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1、程序存储器ROM的扩展,数据存储器RAM的扩展,51单片机存储器扩展与编址技术,第章外部存储器扩展,本章内容,Single Chip Microcomputer,9,系统扩展概述,系统总线,地址总线,数据总线,控制总线,由P2口提供高8位地址线,此口具有输出锁存的功能,能保留地址信息。由P0口提供低8位地址线。,由P0口提供。此口是双向、输入三态控制的8位通道口。,ALE:地址锁存信号,用以实现对低8位 地址的锁存。:片外程序存储器取指信号。:片外数据存储器读信号。:片外数据存储器写信号。,5.1系统扩展概述,单片机的3总线结构形式,51单片机P0口是数据线和低8位地址线复用口，为了将它们分离
2、出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线，见下图。,9.2 存储器扩展编址技术,存储器扩展的核心问题是存储器的编址问题。所谓编址就是给存储单元分配地址。也就是将地址线进行适当连接，使得存储器中每一个存储单元唯一的对应一个地址。,编址技术有两种方法:线选法和译码法。1.线选法 所谓线选法，用低位地址线直接连至各芯片的地址线，用余下的高位地址线分别接至芯片的片选端，以区分各芯片的地址范围。优点：电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。缺点：可寻址的芯片数目受到限制，地址空间不连续。,例1:在8051单片机上扩展2K RAM,D7 Q7 373D0 G Q0,例2:扩
3、展三片2K存储芯片，试用线选法给出接线图和地址。分析：显然要11根地址线和3根片选线，分配如下低位地址线：P0.7P0.0-A7A0，P2.2P2.0-A10A8，合成11根地址线；高位地址线：P2.5、P2.4、P2.3-A13、A12、A11，作3片的片选，余下：P2.7、P2.6不用，取00,扩展接线结构图,编址：P2.7、P2.6、P2.5、P2.4、P2.3、P2.2、P2.1、P2.0 P0.7P0.0 1号片 00 1 1 0 0 0 0 00H 00 1 1 0 1 1 1 FFH2号片 00 1 0 1 0 0 0 00H 00 1 0 1 1 1 1 FFH3号片 00 0
4、 1 1 0 0 0 00H 0 0 0 1 1 1 1 1 FFH 显然，三片的地址范围是：1号片 3000H37FFH2号片 2800H2FFFH3号片 1800H1FFFH,线选法 优点：电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。缺点：可寻址的芯片数目受到限制，地址空间不连续。,2.译码法 所谓译码法就是将低位地址线直接连至各芯片的地址线,将高位地址线经地址译码器译码后作为各芯片的片选信号。译码法分为完全译码和部分译码两种。,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）。完全可根据设计者的要求，产生片选信号。,例如
5、：在上例中若扩展三片2K存储芯片，采用译码法如何 实现？低位地址线：同前P0口A7A0，P2口A10A8，合成作为11根地址线,选3/8译码器进行译码 高位地址线：P2口A13、A12、A11，作为译码器输入，利用3/8译码输出端Y0、Y1、Y2三个信号作为 3片 芯片的片选，实际上可选8片，本例只需3片,3-8 地址译码器：74LS138,扩展接线结构如图：,P2.5,P2.3,P2.4,编址：P2.7、P2.6、P2.5、P2.4、P2.3、P2.2、P2.1、P2.0 P0.7P0.01号片 00 0 0 0 0 0 0 00H 00 0 0 0 1 1 1 FFH2号片 00 0 0
