微機原理與應用-08 存儲器擴展

第8章MCS-51的存儲器擴展主要內容熟悉系統三總線的概念；重點掌握程序存儲器的擴展；重點掌握外部數據存儲器的擴展；8.1概述在組成單片機應用系統時:存儲器的擴展。I/O口的擴展。ROM：803164KB8051/875160KBRAM

、I/O口：64KBMCS-51單片機：哈佛結構應用中不一定最大范圍擴展8.2系統總線及總線構造

1.系統總線

系統總線是計算機連接各部件的公共信號線，擴展是通過總線進行的。2.構造系統總線

三總線方式:1.

以P0口線作為數據總線。2.以P2口線作高位地址線；P0口經過鎖存器作為低8位地址。3.控制信號線:ALE，PSEN，EARD、WR信號。P0口是分時復用地址/數據線，進行RAM擴展時必須利用“地址鎖存器”將地址信號鎖存起來。當G=1時，鎖存器處于透明工作狀態，即鎖存器的輸出狀態隨數據端的變化而變化，Qi=Di（i=0，2，…，7）當G端由1變0時（下降沿），數據被鎖存起來，此后輸出端Qi不再隨輸入端的變化而變化，而一直保持鎖存前的值不變。/OE控制三態門，/OE=0，三態門導通；/OE=1三態門關閉（高阻抗狀態）。8個輸入端D0～D7及8個輸出端Q0～Q7；G（STB）為輸入鎖存選通端。/OE為數據輸出允許端。常用的外部地址鎖存器74LS373、Interl8282

單片機與鎖存器的連接單片機擴展單片ROM單片機擴展多片存儲器時，需要解決“片選”、“地址分配”問題8.3讀寫控制、地址分配和外部地址鎖存器

1.存儲器擴展的讀寫控制MCS-51外擴RAMRD<==>OE讀控制

WR<==>WE寫控制MCS-51外擴ROMPSEN<==>OE讀控制2.存儲器地址分配解決兩個問題：片選連線、地址分配方法:線選法：高地址線作為片選信號，將高地址線和片選端（CE）直接相連;譯碼法：采用譯碼電路對高地址進行譯碼，譯碼器的輸出作為片選信號。

全譯碼：剩余的高位地址線全部參加譯碼，存儲器地址空間不重疊部分譯碼：剩余的部分高位地址線參加譯碼，存儲器地址空間重疊(1)線選法+5V74LS3731885RDALEP0P2P2.58031EAA0~A12D0~D7OECE6264IC1A0~A12D0~D7OECE6264IC20000H~1FFFH2000H~3FFFHA7~A0

P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0WEWEWRCE2CE2+5VD7…D0Q7…Q0GOE型號6264，容量8KB:P0.7~P0.0A12~A8:地址空間——地址段不唯一A15A14A13A12A11A10A9A8A7~A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0000000~00XX111111~1IC1IC2存儲器000B010B100B110B0000H、4000H、8000H、C000H1FFFH、5FFFH、9FFFH、DFFFHXX1111111~10~000000001B011B101B111B2000H、6000H、A000H、E000H3FFFH、7FFFH、

BFFFH、FFFFH片外剩2根線，每片有4段地址段線選法實現多片存儲器擴展

2片EPROM2片RAM(2)譯碼法最常用的譯碼器芯片有：

74LS138(3線－8線譯碼器)74LS139(雙2線－4線譯碼器)74LS154(4線－16線譯碼器)3-8譯碼器74LS138CBAY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y01000001111111010000111111101100010111110111000111111011110010011101111100101110111111001101011111110011101111111其它狀態×××11111111G1G2AG2B雙2線－4線譯碼器74LS139其中一組真值表：輸入端輸出端允許選擇GBAY0Y1Y2Y31××11110000111001101101011010111110全譯碼62648KB2000H~3FFFH74LS373885D7…D0Q7…Q0RDALEP0P2P2.58031EA0000H~1FFFHP0.7~P0.0

