第 8章 MCS-51单片机的系统扩展
8.1 存储器概述
8.2 单片机扩展及系统结构
8.3 扩展存储器编址及映像 *
8.1 存储器概述
8.1.1 存储器的分类按照存取速度和用途:内存和外存内存一般都使用半导体存储器
8.1.2 半导体存储器的分类按存取方式不同,分为,
随机读写存储器 RAM(Random Access Memory);
只读存储器 ROM (Read Only Memory)。
按制造工艺不同,分为:
双极型,CMOS型和 HMOS型。
半导体存储器只读存储器
RO M
随机存取存储器
RA M
掩膜 RO M
可编程 RO M
( P RO M )
光可擦除 P RO M
( E P RO M )
电可擦除 P RO M
( E E P RO M )
非易失 RA M
( N V RA M )
双极型 RA M
MOS 型 RA M
静态 RA M
( S RA M )
动态 RA M
( D RA M )
组合 RA M
( i RA M )
半导体存储器的分类一、随机存取存储器( RAM)
按 信息存储方式 可分为 SRAM,DRAM.
1,静态 RAM(Static RAM,简称 SRAM):
存储单元:双稳态触发器。
优点:信息保存稳定,不易失,缺点,集成度低。
2,动态 RAM(Dynamic RAM,简称 DRAM):
存储单元:电容。
优点,电路简单,集成度高,缺点,电容易漏电。
3,非易失 RAM:或掉电自保护 RAM,即 NVRAM
( Non volative RAM)。
NVRAM=SRAM+EEPROM
二,只读存储器 有 4 种类型:
1,掩膜 ROM
2,可编程 ROM ( PROM)
3,可擦除的 PROM ( EPROM- Erasable
Programmable ROM),紫外线擦除 (UV EPROM)
4,电擦除的 PROM ( EEPROM,E2PROM-
Electrically Erasable PROM)
8.1.3 半导体存储器的性能指标一,存储容量存储容量是指存储器可以存储的二进制信息量,
以位为单位 。
它一般是以能存储的字数乘以字长表示的 。 即存储容量 =单元数 × 数据线的位数例如,Intel 2114 芯片容量= 1K× 4位= 4K bit
Intel 6264 芯片容量= 8K× 8位= 64K bit
数据线的位数,1,2,4,8 位二,最大存取时间指从 CPU给出有效的存储器地址到存储器给出有效数据所需的时间。
三、功耗四、电源四、静态 RAM( SRAM)
1,存储单元的内部结构
“1”
“1”
SRAM存储单元的结构利用基本存储电路排成阵列,再加上地址译码电路和读写控制电路就可以构成读写存储器。
通常对一个静态 RAM芯片,有一组地址输入端,地址线的条数决定了该芯片的存储单元个数。
有一组数据线,共用数据线输入 (或输出 )数据线的条数决定每个存储单元的位数。
常用 SRAM芯片,2114(1K× 4位 ),4118(1K× 8位 )、
6116(2K× 4位 ),6264(8K× 8位 ),62128( 16K × 8位),
62256( 32K× 8位)等。
1K 单元的内存用 10根地址线,210= 1024
举例,16单元 的 SRAM 原理,24= 16
:片选信号:低电平有效
:写允许信号
,输出允许信号
2K*8=16Kbit
CS
WE
OE
1K*4=4Kbit
C
P
U
8.2 单片机扩展及系统结构连接中要解决的主要问题,存储器的寻址方法。
8.2.1 单片机的扩展结构
(1) 数据线
(2) 地址线
(3) 控制线
8.2.2 单片机扩展的实现单片机扩展总线构造图存储器的寻址方法片选,对存储器芯片的选择。
字选,选择芯片内的某一存储单元。
外部译码电路的两种方法:
一、线选法用地址总线中的某一高位线直接作为存储器芯片的片选信号。
8.3 扩展存储器及映像
8.3.1 单片机芯片的选择方法单片程序存储器扩展连接图实际上,该 2716芯片对应有 16个映像区,即,8000H ~ 87FFH,8800H~
8FFFH,9000H~ 97FFH,9800H~ 9FFFH,A 000H~ A7FFH,
A800H ~ AFFFH,…,F800H~ FFFFH,在这些地址范围内都能访问这片 2716。
两片程序存储器扩展连接图由于 P2.6 P2.5共有 4种组态,因此,每个芯片有 4个寻址区域,
当 P2.6 P2.5= 00时,右片的寻址范围为 8000H~ 9FFFH,
左片的寻址范围为 0000H~ 1FFFH。
+ 5 V
P 2,7
P 2,6
P 2,5
P 2,4
P 2,0 ~ P 2,3
P 0,0 ~ P 0,7
AL E
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 11
2732 ( 1 )
D 0 ~ D 7 OE CE
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 11
2732 ( 2 )
D 0 ~ D 7 OE CE
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 11
2732 ( 3 )
D 0 ~ D 7 OE CE
