重疊現(xiàn)象，即各存儲(chǔ)單元的地址碼唯一。AB15AB14P27P26P25P24P23P22P21P20P07P06P05P04P03P02P01P00AB15AB14AB13AB12AB11AB10AB9AB8AB7AB6AB5AB4AB3AB2AB1AB00000000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨00011111111111110010000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨00111111111111110000H---1FFFH2000H---3FFFH74LS13874LS139Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7AG1G2AG2BCB74LS138AB13+5VY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7AG1G2AG2BCB74LS13874LS138

74LSl38具有三個(gè)輸入選擇端，能夠組合成8種輸入狀態(tài)，對(duì)應(yīng)8種輸出，可產(chǎn)生8個(gè)片選信號(hào)，低電平有效。也就是說(shuō)，每種輸入狀態(tài)，僅允許一個(gè)輸出端輸出低電平，其余輸出端全部為高電平。同時(shí)，74LS138還具有3個(gè)使能端G1、G2A、G2B，3個(gè)使能端必須同時(shí)輸入有效電平，譯碼器才能正常工作，即僅當(dāng)G1、G2A、G2B＝100時(shí)，才能選通譯碼器，否則譯碼器輸出全無(wú)效。

73LS138譯碼器的邏輯功能真值表輸入輸出使能選擇Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7G1G2AG2BＣＢＡ10010010010010010010010000000101001110010111011101111111101111111101111111101111111101111111101111111101111111100XXX1XXX1XXXXXXXXX111111111111111111111111RAM是隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器，其中的信息由CPU通過(guò)指令讀寫（MOVX@DPTR,A;MOVXA,@DPTR）。RAM特性：

RAM具有易失性，即掉電后其上的信息消失，故用于存儲(chǔ)臨時(shí)性數(shù)據(jù)。RAM分類：

RAM分為2類：雙極型和MOS型（MOS型RAM因其集成度高，功耗低，價(jià)格便宜而得到廣泛應(yīng)用）。MOS型RAM又分為SRAM和DRAM。SRAM用MOS型雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲(chǔ)信息，集成度低，接口簡(jiǎn)單。DRAM用電容存儲(chǔ)信息，集成度高，接口復(fù)雜，因?yàn)殡娙萆系碾姾扇菀仔孤?，所以必須定時(shí)充電。RAM（RandomAccessMemory）隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)框圖地址譯碼器存儲(chǔ)矩陣2nXm輸出緩沖器A0A1An-1D0D1Dm-1…………存儲(chǔ)器讀寫控制邏輯R/WCEOE先將地址碼通過(guò)地址總線送到存儲(chǔ)器的地址輸入端;CPU通過(guò)控制總線向RAM發(fā)出選通信號(hào)和讀寫控制信號(hào)，由選通信號(hào)/CE=0選中芯片，根據(jù)R/W信號(hào)的電平來(lái)確定進(jìn)行讀操作還是寫操作。靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器Intel6264的容量為8K×8A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12WEOECS1CS2D0D1D2D3D4D5D6D76264典型RAM芯片Intel6264/WE/CS1/CS2/OE方式D0~D7XHXX未選中（掉電）高阻XXLX未選中（掉電）高阻HLHH輸出禁止高阻HLHL讀DOUTLLHH寫DINLLHL寫DINA0~A12地址線D0~D7雙向數(shù)據(jù)線CS1片選線1CS2片選線2WE寫允許線OE讀允許線RAM芯片的擴(kuò)展 由于8051單片機(jī)芯片內(nèi)部?jī)H有128B的RAM，需要作為工作寄存器、堆棧和數(shù)據(jù)緩沖器使用，當(dāng)控制系統(tǒng)需要暫存的數(shù)據(jù)量較大時(shí)，片內(nèi)RAM往往不夠用，因此需要進(jìn)行片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。MCS-51系列單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展能力最大可達(dá)64KB。在一般的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展中，常選用靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片（SRAM）作為外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用，SRAM具有存取速度快、使用方便、不需要刷新電路，接口簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但系統(tǒng)一旦掉電，內(nèi)部所存數(shù)據(jù)便會(huì)丟失。

例1某微機(jī)系統(tǒng)只有一片6264，試將其與8051進(jìn)行連接。ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.78051P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBA0A12CS1OE～D0D76264～～～AB12AB0AB0AB15AB12①將芯片的13位地址線按引腳名稱一一并聯(lián)，然后按次序逐根接至系統(tǒng)地址總線的低13位。②將芯片的8位數(shù)據(jù)線依次接至系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的D0-D7。③芯片的OE端接至系統(tǒng)控制總線的存儲(chǔ)器讀信號(hào)（RD）④芯片的WE端接至系統(tǒng)控制總線的存儲(chǔ)器寫信號(hào)（WR）⑤因?yàn)橄到y(tǒng)中只有1片6264，所以6264的CS1可以接地。地址碼的計(jì)算CS2+5VWE

計(jì)算6264每個(gè)單元的地址（8051送出何種地址碼時(shí)選中該單元）

P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0AB15AB14AB13AB12AB11AB10AB9AB8AB7AB6AB5AB4AB3AB2AB1AB0***0000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨***111111111111189C51從6264中讀取信息的過(guò)程：①8051發(fā)地址碼P0.0~P0.7→AB→2764的A0~A7ALE=1P2.0~P27→AB→2764的A8~A12②8051發(fā)讀RAM信號(hào)RD=0→CB→6264的OE③6264將選中單元的內(nèi)容送出→DB→8051的P0.0~P0.78051向6264中寫入信息的過(guò)程：①8051發(fā)地址碼P0.0~P0.7→AB→2764的A0~A7ALE=1P2.0~P27→AB→2764的A8~A12②8051發(fā)寫RAM信號(hào)WR=0→CB→6264的WE③8051送出數(shù)據(jù)→DB→6264將選中單元地址碼的計(jì)算ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.78051P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBAB12AB0AB0AB15AB12例2用6264構(gòu)成16K的存儲(chǔ)系統(tǒng)，試將它們與8051進(jìn)行連接。AB12AB0A0A12CSOECS2～D0D76264～～～A0A12CSOECS2～D0D76264～～～WE+5VWE+5V1片6264上有8K個(gè)存儲(chǔ)單元，為了滿足內(nèi)存的容量的要求，需要2片6264串聯(lián)使用，即2片6264不能同時(shí)被選中。因?yàn)?片6264的的數(shù)據(jù)線都接在8位DB上，當(dāng)二者同時(shí)被選中時(shí)，會(huì)出現(xiàn)爭(zhēng)占DB的現(xiàn)象。這時(shí)，需要考慮片選問(wèn)題。ALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBAB12AB0AB0AB15AB12線選法AB12AB0AB15AB14P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0AB15AB14AB13AB12AB11AB10AB9AB8AB7AB6AB5AB4AB3AB2AB1AB001*0000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨01*111111111111110*0000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨10*11111111111110400H---5FFFH8000H---9FFFHA0A12CSOECS2～D0D76264～～～A0A12CSOECS2～D0D76264～～～WE+5VWE+5VALERDWRPSENP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.789C51P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A0A1A2A3A4A5A6A7OELED0D1D2D3D4D5D6D774LS373DBABCBAB12AB0AB0AB15AB12全譯碼法AB12AB0AB15AB14P27P26P25P24P23P22P21P20P07P06P05P04P03P02P01P00AB15AB14AB13AB12AB11AB10AB9AB8AB7AB6AB5AB4AB3AB2AB1AB00000000000000000¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨0001111111111