6、1 0 0 0 00H 00 0 0 1 1 1 1 FFH3号片 00 0 1 0 0 0 0 00H 0 0 0 1 0 1 1 1 FFH 显然，三片的地址范围是：1号片 0000H07FFH2号片 0800H0FFFH3号片 1000H17FFH,地址译码关系图即一种用简单的符号来表示全部地址译码关系的示意图。例如：,A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0,从地址译码关系图上可以看出以下几点：属完全译码还是部分译码；片内译码线和片外译码线各有多少根；所占用的全部地址范围为多少。例如在上面的关系图中，有1个“”(A15不接)，表示为部分译码，每个单元
7、占用2个地址。片内译码线有11根(A100)，片外译码线有4根。其所占用的地址范围如下：,9.2扩展存储器编址技术,当A15为0时，所占用地址为，即2000H27FFH。当A15为1时，所占用地址为即A000HA7FFH。共占用了两组地址，这两组地址在使用中同样有效。,9.2扩展存储器编址技术,9.3程序存储器的扩展,1.程序存储器扩展用典型芯片2764,A12A0:13位地址线。D7D0:8位数据线。:片选信号，低电平有效。:输出允许信号，当它为“0”时，输出缓冲器打开，被寻址单元的内容被读出。,图2 2764引脚图,1）不用片外译码的单片程序存储器的扩展。例1:试用EPROM2764构成8
8、031的最小系统。解:由于8031无片内程序存储器，因此必须外接程序存储器以构成最小系统。其连接方法是将2764按3总线的要求连接，其连接的关键在于地址译码。由于一般所采用的芯片其字节数均超过256个单元，也就是说片内地址线超过8条，故地址译码的核心问题是高8位地址线的连接。,2.程序存储器扩展举例,9.3程序存储器的扩展,2764与8031的连接图,2）采用线选法的多片程序存储器的扩展 例2:在图4所示的连接图中，使用了两片2764，一共构成了8 K2=16 K的有效地址。现采用线选法编址，以P2.7(A15)直接作为片选信号，当P2.7=0 时，选中左边1片2764，其地址范围为0000H
9、1FFFH；当P2.7=1 时，选中右边1片 2764，其地址范围为8000H9FFFH。这是部分译码，有2根地址线未接，1个单元要占用4个地址号。以上只是4组地址中的1组。,2.程序存储器扩展举例,5.3程序存储器的扩展,图4 两片程序存储器扩展连接图,3）采用地址译码器的多片程序存储器的扩展,例3:要求用2764芯片扩展 8031 的片外程序存储器空间,分配的地址范围为 0000H3FFFH。解：本例采用完全译码的方法,即所有地址线全部连接,每个单元只占用唯一的1个地址。确定片数:,2.程序存储器扩展举例,5.3程序存储器的扩展,分配地址范围:第1组(1片)所占用的地址范围为:000000
10、0000000000=0000H 第2组(1片)所占用的地址范围为:,3）采用地址译码器的多片程序存储器的扩展,2.程序存储器扩展举例,5.3程序存储器的扩展,画出地址译码关系图:第1组,3）采用地址译码器的多片程序存储器的扩展,2.程序存储器扩展举例,5.3程序存储器的扩展,设计外译码电路:本例只介绍采用译码器芯片的设计方法，现采用3-8译码器74LS138。片外译码只有3根线(P2.7,P2.6,P2.5)，分别接至译码器的C、B、A输入端。控制端G1，不参与译码。,画出存储器扩展连接图:该连接图如图5所示。图中3-8译码器74LS138只用了两个译码输出端，如果需要的话，还可利用其余6个
11、译码输出端。,3）采用地址译码器的多片程序存储器的扩展,2.程序存储器扩展举例,5.3程序存储器的扩展,图5 采用地址译码器扩展程序存储器的连接图,1.数据存储器扩展用典型芯片6264,6264是8 K8位的静态数据存储器芯片，采用CMOS工艺制造,为28 引脚双列直插式封装。,9.4 数据存储器扩展,图6为外扩1片6264的连接图。采用线选法，将片选信号 与P2.7相连，片选信号CE2与P2.6相连。其地址译码关系为：,所占用的地址为：第1组 4000H5FFFH(A13=0)第2组 6000H7FFFH(A13=1),2.数据存储器扩展举例,9.4 数据存储器扩展,图6 扩展1片RAM6264的连接图,EPROM扩展实例-在8031单片机上扩展4KB EPROM,D7 Q7 373D0 Q0 G,
