单片机并行存储器扩展--第6章..ppt
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第6章 单片机并行存储器扩展 教学基本要求： （1）了解单片机系统并行扩展结构及扩展内容； （2）熟悉常用存储器芯片、译码芯片的引脚功能及真值表； （3）熟悉线选法和译码法两种编址方法； （4）掌握单片机片外并行三总线的构造方法； （5）掌握单片、多片存储器芯片扩展的方法； 教学重点： （1）单片程序存储器的扩展方法； （2）单片数据存储器的扩展方法； （3）程序存储器、数据存储器同时扩展的方法； 教学难点： （1）扩展的存储器芯片片内存储单元的地址范围分析； 6.1 单片机并行外扩展系统 单片机芯片内虽然含有CPU、ROM、RAM、T/C及I/O口等，但其 内部资源毕竟有限在实际应用中，大多数情况下，光靠片内资 源是不够的因此，需要对单片机进行资源性扩展，而最主要的 是存储器扩展和I/O口扩展 6.1.1 单片机并行扩展总线 （1）系统总线 总线总线 ：指连连接计算机各部件的一组组公共信号线线 （a）地址总线总线 （Address Bus）AB 1）用于传传送单单片机送出的地址信号，选择选择 存储储器单单元， I/O口等； 2）具有单单向性； 3）地址总线总线 的数目决定可直接访问访问 的存储单储单 元数目。
例：n位地址线，即可访问2n个存储单元 （b）数据总线总线 （Data Bus）DB 1）用于在单单片机与存储储器之间间或单单片机与I/O端口之间间 传传 送数据 2）具有双向性 3）总线总线 位数决定于单单片机内CPU的字长长 MCS-51单片机是8位字长，因此，其数据总线也是8位 （c）控制总线总线 （Control Bus）CB 1）一组组控制信号线线 2）对某一控制信号线而言，具有单向性；对对于不同的控 制信号线线而言，具有双向性 （2）总线构造（总线扩展） （a）数据总线总线 （D0～7） P0口：P0.0～P0.7（D0～D7）； （b）地址总线总线 （A0～15） P0口：P0.0～P0.7（A0～A7）P2口：P2.0～P2.7（A8～A15） （c）控制总线总线 ALE：地址锁锁存选选通信号，实现实现 低8位地址（A0～A7）的锁锁 存 /PSEN：扩扩展程序存储储器的读选读选 通信号 /EA：内外程序存储储器的选择选择 信号 /RD：扩扩展数据存储储器和I/O端口的读选读选 通信号。
/WR：扩扩展数据存储储器和I/O端口的写选选通信号 6.1.2 并行扩展系统的I/O编址和芯片选取 1、单片机外扩地址空间 单单片机的外扩扩地址空间间，与它的存储储器系统统有关 2、片选技术 单片机片内存储单元和4个I/O口系统已经编编址，因此，只有外 扩的存储器和I/O口才存在编编址和片选选问题 注意：以外扩存储器来讲解编址和片选技术 所谓谓扩展存储储器编编址，即使用系统统提供的地址线线，通过过适当 地连连接，达到一个编编址唯一地对应对应 存储储器中一个存储单储单 元的目的 由于扩展存储储器往往是由多片存储器芯片组成，而一个存储器 芯片内部又有众多的存储单元，因此，扩展存储器编址应分两个层层 次：即芯片的选择选择 及芯片内部存储单储单 元的选择选择 （a）芯片内部存储单储单 元的编编址： 由芯片内的译码电路完成，只需将存储芯片的地址引脚与相 应的系统地址线直接连接 （b）芯片的选择： 每个存储芯片都有片选信号引脚，因此，芯片选择的实质 就是如何产生芯片的片选信号通常采用剩余的高位地址线作 为存储芯片的片选信号 存储器扩展的编址技术 存储器扩展时，一般使用线选法和译码法两种编址方法： （a）线选法 1）直接以系统的地址线作为存储芯片的片选信号。
2）连接方式：把用到的地址线与芯片片选端直接连接 3）优点：简单 4）缺点：扩展存储空间容量小，且断续、有重叠现象 假定单片机系统分别扩展了程序存储器芯片2716、 数据存储器芯片6116、并行接口芯片8255、键盘/显示 器接口芯片8279和D/A转换芯片0832，则采用线选法寻 址的扩展片选连接下图所示 （b）译码法 1）使用译码译码 器对对系统统高位地址进进行译码译码 ，以译码译码 器输输出 作为为存储芯片的片选选信号 2）两种方式：局部译码法和全部译码法 3）优点：能有效利用存储空间 4）常用译码芯片：74LS139（双2～4）、74LS138（3～8） 74LS138的引脚图： 74LS138引脚功能：/E1、/E2、E3为使能端； A、B、C译码译码 信号输入端； Y7～Y0译码译码 输出信号端，低电平有效 74LS138的真值表： A 1 B 2 C 3 E1 4 E2 5 E3 6 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 74LS138 返回 返回 使能端输输出端 使能选择选择Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 E3/E2/E1CBA 10000001111111 10000110111111 10001011011111 10001111101111 10010011110111 10010111111011 10011011111101 10011111111110 0111111111 1111111111 1111111111 74LS138真值表 返回 以译码法寻址的系统扩展片选连接示意如下图所示。
