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1、扩展存储器设计,问题的提出,在单片机应用系统的设计中,往往出现RAM,ROM或者I/O口不够的情况，怎么办？,ROM的扩展,RAM的扩展,综合扩展,一、系统扩展结构,数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。数据总线是双向的，可以进行两个方向的数据传送。80C51单片机数据总线为8位，由P0口提供。在数据总线上可以连接多个外围芯片，但在某一时刻只能有一个有效的数据传送通道。,1数据总线DB(Data Bus),地址总线用于传送单片机送出的地址信号，以便进行存储单元和I/O端口的选择。地址总线的位数决定着可访问的存储器或I/O口的容量。80C51单片机有16条地址线。所以
2、能寻址64KB空间。,80C51单片机的16位地址线分为两部分：高8位地址线：由P2口提供；低8位地址线：由P0口提供。,由于P0口是低8位地址和8位数据的复用线，因此必须外接锁存器，用于将先发送出去的低8位地址锁存起来，然后才能传送数据。需要注意：P0、P2口在系统扩展中用作地址线后就不能作为一般I/O口使用。,2地址总线AB（Address Bus）,控制总线实质上是一组控制信号线，用于协调单片机与外围芯片间的联系。在对80C51进行系统扩展时用到的控制信号有：地址锁存允许信号、外部程序存储器读选通信号、外部存储器访问允许信号、外部数据存储器读写选通信号、等。,3控制总线CB(Contro
3、l Bus),程序存储器,内部,外部,0000H,0FFFH,(4K),0000H,FFFFH,(64K),1、ROM介绍,（1）掩膜ROM在制造过程中编程。成本较高，因此只适合于大批量生产。（2）可编程ROM（PROM）用独立的编程器写入。但PROM只能写入一次，且不能再修改。（3）EPROM电信号编程，紫外线擦除的只读存储器芯片。（4）E2PROM（EEPROM）电信号编程，电信号擦除的ROM芯片。读写操作与RAM几乎没有什么差别，只是写入的速度慢一些。但断电后能够保存信息。（5）Flash ROM又称闪烁存储器，简称闪存。读写速度很快、成本低，大有取代E2PROM的趋势,二、程序存储器R
4、OM的扩展,可用来扩展的存储器芯片：EPROM：2716（2K*8），2732，2764，27256等EEPROM：2816（2K*8），2864，28128等,EPROM的五种工作方式,2、存储器地址空间分配 一个存储器单元对应一个地址在外扩的多片存储器芯片中，AT89C51要完成这种功能，必须进行两种选择：一是必须选中该存储器芯片（或I/O接口芯片），这称为“片选”，只有被“选中”的存储器芯片才能被AT89C51读出或写入数据。为了片选的需要，每个存储器芯片都有片选信号引脚二是在“片选”的基础上再选择该芯片的某一单元，称为“单元选择”。常用的存储器地址分配的方法有两种：线性选择法（简称线选
5、法）和地址译码法（简称译码法）。,（1）线选法 直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯片）的片选信号。,例 某一系统，需要外扩8KB的EPROM（2片2732），4KB的RAM（2片6116），,两片程序存储器的地址范围：2732（1）的地址范围：7000H7FFFH;2732（2）的地址范围:B000HBFFFH;6116（1）的地址范围：E800HEFFFH;6116（2）的地址范围：D800HDFFFH。,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 0 1 1 1 2732(1)1 0 1 1 2732(2)1 1 0 1 6116(2)1 1 1 0 6116(1),优点：
6、电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。缺点：可寻址的器件数目受到限制，地址空间不连续，地址不唯一。特点：只适于外扩芯片不多，规模不大的单片机系统。,线选法小结：,（2）译码法,使用译码器对89C51的高位地址进行译码，将译码器的译码输出作为存储器芯片的片选信号。是最常用的地址空间分配的方法，它能有效地利用存储器空间，适用于多芯片的存储器扩展。,最常用的译码器芯片：74LS138（3-8译码器）74LS139（双2-4译码器）74LS154（4-16译码器）。,例 要扩8片8KB的ROM 2764,3、外部地址锁存器,地址锁存器芯片:74LS373、74LS573等。锁存器74LS37
