【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 部信號(hào)變換擴(kuò)展 (A/D、 D/A)。 ? 兩類(lèi)外擴(kuò)展：存儲(chǔ)器擴(kuò)展和 I/O擴(kuò)展； 兩種外擴(kuò)展方法：并行擴(kuò)展和串行擴(kuò)展。 2022/3/13 22 第 6章 單片機(jī)并行存儲(chǔ)器擴(kuò)展 本章主要內(nèi)容 ? 單片機(jī)并行外擴(kuò)展系統(tǒng) ? 存儲(chǔ)器分類(lèi) ? 存儲(chǔ)器并行擴(kuò)展 ? 80C51單片機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的特點(diǎn)和使用方法 ? 用單片機(jī)組成應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，首先要考慮單片機(jī)所具有的各種功能能否滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求。如能滿足，則稱(chēng)這樣的系統(tǒng)為最小應(yīng)用系統(tǒng)。 ? 下圖為 MCS－ 51系列中 80C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 80C51 87C51 XTAL1 XTAL2 P0 P1 P2 P3 RESET 12MHZ 22uF 1K 200 8 8 8 8 20PF 20PF +5V 單片機(jī)并行擴(kuò)展總線 系統(tǒng)擴(kuò)展 外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 I/O接口部件的擴(kuò)展 通過(guò)系統(tǒng)總線擴(kuò)展 并行擴(kuò)展總線的組成 ? 并行擴(kuò)展總線包括三個(gè)組成部分： AB、 DB、 CB ? 地址總線： Address Bus (AB) 傳送地址信號(hào)，用于外擴(kuò)展存儲(chǔ)單元和 I/O端口的尋址。 ? 地址總線是單向的，只能從單片機(jī)向外傳送。 ? 一條地址線提供一位地址，故地址線的數(shù)目決定了可尋址存儲(chǔ)單元的數(shù)目。 ? 80C51單片機(jī)的地址總線共有 16位，故外擴(kuò)展空間為 64KB，即 216個(gè)地址單元。 并行擴(kuò)展總線的組成 ? 數(shù)據(jù)總線： Data Bus (DB) 傳送數(shù)據(jù)、狀態(tài)、指令和命令。 ? DB是雙向的，可以進(jìn)行兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送。 ? DB的位數(shù)應(yīng)于單片機(jī)字長(zhǎng)一致。如 80C51單片機(jī)是 8位字長(zhǎng)，故數(shù)據(jù)總線為 8位。 ? 控制總線： Control Bus (CB) 傳送控制信號(hào)。 ? 單片機(jī)可以向外擴(kuò)發(fā)出控制信號(hào)，外擴(kuò)也可以向單片機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，因此雖然一個(gè)控制信號(hào)傳送的本身是單向的，但是由不同方向信號(hào)線組合的控制總線則可表示為雙向。 80C51 P0口 ? 以 P0口的 8位口線充當(dāng)?shù)臀坏刂肪€ (A7~A0)和數(shù)據(jù)線 (D7~D0) ? 分時(shí)復(fù)用：先送出地址，再傳送數(shù)據(jù)。 ? 鎖存器：保存分離出的地址，需另外增加一個(gè) 8位的鎖存器，并以 ALE作為鎖存控制信號(hào)。 (CPU送出地址時(shí)， ALE有效，應(yīng)選擇高電平或下降沿選通的鎖存器 ) ? 低 8位的地址進(jìn)入鎖存器后， P0口即可作為數(shù)據(jù)線使用，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送了。 P2口 ? P2口只作為高 8位地址線使用。 ? P2口的高 8位地址線與 P0口的低 8為地址線共同構(gòu)成完整的16位地址總線，可選址 64KB空間。 ? 在實(shí)際應(yīng)用中，高位地址線根據(jù)需要從 P2口引出，需要幾位引出幾位口線。若外擴(kuò)展容量小于 256個(gè)單元時(shí)，則不需要高位地址線。 控制線 ? 控制總線包括： ? 控制低 8位地址鎖存的 ALE信號(hào) ? 控制擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器 ROM的讀選通信號(hào) PSEN ? 控制選擇內(nèi)外程序存儲(chǔ)器的選擇信號(hào) EA ? 控制擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM及 I/O端口的讀 /寫(xiě)選通信號(hào) RD和 WR ? 僅剩 P1口和 P3口的部分口線可供數(shù)據(jù) I/O使用。 ? 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的操作過(guò)程： 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(kāi)始， PSEN開(kāi)始有效，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， PSEN失效。 ④ 從 S4P2后開(kāi)始第二次讀入，過(guò)程與第一次相似。 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的時(shí)序 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? 訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作過(guò)程： ① 從第 1次 ALE有效到第 2次 ALE開(kāi)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單元的高 8位地址，并在 PSEN有效期間，讀入外部 ROM單元中的指令代碼； ② 在第 2次 ALE有效后， P0口送出外部 RAM單元的低 8位地址， P2口送出外部 RAM單元高 8位地址； ③ 在第 2個(gè)機(jī)器周期，第 1次 ALE信號(hào)不再出現(xiàn)，此時(shí) PSEN也失效，并在第 2個(gè)機(jī)器周期的 S1P1時(shí)， RD信號(hào)開(kāi)始有效，從 P0口讀入選中 RAM單元中的內(nèi)容。 訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)序 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 ~ A7PSENMCS51系列單片機(jī)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)序圖 并行擴(kuò)展系統(tǒng)的 I/O編址 ? 80C51單片機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)與外擴(kuò)展地址空間結(jié)構(gòu)圖 RAM 用戶 RAM區(qū) (堆棧、緩沖 ) 位尋址區(qū) 四組通用 寄存器 特殊功能 寄存器區(qū) (SFR) 片內(nèi) RAM (低 128字節(jié) ) 片內(nèi) RAM (高 128字節(jié) ) 00H 7FH 80H FFH 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM或 I/O (64KB) 0000H FFFFH 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM) 并行擴(kuò)展系統(tǒng)的 I/O編址 ? 80C51單片機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)與外擴(kuò)展地址空間結(jié)構(gòu)圖 —ROM 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 (4K) (ROM) 片外程序存儲(chǔ)器 (64K) 程序存儲(chǔ)器 (ROM) 1000H FFFFH (EA=1) 0000H 0FFFH (EA=0) 0000H 0FFFH 片外 ROM的起始地址取決于 單片機(jī)是否有片內(nèi)存儲(chǔ)器： ?如果沒(méi)有片內(nèi)存儲(chǔ)器， 外擴(kuò) ROM從 0000H開(kāi)始編址； ?如果有片內(nèi) ROM， 則外擴(kuò)展 ROM從 1000H開(kāi)始編址 芯片的選取 ? 尋址 ：訪問(wèn)要擴(kuò)展的芯片和芯片內(nèi)的目標(biāo)單元。 ? 尋址可分為芯片選擇和芯片內(nèi)目標(biāo)單元選擇 兩個(gè)層次 。 ?內(nèi)尋址層次：由外接芯片的內(nèi)部譯碼電路完成。 (只需將外擴(kuò)芯片的地址引腳與單片機(jī)低位地址線相連即可 ) ?芯片選擇：外擴(kuò)系統(tǒng)的尋址問(wèn)題主要集中于此。 (外接芯片常有多個(gè)片選信號(hào)引腳， 如何產(chǎn)生有效的片選信號(hào)？ ) ? 常用的芯片選擇方法：線選法和譯碼法。 線選法尋址 ? 線選法尋址 ：直接以位地址信號(hào)作為芯片的片選信號(hào)。 ? 使用時(shí)只需把地址線與擴(kuò)展芯片的片選信號(hào)引腳直接連接即可。 ? 例： 某一系統(tǒng)，需要外擴(kuò) 8KB的 EPROM(2片 2732)， 4KB的RAM(2片 6116)，這些芯片與 MCS51單片機(jī)地址分配有關(guān)的地址線連線，電路圖如下。 線選法尋址 解：高位地址線 ～ CE相連 分析地址： A15A14A13A12A11～ A0 2732(1): 0 1 1 1 7000H～ 7FFFH 2732(2): 1 0 1 1 B000H～ BFFFH 6116(1): 1 1 1 0 1 E800H～ EFFFH 6116(2): 1 1 0 1 1 D800H～ DFFFH 地址不連續(xù) 優(yōu)點(diǎn)： 電路簡(jiǎn)單，不需要地址譯碼器硬件，體積小，成本低。 缺點(diǎn)： 可尋址的器件數(shù)目有限，地址不連續(xù)。 線選法尋址 全譯碼： 部分譯碼： 譯碼 全部高位地址線都參加譯碼； 部分高位地址線參加譯碼， 存在部分地址空間相重疊的情況。 譯碼法尋址 ?