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 11
2732 ( 4 )
D 0 ~ D 7 OE CE
D 0 ~ D 7
Q 0 ~ Q 7
PS E N
G
74 LS 373
8051
OE
EA
利用 4片 2732 EPROM扩展 16KB程序存储器接口电路图
4片 2732对应的地址空间表
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 选中芯片 地址范围
1 1 1 0 (1) 0E000H~0EFFFH
1 1 0 1 (2) 0D000H~0DFFFH
1 0 1 1 (3) 0B000H~0BFFFH
0 1 1 1 (4) 7000H~7FFFH
译码器二、全译码法将高位线全部作为译码器的输入,用译码器的输出作片选信号。
74LSl39引脚图 74LSl38引脚图
74LS139译码电路图
P 2,7
P 2,6
P 2,0 ~ P 2,5
P 0,0 ~ P 0,7
A L E
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 13
27128 ( 1 )
D 0 ~ D 7 O E C E
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 13
27128 ( 2 )
D 0 ~ D 7 O E C E
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 13
27128 ( 3 )
D 0 ~ D 7 O E C E
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 13
27128 ( 4 )
D 0 ~ D 7 O E C E
D 0 ~ D 7
Q 0 ~ Q 7
P S E N
EA
G
74 LS 373
8031
B Y 3
A Y 2
Y 1
Y 0
G
74 LS 139
OE
4片 27128 EPROM扩展 64KB程序存储器接口电路图
0Y
1Y
2Y
译码器输入 译码器输出选中的芯片地址范围
P2.7 P2.6
0 0 ( 1) 0000H~3FFFH
0 1 ( 2) 4000H~7FFFH
1 0 ( 3) 8000H~0BFFFH
1 1 ( 4) 0C000H~0FFFFH
3Y
8.3.2 程序存储器的扩展一、常用的 EPROM芯片介绍
A 15
A 12
A 7
A 6
A 5
A 4
A 3
A 2
A 1
A 0
D 0
D 1
D 2
GND
A 7
A 6
A 5
A 4
A 3
A 2
A 1
A 0
D 0
D 1
D 2
GND
V
PP
A 12
A 7
A 6
A 5
A 4
A 3
A 2
A 1
A 0
D 0
D 1
D 2
GND
V
PP
A 12
A 7
A 6
A 5
A 4
A 3
A 2
A 1
A 0
D 0
D 1
D 2
GND
V
PP
A 12
A 7
A 6
A 5
A 4
A 3
A 2
A 1
A 0
D 0
D 1
D 2
GND
A 7
A 6
A 5
A 4
A 3
A 2
A 1
A 0
D 0
D 1
D 2
GND
V
CC
A 14
A 13
A 8
A 9
A 11
OE
A 10
CE
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
V
CC
PGM
A 13
A 8
A 9
A 11
OE
A 10
CE
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
V
CC
A 8
A 9
A 11
OE / V
PP
A 10
CE
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
V
CC
PGM
NC
A 8
A 9
A 11
OE
A 10
CE
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
V
CC
A 8
A 9
V
PP
OE
A 10
CE
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
V
CC
A 14
A 13
A 8
A 9
A 11
OE / V
PP
A 10
CE
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
2716
2732
2764
27128
27256
27512
二、典型的外扩程序存储器接口电路
P 2,7
P 2,4
P 2,3
P 2,2
P 2,1
P 2,0
P 0,7
P 0,6
P 0,5
P 0,4
P 0,3
P 0,2
P 0,1
P 0,0
CE
A 12
A 11
A 10
A 9
A 8
A 7
A 6
A 5
A 4
A 3
A 2
A 1
A 0
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
D 2
D 1
D 0
A L E
P S E N OE
G
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