P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0GA0~A12D0~D7OECE6264IC2WEA0~A12D0~D7OECE6264IC1WEWRCBAG2AG2BGY7…Y1Y0+5VP2.6P2.774LS138CE2+5VCE2+5VOE片內13根片外3根全譯碼——各芯片地址惟一P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0000000~0000111111~1IC1IC2000Y0—CE0000H1FFFH001111111~10~000000001Y1—CE2000H3FFFHA15A14A13A12A11A10A9A8A7~A0存儲器CBA用74LS138擴展8片8KB的RAM6264

用74LS138把64KB空間全部劃分為每塊4KB

(3)線選法與譯碼法比較線選法選址電路連接簡單地址空間利用率低地址空間重疊嚴重譯碼法選址

采用譯碼器電路部分譯碼仍有重疊的地址空間

全譯碼地址空間利用率高，地址唯一8.4外部ROM的擴展MCS-51訪問外部ROM的控制信號:ALE：低8位地址鎖存控制信號PSEN：外部ROM“讀取”控制信號

P0MCS-51

ALE

P2

PSEN鎖存器高八位地址低八位地址指令

EPROM/EEPROM

地址OE1.常用EPROM芯片介紹Intel典型芯片

2716(2KB)2732(4KB)2764(8KB)27128(16KB)27256(32KB)引腳

A0~A15:地址

D7~D0：數據

CE：片選

OE：讀選通容量不同，所需地址線根數不同EPROM的工作方式2.訪問片外ROM的時序

(1)系統中無片外RAM(2)系統中有片外RAM(1)將ALE用作定時脈沖輸出時，執行－次MOVX指令就會丟失－個脈沖。(2)只有在執行MOVX指令時的第二個機器周期期間，地址總線才由數據存儲器使用。125364783.擴展電路實例(1)單片機EPROM擴展9地址空間——地址段不唯一片外剩2根線，每片有4段地址段A15A14A13A12A11A10A9A8A7~A0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0000000~00XX111111~1IC存儲器00B01B10B11B0000H、4000H、8000H、C000H3FFFH、7FFFH、BFFFH、FFFFH112536798412345678確定地址范圍：(2)多片EPROM擴展0000~3FFFH,4000~7FFFH,8000~BFFFH,C000~FFFFH8.5外部RAM的擴展

P0口分時提供低8位地址和8位數據線

P2口提供高8位地址線，對RAM進行頁面尋址（圖示為3根線）。對外RAM讀/寫期間，CPU產生/RD和/WR信號P1P0ALE8031P2P3RDWR鎖存器數據

地址

RAM(2K×8)WEOE1.常用的SRAM芯片芯片

6116(2KB)6164(8KB)61128(16KB)61256(32KB)引腳

A0~A15：地址

D7~D0：數據

CE：片選

OE：讀選通

WE：寫允許SRAM的工作方式靜態SRAM存儲器有讀出、寫入、維持（未選中）三種工作方式

2.訪問片外RAM的時序讀片外RAM時序2.訪問片外RAM的時序寫片外RAM時序3.典型的外RAM擴展電路124657(1)線選法3(2)譯碼法8.6EPROM和RAM的綜合擴展線選法(1)控制信號及片選信號(2)各芯片地址空間分配

擴展2片8K的ROM，2片8K的RAM，請在圖中指出。地址分配由硬件保證，不會產生數據沖突，ROM和RAM之間可以地址重疊P2.7,P2.6,P2.5~P2.0P0.7～P0.0芯片地址空間空01XXXXXX~XIC2,IC42000~3FFF空10XXXXXX~XIC1,IC34000~5FFF譯碼法擴展2片8K的ROM，2片8K的RAM，請在圖中指出。8.7E2PROM的擴展

E2PROM用于單片機系統中，既可擴展為片外EPROM，也可擴展為片外RAM。調試程序時，用E2PROM代替仿真EPROM，既可修改程序，又能保存調試好的程序。與RAM芯片相比，E2PROM寫操作速度是很慢的。常用的E2PROM芯片有2816/2816A，2817/2817A，2864A等。MCS-51擴展EEPROM為RAM線選法決定2864A對應多組地址空間：0000H~1FFFH，2000H~3FFFH，4000H~5FFFH，6000H~7FFFH。MCS-51擴展E2PROM為RAM和ROME2PROM芯片的主要缺陷：擦除和寫入時間較長（10ms），對許多實際應用不能接受。將存儲器集成到單片機內，縮短擦除和寫入