[計(jì)算機(jī)硬件及網(wǎng)絡(luò)]第8章_51單片機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)(編輯修改稿)
2024-11-15 03:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于一片集成電路的微型計(jì)算機(jī)。對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合，可以在 MCS51系列單片機(jī)中選擇一個(gè)合適的產(chǎn)品構(gòu)成一個(gè)具有最簡(jiǎn)單配置的系統(tǒng)，即最小系統(tǒng)。 MCS51系列中含有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)如 8051/8751僅一塊芯片就可構(gòu)成最小系統(tǒng)，而無(wú)片內(nèi)存儲(chǔ)器的單片機(jī)如 8031必須外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器才能構(gòu)成最小系統(tǒng)。 圖 （ a） 為 MCS－ 51系列中 8051和 8751單片機(jī)的最小系統(tǒng) 。 圖 （ b） 為由 803 8032單片機(jī)組成的最小系統(tǒng) 。 |ALEP0PSEN8031EA74LS373地址鎖存器高8位 地址線低8位 地址線8位 數(shù)據(jù)線OECE2732D7|D0A7|A0A11|A880 C5187 C51XTAL1XTAL2P0P1P2P3RESET12MHZ22uF1K200888820PF20PF+5V MCS51系列最小化系統(tǒng)（a ） （b ） 為了使單片機(jī)能方便地與各種擴(kuò)展芯片連接 ， 應(yīng)將單片機(jī)的外部連接變?yōu)橐话愕奈⑿蜋C(jī)三總線結(jié)構(gòu)形式 。 即地址總線 、 數(shù)據(jù)總線和控制總線 。 對(duì) MCS－ 51系列單片機(jī) ， 其三總線由下列通道口的引線組成： 地址總線： 由 P2口提供高 8位地址線 （ A8―A 15） ， 由 P0口提供低 8位地址線 。 由于 P0口是地址 、 數(shù)據(jù)分時(shí)使用的通道口 ， 所以為保存地址信息 ， 需外加地址鎖存器鎖存低 8位的地址信息 。 一般都用ALE正脈沖信號(hào)的下降沿控制鎖存時(shí)刻 。 數(shù)據(jù)總線： 由 P0口提供 。 此口是雙向 、 輸入三態(tài)控制的通道口 。 控制總線： 擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí)常用的控制信號(hào)為地址鎖存信號(hào) ALE，片外程序存儲(chǔ)器取指信號(hào) PSEN以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM和外設(shè)接口共用的讀寫控制信號(hào) OE、 WE等 。 51 單片機(jī)控制總線 (CB) 51控制總線包括片外系統(tǒng)擴(kuò)展用控制線和片外信號(hào)對(duì)單片機(jī)的控制線。 系統(tǒng)擴(kuò)展用控制線有 ALE、 PSEN、 EA、 WR、 RD。 ALE：輸出， P0口上地址與數(shù)據(jù)隔離信號(hào)，用于鎖存 P0口輸出的低 8位地址數(shù)據(jù)的控制線。通常， ALE在 P0口輸出地址期間出現(xiàn)低電平，用這個(gè)低電平信號(hào)控制鎖存器來(lái)鎖存地址數(shù)據(jù)。 PSEN：輸出，用于片外程序存儲(chǔ)器 (EPROM)的“讀”數(shù)控制?！白x”取 EPROM中數(shù)據(jù) (指令 )時(shí)，不用“ RD”信號(hào)，而用 PSEN。 EA：輸入，用于選擇片內(nèi)或片外程序存儲(chǔ)器。當(dāng) EA=0時(shí)，只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不論片內(nèi)有無(wú)程序存儲(chǔ)器。因此，在擴(kuò)展并使用片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，必須使 EA接地。 WR、 RD：輸出，用于片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)的讀 /寫控制。當(dāng)執(zhí)行片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作指令 MOVX時(shí)，這兩個(gè)控制信號(hào)自動(dòng)生成。 由于地址總線寬度為 16位，在片外可擴(kuò)展的存儲(chǔ)器最大容量為 64 KB，地址為 0000H～ FFFFH。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器的操作使用不同的指令和控制信號(hào)，允許兩者的地址重復(fù)，故片外可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器分別為 64 KB。 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作指令不同 (片外 RAM只能用 MOVX指令 )，允許兩者地址重復(fù)，亦即外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址可從 0000H開始。 為了配置外圍設(shè)備而需要擴(kuò)展的 I/O口，可與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，不再另外提供地址線。因此，在應(yīng)用系統(tǒng)要大量配置外圍設(shè)備以及擴(kuò)展較多 I/O口時(shí)，要占去大量的 RAM地址。片外程序存儲(chǔ)器與片內(nèi)程序存儲(chǔ)器采用相同的操作指令，片內(nèi)與片外程序存儲(chǔ)器的選擇靠硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 圖為單片機(jī)擴(kuò)展成三總線的結(jié)構(gòu)圖 。 擴(kuò)展芯片與主機(jī)相連的方法同一般三總線結(jié)構(gòu)的微處理機(jī)完全一樣 。 圖 為 單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu) P2ALEP0PSENRDWR8031EA74LS373地址鎖存器A8– A15A0– A7D0– D7控制總線數(shù)字總線地址總線高八位地址總線低八位 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 一、程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法及時(shí)序 返回本章首頁(yè) 圖為 2764A EPROM 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)序 操作時(shí)序如圖所示 ， 其操作過(guò)程如下 。 （ 1） 在 S1P2時(shí)刻產(chǎn)生 ALE信號(hào) 。 （ 2） 由 P0、 P2口送出 16位地址 ， 由于 P0口送出的低 8位地址只保持到 S2P2， 所以要利用 ALE的下降沿信號(hào)將 P0口送出的低 8位地址信號(hào)鎖存到地址鎖存器中 。 而 P2口送出的高8位地址在整個(gè)讀指令的過(guò)程中都有效 ， 因此不需要對(duì)其進(jìn)行鎖存 。 從 S2P2起 ， ALE信號(hào)失效 。 （ 3） 從 S3P1開始 ， 對(duì)外部程序存儲(chǔ)器進(jìn)行讀操作 ， 將選中的單元中的指令代碼從 P0口讀入 ， S4P2時(shí)刻 ， 失效 。 （ 4） 從 S6P1后開始第二次讀入 ， 過(guò)程與第一次相似 。 圖 為 MCS51系列單片機(jī)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的時(shí)序圖 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2S1 S2 S3 S4 S5 S61 個(gè)機(jī)器周期P1 P2S1OSC時(shí)鐘ALEPSENP2P0A8 ~ A15 A8 ~ A15 A8 ~ A15指令 A0 ~ A7 指令 A0 ~ A7 指令PCL輸出有效 PCL輸出有效 指令輸入 指令輸入 訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)序 （ 執(zhí)行 MOVX指令時(shí) ） 圖 為 MCS51系列單片機(jī)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)序圖 S1 S2 S3 S4 S5 S6第1 個(gè)機(jī)器周期S1 S2 S3 S4 S5 S6第2 個(gè)機(jī)器周期ALERDP2P0A15 ~ A8 A15 ~ A8 A15 ~ A8A0 ~ A7 指令 地址 數(shù)據(jù) A0 ~ A7PSENWR 訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作過(guò)程如下： （ 1） 從第 1次 ALE有效到第 2次 ALE開始有效期間 ， P0口送出外部 ROM單元的低 8位地址 ， P2口送出外部 ROM單元的
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