第九章 存储器与存储器扩展.doc

第九章 存储器与存储器扩展 第一节 MCS-51单片机扩展及系统结构 一、单片机系统的扩展结构 扩展系统是以单片机为核心进行的；扩展内容包括ROM、RAM和 I/O接口电路等；扩展是通过系统总线进行的，通过总线把各扩展部件连接起来，并进行数据、地址和信号的传送，要实现扩展首先要构造系统总线。 1、系统总线 总线：连接计算机各部件的一组公共信号线。MCS- 51使用的是并行总线结构，按其功能通常把系统总线分为三组，即地址总线、数据总线和控制总线。 1）地址总线AB 在地址总线上传送的是地址信号，用于存储单元和I/O端口的选择。地址总线是单向的，地址信号只能由单片机向外送出。 地址总线的数目决定着可直接访问的存储单元的数目，例如n位地址，可以产生2n 个连续地址编码，因此可访问2n个存储单元，即通常所说的寻址范围为2n地址单元。 2）数据总线(Data Bus,简写DB) 数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。单片机系统数据总线的位数与单片机处理数据的字长一致。 例如MCS- 51单片机是8位字长，所以数据总线的位数也是8位。 数据总线是双向的，可以进行两个方向的数据传送。 3）控制总线（Control Bus,简写CB) 控制总线实际上就是一组控制信号线，包括单片机发出的，以及从其它部件传送给单片机的。 二、三总线的扩展方法 1、以P0口的8位口线作地址／数据线 P0口线既作地址线使用又作为数据线使用，具有双重功能，因此需采用复用技术，对地址和数据进行分离，为此在构造地址总线时要增加一个8位锁存器。首先由锁存器暂存并为系统提供低8位地址，其后P0口线就作为数据线使用。通常使用的锁存器有74LS273或74LS373。 2、以P2口的口线作高位地址线 如果使用P2口的全部8位口线，再加上P0口提供的低8位地址，则形成了完整的16位地址总线。使单片机系统的扩展寻址范围达到64 K单元。 三、控制信号 除了地址线和数据线之外，在扩展系统中还需要单片机提供一些控制信号线，以构成扩 展系统的控制总线。其中包括： *使用ALE作地址锁存的选通信号，以实现低8位地址的锁存； *以/PSEN信号作扩展程序存储器的读选通信号； *以EA信号作为内外程序存储器的选择信号； *以/RD和/WR作为扩展数据存储器和1/O端口的读写选通信号。 第二节 扩展存储器编址及映像 一、存储器编址技术 编址：使用系统提供的地址线，通过适当的连接，使得一个编址唯一对应存储器中一个存储单元。 1、线选法 直接以系统的高地址位作为存储芯片的片选信号。适用小规模系统的存储器扩展。 2、译码法 使用译码器对系统的高位地址进行译码，以其译码输出作为存储芯片的片选信号。适用于大容量多芯片存储器扩展。 常用的译码器： ?74LS139译码器 /G为使能端，低电平有效。 A、B为选择端，即译码输入。 Y0、Y1、Y2、Y3为译码输出信号，低电平有效。 ?74LS138译码器 /E1、/E2、E3为使能端， /E1、/E2低电平有效，E3高电平有效。 A、B、C为选择端，即译码输入。 Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7为译码输出信号，低电平有效。 第三节 程序存储器扩展 一、只读存储器概述 单片机的程序存储器扩展使用只读存储器芯片。只读存储器简称为ROM (Read Only Memory)。 ROM中的信息一旦写入之后就不能随意更改，特别是不能在程序运行过程中写入新的内容，而只能读存储单元内容，故称之为只读存储器。 1.芯片2716结构 2716的逻辑结构如图5.6所示，其信号引脚排列如图5.7所示。 ·A0—A11------位地址。 O7—O0 ------数据读出。 CE /PGM-----双重功能控制线。当使用时，它为片选信号（/CE），低电平有效。当编程时，它为编程控制信号（PGM），用于引入编程脉冲。 /OE-----输出允许信号。当/OE=0时，输出缓冲器打开，被寻址单元的内容才能被读出。 VPP-----编程电源。当芯片编程时，该端加+25V编程电压；当芯片使用时，该端加＋5V电源。 2．2716的工作方式 2716共有5种工作方式，由各信号的状态组合来确定。各种工作方式的基本情况如表5 一3所示 ·读方式 当/CE及/OE均为低电平, VPP=+5 V 2716芯片被选中并处于读出工作方式。这时被寻址单元的内容经数据线O7—O0 读出。 ·未选中方式 当/CE为高电平时，芯片不被选中，其数据线输出为高阻抗状态。 ·编程方式