7、3,数据输入锁存选通信号,数据输出允许信号,4、单片机与EPROM的接口电路,外扩16K字节的EPROM 27128,5、程序存储器的操作时序,扩展4片27128,6、使用多片EPROM,四片程序存储器的地址范围：（1）的地址范围：0000H3FFFH;（2）的地址范围:4000H7FFFH;（3）的地址范围：8800HBFFFH;（4）的地址范围：C800HFFFFH。,三、数据存储器RAM的扩展,8051片内RAM的容量：128B片外最大可扩展64K RAM。,片内资源,可用来扩展的存储器芯片：SRAM 6116，6264，62256等 也要用到锁存器芯片：例74LS373。,1、RAM芯
8、片,线选法,各片6264地址分配 P2.7 P2.6 P2.5 选中芯片 地址范围 存储容量 1 1 0 IC1 C000H-DFFFH 8K 1 0 1 IC2 A000H-BFFFH 8K 0 1 1 IC3 6000H-7FFFH 8K,2、单片机与RAM接口电路,读片外RAM操作时序,写片外RAM操作时序,译码法,各片62128地址分配 P2.6 P2.7 译码输出 选中芯片 地址范围 存储容量 0 0 YO*IC1 0000H-3FFFH 16K 0 1 Y1*IC2 4000H-7FFFH 16K 1 0 Y2*IC3 8000H-BFFFH 16K 1 1 Y3*IC4 C000
9、H-FFFFH 16K,（1）MCS51 对外部数据存贮器的操作指令,注意：,（2）由于80C51采用不同的控制信号和指令，尽管ROM与RAM的地址是重叠的，也不会发生混乱。片外数据存储器RAM的读和写由89C51的RD（P3.7）和WR（P3.6）信号控制，而片外程序存储器EPROM的输出允许端（OE）由89C51的程序存储器读选通信号PSEN控制。,四、综合扩展,采用线选法扩展2片8KB的RAM和2片8KB的EPROM。RAM选6264，EPROM选2764。,地址分配P2.6 P2.5 选中芯片 地址范围 存储容量 1 0 IC1 C000H-DFFFH 8K 0 1 IC2 A000H
10、-BFFFH 8K 1 0 IC3 C000H-DFFFH 8K 0 1 IC4 A000H-BFFFH 8K,采用译码器法扩展2片8KB EPROM，2片8KB RAM。EPROM选用2764，RAM选用6264。,地址分配P2.7 P2.6 P2.5 选中芯片 地址范围 存储容量 0 1 0 IC1 0000H-1FFFH 8K 0 0 1 IC2 2000H-3FFFH 8K 0 1 0 IC3 4000H-5FFFH 8K 0 0 1 IC4 6000H-7FFFH 8K,例 将程序存储器中以TAB为首址的32个单元的内容依次传送到外部RAM以7000H为首地址的区域去。,MOVP2,
11、#70HMOVDPTR,#TABMOVR0,#0AGIN:MOVA,R0MOVCA,A+DPTRMOVXR0,AINCR0CJNER0,#32,AGINHERE:SJMPHERETAB:DB,五、ATMEL89C51单片机的片内闪烁存储器,89C51片内闪烁存储器的主要性能：（1）片内有4KB可在线重复编程的闪烁存储器（Flash Memory）。（2）存储器可循环写入/擦除10000次。（3）存储器数据保存时间为10年。（4）宽工作电压范围：Vcc可为+2.76V。（5）全静态工作：可从0Hz16MHz。（6）程序存储器具有3级加密保护。（7）空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储器内容。,本章小结：AT89C51可扩展的外部存储器分为2个64K空间：程序存储器空间和数据存储器空间总线构成：地址总线：P0和P2口；数据总线：P0口；控制总线：ALE、PSEN、EA、WR、RD片选方法：线选法和地址译码法,