D 2
D 1
D 0
Q 7
Q 6
Q 5
Q 4
Q 3
Q 2
Q 1
Q 0
7
4
L
S
3
7
3
V
CC
PGM
V
PP
GND
8051 2764
+ 5 V
EA
+ 5 V
OE
+ 5 V
P 2,7
P 2,6
P 2,5
P 2,4
P 2,0 ~ P 2,3
P 0,0 ~ P 0,7
AL E
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 11
2732 ( 1 )
D 0 ~ D 7 OE CE
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 11
2732 ( 2 )
D 0 ~ D 7 OE CE
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 11
2732 ( 3 )
D 0 ~ D 7 OE CE
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 11
2732 ( 4 )
D 0 ~ D 7 OE CE
D 0 ~ D 7
Q 0 ~ Q 7
PS E N
G
74 LS 373
8051
OE
EA
8.3.2 数据存储器的扩展一、常用的 RAM芯片介绍
NC
A 12
A 7
A 6
A 5
A 4
A 3
A 2
A 1
A 0
D 0
D 1
D 2
GND
A 14
A 12
A 7
A 6
A 5
A 4
A 3
A 2
A 1
A 0
D 0
D 1
D 2
GND
NC
A 12
A 7
A 6
A 5
A 4
A 3
A 2
A 1
A 0
D 0
D 1
D 2
GND
A 7
A 6
A 5
A 4
A 3
A 2
A 1
A 0
D 0
D 1
D 2
GND
V
CC
A 8
A 9
WE
OE
A 10
CE
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
6116
6232
6264
62128
V
CC
WE
CS
A 8
A 9
A 11
OE
A 10
CE
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
V
CC
WE
A 13
A 8
A 9
A 11
OE
A 10
CE
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
V
CC
WE
A 13
A 8
A 9
A 11
OE
A 10
CE
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
二、典型的外扩 RAM接口电路
P 2,7
P 2,6
P 2,5
P 2,0 ~ P 2,4
P 0,0 ~ P 0,7
A L E
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 12
6264 ( 1 ) CE
D 0 ~ D 7 O E W R CS
D 0 ~ D 7
Q 0 ~ Q 7
G
74 LS 373
8051
OE
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 12
6264 ( 2 ) CE
D 0 ~ D 7 O E W R CS
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 12
6264 ( 3 ) CE
D 0 ~ D 7 O E W R CS
RD
WR
V
CC
EA
+ 5 V
用线选法扩展 8051外部数据存储器的接口电路
P2.7 P2.6 P2.5 选中的芯片 地址范围
1 1 0 ( 1) 0C000H~0DFFFH
1 0 1 ( 2) 0A000H~0BFFFH
0 1 1 ( 3) 6000H~7FFFH
三,EPROM和 RAM的综合扩展
P 2,7
P 2,6
P 2,5
P 2,0 ~ P 2,4
P 0,0 ~ P 0,7
A L E
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 12
2764 ( 1 ) CE
D 0 ~ D 7 O E
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 12
2764 ( 2 ) CE
D 0 ~ D 7 O E
D 0 ~ D 7
Q 0 ~ Q 7
G
74 LS 373
8051
G Y 3
B Y 2
A Y 1
Y 0
74 LS 139
OE
RD
WR
EA
P S E N
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 12
6264 ( 1 ) CE
D 0 ~ D 7 O E W R CS
A 0 ~ A 7 A 8 ~ A 12
6264 ( 2 ) CE
D 0 ~ D 7 O E W R CS
V
CC
扩展 2片 8KB EPROM,2片 8KB RAM的电路图两片 2732A的地址范围
0000H~0FFFH
1000H~1FFFH
两片 6116的地址范围
2000H~27FFH
2800H~2FFFH