【文章內(nèi)容簡介】 部信號變換擴展 (A/D、 D/A)。 ? 兩類外擴展：存儲器擴展和 I/O擴展； 兩種外擴展方法：并行擴展和串行擴展。 2022/3/13 22 第 6章 單片機并行存儲器擴展 本章主要內(nèi)容 ? 單片機并行外擴展系統(tǒng) ? 存儲器分類 ? 存儲器并行擴展 ? 80C51單片機存儲器系統(tǒng)的特點和使用方法 ? 用單片機組成應(yīng)用系統(tǒng)時，首先要考慮單片機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單片機的最小系統(tǒng)。 單片機最小系統(tǒng) 80C51 87C51 XTAL1 XTAL2 P0 P1 P2 P3 RESET 12MHZ 22uF 1K 200 8 8 8 8 20PF 20PF +5V 單片機并行擴展總線 系統(tǒng)擴展 外部存儲器的擴展 I/O接口部件的擴展 通過系統(tǒng)總線擴展 并行擴展總線的組成 ? 并行擴展總線包括三個組成部分： AB、 DB、 CB ? 地址總線： Address Bus (AB) 傳送地址信號，用于外擴展存儲單元和 I/O端口的尋址。 ? 地址總線是單向的，只能從單片機向外傳送。 ? 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單元的數(shù)目。 ? 80C51單片機的地址總線共有 16位，故外擴展空間為 64KB，即 216個地址單元。 并行擴展總線的組成 ? 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，可以進行兩個方向的數(shù)據(jù)傳送。 ? DB的位數(shù)應(yīng)于單片機字長一致。如 80C51單片機是 8位字長，故數(shù)據(jù)總線為 8位。 ? 控制總線： Control Bus (CB) 傳送控制信號。 ? 單片機可以向外擴發(fā)出控制信號，外擴也可以向單片機發(fā)送控制信號，因此雖然一個控制信號傳送的本身是單向的，但是由不同方向信號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 8位的鎖存器，并以 ALE作為鎖存控制信號。 (CPU送出地址時， ALE有效，應(yīng)選擇高電平或下降沿選通的鎖存器 ) ? 低 8位的地址進入鎖存器后， P0口即可作為數(shù)據(jù)線使用，進行數(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。若外擴展容量小于 256個單元時，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 ? 控制擴展程序存儲器 ROM的讀選通信號 PSEN ? 控制選擇內(nèi)外程序存儲器的選擇信號 EA ? 控制擴展數(shù)據(jù)存儲器 RAM及 I/O端口的讀 /寫選通信號 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。 ? 訪問外部程序存儲器的操作過程： ① 在 S1P2時刻產(chǎn)生 ALE信號。 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的下降沿信號將 P0口送出的低 8位地址信號鎖存到地址鎖存器中。而 P2口送出的高 8位地址在整個讀指令的過程中都有效，因此不需要對其進行鎖存。從 S2P2起， ALE信號失效。 ③ 從 S3P1開始， PSEN開始有效，對外部程序存儲器進行讀操作，將選中的單元中的指令代碼從 P0口讀入， S4P2時刻， PSEN失效。 ④ 從 S4P2后開始第二次讀入，過程與第一次相似。 訪問外部程序存儲器的時序 MCS51系列單片機訪問外部程序存儲器的時序圖 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2S1 S2 S3 S4 S5 S61 個機器周期P1 P2S1OSC時鐘ALEPSENP2P0A8 ~ A15 A8 ~ A15 A8 ~ A15指令 A0 ~ A7 指令 A0 ~ A7 指令? 訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的操作過程： 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個機器周期，第 1次 ALE信號不再出現(xiàn)，此時 PSEN也失效，并在第 2個機器周期的 S1P1時， RD信號開始有效，從 P0口讀入選中 RAM單元中的內(nèi)容。 訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的時序 S1 S2 S3 S4 S5 S6第1 個機器周期S1 S2 S3 S4 S5 S6第2 個機器周期ALERDP2P0A15 ~ A8 A15 ~ A8 A15 ~ A8A0 ~ A7 指令地址 數(shù)據(jù) A0 ~ A7PSENMCS51系列單片機訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的時序圖 并行擴展系統(tǒng)的 I/O編址 ? 80C51單片機存儲器系統(tǒng)與外擴展地址空間結(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)存儲器 RAM或 I/O (64KB) 0000H FFFFH 片外數(shù)據(jù)存儲器 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) 并行擴展系統(tǒng)的 I/O編址 ? 80C51單片機存儲器系統(tǒng)與外擴展地址空間結(jié)構(gòu)圖 —ROM 片內(nèi)程序存儲器 (4K) (ROM) 片外程序存儲器 (64K) 程序存儲器 (ROM) 1000H FFFFH (EA=1) 0000H 0FFFH (EA=0) 0000H 0FFFH 片外 ROM的起始地址取決于 單片機是否有片內(nèi)存儲器： ?如果沒有片內(nèi)存儲器， 外擴 ROM從 0000H開始編址； ?如果有片內(nèi) ROM， 則外擴展 ROM從 1000H開始編址 芯片的選取 ? 尋址 ：訪問要擴展的芯片和芯片內(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。 (只需將外擴芯片的地址引腳與單片機低位地址線相連即可 ) ?芯片選擇：外擴系統(tǒng)的尋址問題主要集中于此。 (外接芯片常有多個片選信號引腳， 如何產(chǎn)生有效的片選信號？ ) ? 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 ：直接以位地址信號作為芯片的片選信號。 ? 使用時只需把地址線與擴展芯片的片選信號引腳直接連接即可。 ? 例： 某一系統(tǒng)，需要外擴 8KB的 EPROM(2片 2732)， 4KB的RAM(2片 6116)，這些芯片與 MCS51單片機地址分配有關(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： 電路簡單，不需要地址譯碼器硬件，體積小，成本低。 缺點： 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 ?