单片机存储器扩展技术.ppt
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1、第六章 单片机存储器扩展技术,6.1 存储器系统基本知识 6.1.1 存储器的分类 1.只读存储器(ROM)(1)掩模工艺ROM(2)可一次性编程ROM(PROM)(3)紫外线擦除可改写ROM(EPROM)(4)电擦除可改写ROM(EEPROM或E2PROM)(5)快擦写ROM(flash ROM),随机存储器RAM(也叫读写存储器)(1)双极型RAM(2)金属氧化物(MOS)RAM 静态RAM(SRAM)动态RAM(DRAM)集成RAM(i RAM)非易失性RAM(NVRAM),6.1.2 存储器的主要性能指标 1.存贮容量 2.存取时间 3.可靠性 4.功耗,6.2 系统扩展概述 用单片机
2、组成应用系统时,首先要考虑单片机所具有的各种功能能否满足应用系统的要求。如能满足,则称这样的系统为最小应用系统。图6.1(a)为MCS51系列中8051和8751单片机的最小系统。图6.1(b)为由8031、8032单片机组成的最小系统。,为了使单片机能方便地与各种扩展芯片连接,应将单片机的外部连接变为一般的微型机三总线结构形式。即地址总线、数据总线和控制总线。对MCS51系列单片机,其三总线由下列通道口的引线组成:地址总线:由P2口提供高8位地址线(A8A15),此口具有输出锁存的功能,能保留地址信息。由P0口提供低8位地址线。由于P0口是地址、数据分时使用的通道口,所以为保存地址信息,需外
3、加地址锁存器锁存低8位的地址信息。一般都用ALE正脉冲信号的下降沿控制锁存时刻。数据总线:由P0口提供。此口是双向、输入三态控制的通道口。控制总线:扩展系统时常用的控制信号为地址锁存信号ALE,片外程序存储器取指信号以及数据存储器RAM和外设接口共用的读写控制信号等。,图6.2为单片机扩展成三总线的结构图。扩展芯片与主机相连的方法同一般三总线结构的微处理机完全一样。,图6.2 单片机的三总线结构,6.3 访问外部程序、数据存储器的时序 6.3.1 访问外部程序存储器时序操作时序如图6.3所示,其操作过程如下。(1)在S1P2时刻产生ALE信号。(2)由P0、P2口送出16位地址,由于P0口送出
4、的低8位地址只保持到S2P2,所以要利用ALE的下降沿信号将P0口送出的低8位地址信号锁存到地址锁存器中。而P2口送出的高8位地址在整个读指令的过程中都有效,因此不需要对其进行锁存。从S2P2起,ALE信号失效。(3)从S3P1开始,开始有效,对外部程序存储器进行读操作,将选中的单元中的指令代码从P0口读入,S4P2时刻,失效。(4)从S4P2后开始第二次读入,过程与第一次相似。,图6.3 MCS-51系列单片机访问外部程序存储器的时序图,6.3.2 访问外部数据存储器时序下面以读时序为例进行介绍,其相应的操作时序如图6.4所示。图6.4 MCS-51系列单片机访问外部数据存储器的时序图,访问
5、外部数据存储器的操作过程如下:(1)从第1次ALE有效到第2次ALE开始有效期间,P0口送出外部ROM单元的低8位地址,P2口送出外部ROM单元的高8位地址,并在有效期间,读入外部ROM单元中的指令代码。(2)在第2次ALE有效后,P0口送出外部RAM单元的低8位地址,P2口送出外部RAM单元高8位地址。(3)在第2个机器周期,第1次ALE信号不再出现,此时也失效,并在第2个机器周期的S1P1时,信号开始有效,从P0口读入选中RAM单元中的内容。,6.4 存储器扩展的编址技术6.4.1 线选法 所谓线选法,就是直接以系统的地址作为存储芯片的片选信号,为此只需把高位地址线与存储芯片的片选信号直接
6、连接即可。特点是简单明了,不需增加另外电路。缺点是存储空间不连续。适用于小规模单片机系统的存储器扩展。【例6-1】现有2K*8位存储器芯片,需扩展8K*8位存储结构采用线选法进行扩展。扩展8KB的存储器结构需2KB的存储器芯片4块。2K的存储器所用的地址线为A0A10共11根地址线和片选信号与CPU的连接如表5-1所示。,表6-1 80C51与存储器的线路连接,扩展存储器的硬件连接如图5.5所示。,图6.5 线选法连线图,这样得到四个芯片的地址分配如表6-2所示 表6-2所示 线选方式地址分配表,6.4.2 译码法 所谓译码法就是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
7、选信号。这是一种最常用的存储器编址方法,能有效地利用空间,特点是存储空间连续,适用于大容量多芯片存储器扩展。常用的译码芯片有:74LS139(双24译码器)和74LS138(38译码器)等,它们的CMOS型芯片分别是74HC139和74HC138。,74LS138译码器,图6.6 译码器管脚图,【例6-2】现有2K*8位存储器芯片,需扩展8K*8位存储结构采用译码法进行扩展。扩展8KB的存储器结构需2KB的存储器芯片4块。2K的存储器所用的地址线为A0A10共11根地址线和片选信号与CPU的连接如表5-5所示。,表6-5 80C51与存储器的线路连接,P2.3、P2.4作为二-四译码器的译码地
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