6.2 存储器分类 6.2.1 只读存储器 根据对ROM编程方式的不同， ROM分为以下五种 （1）掩膜ROM（mask ROM）：由厂家在芯片生产过程中实现编程 （2）可编程ROM（PROM）（otpROM）：用户只能编程一次 （3）紫外线擦除可改写ROM（EPROM）：用户能编程多次 典型芯片：INTEL 2716（2K8）、2732（4K8）、 2764（8K8）、27128（16K8）、27256（32K8） （4）电擦除可改写ROM（EEPROM）：用户能编程多次 典型芯片： INTEL 28C16、28C17、28C18 （5）闪速存储器（Flash ROM） 闪速存储器全称为快闪可编程/擦除只读存储器，简称闪 速存储器 6.2.2 读/写存储器 在单片机系统中，数据存储器用于存放可随时修改 的数据数据存储器扩展使用随机存储器芯片，随机 存储器(Random Access Memory）简称RAM 对RAM可以进行读/写两种操作，但RAM是易失性存 储器，断电后所存信息消失 按工作方式，RAM又分为静态(SRAM)和动态(DRAM) 两种。
6.3.1 程序存储器并行扩展 下面以INTEL 2716为为例进行说明 （1）2716引脚及功能 A10～A0：11位地址线 O7～O0：8位数据引脚 /CE（PGM）：双重功能控制线线 /CE：片选，低电平有效 /OE：输输出信号允许许，当/OE=0时有效 Vpp：编程电源 当芯片编编程时时，该该端加＋25 V编编程电压电压 ；当使用时时，该该 端加+5 V电电源 6.3 存储器并行扩展 （2）2716的工作方式 （a）读读方式： （b）未选选中方式： （c）编编程方式： （d）程序检验检验 方式： （e）编编程禁止: 引脚 方式 /CE/PGM/OEVPPO7～ O0 读读出低低+5V程序读读出 未选选中高+5V高阻 编编程正脉冲高+25V程序写入 程序检验检验低低+25V程序读读出 编编程禁止低高+25V高阻 程序存储器扩展举例 （1）单片程序存储器扩展 例：80C51单片机需要扩展2KB的外部ROM，采用Intel 2716芯片 解：Intel 2716芯片具有2KB的存储单元，因此，2716芯片内部存 储单元的寻址需要11根地址线（A0～A10）（211=2KB）。
（a）80C51单片机的片外三总线与2716芯片的连接 数据总线（D0～D7）：P0.0～7〓O0～O7； 地址总线（A0～A7）：P0.0～7（经74LS373输出）〓 A0～A7 （A8～A10）： P2.0～2 〓 A8～A10 片选线：P2.7 〓 /CE 控制总线：/PSEN 〓 /OE /EA 〓 “+5V” （b）存储映像分析 所谓存储器的存储映像分析就是指如何确定扩展存储器芯片 内存储单元的地址范围（最低地址～最高地址） 上述三总线的连接过程中，地址总线只需11根（A0～A10） ，占据了P0口的8根口线（P0.0～7）和P2口的3根口线（P2.0～2 ），片选线占据了P2口的1根口线（ P2.7）因此，P2口还剩4根 口线（P2.3～6），一般来说其状态是任意的为了便于存储映像 分析，通常假设没有用到的高位地址线A11～A14（P2.3～6）处 于一种确定状态（例如：全部为“0”状态），则扩展的程序存储 器芯片Intel 2716的地址范围分析如表所示： 如果没有用到的高位地址线A11～A14（P2.3～6）全部为 “1”状态，则扩展的程序存储器芯片2716的地址范围分析如表所 示： 由此可见，当没有用到的高位地址线A11～A14（P2.3～6） 从0000～1111变化时，Intel 2716的地址范围有16个，具有重叠 性。
思考题： 1）如果片选信号采用P2.6，没有用到的高位地址线的状态全部 为“0”，应如何连线，其地址范围是多少？ 2）如果片选信号采用P2.7，没有用到的高位地址线的状态全部 为“0”，应如何连线，其地址范围是多少： （2）多片程序存储器扩展 例：80C51单片机需要扩展16KB的外部ROM，采用Intel 2764芯片 解：Intel 2764芯片具有8KB的存储单元，因此，2716芯片内部存 储单元的寻址需要13根地址线（A0～A12）（213=8KB），需采用2 片Intel 2764芯片 （a）80C51单片机的片外三总线与2764芯片的连接 数据总线（D0～D7）：P0.0～7〓O0～O7； 地址总线（A0～A7）：P0.0～7（经74LS373输出）〓 A0～A7 （A8～A12）：P2.0～4 〓 A8～A12 片选线：P2.7 〓 /CE 控制总线：/PSEN 〓 /OE /EA 〓 “+5V” （b）存储映像分析 上述三总线的连接过程中，地址总线只需13根（A0～A12） ，占据了P0口的8根口线（P0.0～7）和P2口的5根口线（P2.0～4 ），片选线占据了P2口的1根口线（ P2.7）。
因此，P2口还剩2根 口线（P2.5～6），一般来说其状态是任意的为了便于存储映像 分析，通常假设没有用到的高位地址线A13～A14（P2.5～6）处 于一种确定状态（例如：全部为“0”状态），则扩展的程序存储 器芯片Intel 2764（1）的地址范围分析如表所示： Intel 2764（2）的地址范围分析如表所示： 思考题：如果2764（1）、2764（2）的片选信号分别采用P2.7、 P2.6，没有用到的高位地址线的状态全部为“0”，则应如何连线 ，其2764（1）、2764（2）地址范围是多少？ 口 线线 P2 .7 P2 .6 P2 .5 P2 .4 P2 .3 P2 。
