单片机存储器扩展
编址是设计过程(在先) 译码和寻址是应用过程(在后)
编址有两种方式
对I/O与存储器编址通常有两种方式: ☞ 独立编址方式: I/O与存储器分别编址 (例如IBM-PC) ☞ 统一编址方式: I/O与存储器合在一起编址(单片机应用系统)
扩展总线的组成
单片机是通过地址总线,数据总线和控制总线 与外部交换信息的。 扩展总线组成
低位地址线A0~A10实现片内寻址。 高位地址线A11~A13实现片选(A11~A13中只允许有一根 为低电平,另二根必须为高电平,否则出错)。 无关位A14、A15可任取,一般取“1”。
线选法三片存储器芯片地址分配表
二进制表示 无关位
A15 A14
片外地址线
A13 A12 A11
片内地址线
A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
MCS-51单片机的最小系统
MCS-51系列单片机的特点就是体积小,功
能全,系统结构紧凑,硬件设计灵活。对于
简单的应用,最小系统即能满足要求。 所谓最小系统,是指一个真正可用的单片 机最小配置系统。对于单片机内部资源已能满 足系统需要的,可直接采用最小系统。MCS-51 单片机根据片内有无程序存储器最小系统分两 种情况。
16进制表示
芯 片 Ⅰ 芯 片 Ⅱ 芯 片 Ⅲ
1 . 1 1 . 1 1
1 . 1 1 . 1 1 .
1 1 1 . 1 0
1 . 1 0 . 0 1
0 . 0 1 . 1 1
0 . 1 0 . 1 0
0 . 1 0 . 1 0
0 . 1 0 . 1 0
0 . 1 0 . 1 0
0 . 1 0 . 1 0
① ALE:输出,用于锁存P0口输出的低8位地址信号, 与地址锁存器控制端G连接。
② PSEN:输出,用于外ROM读选通控制,与外ROM输出 允许端OE连接。 ③ EA:输入,用于选择读内/外ROM。EA=1,读内ROM; EA=0,读外ROM。一般情况下,有并且使用内ROM时, EA接Vcc;无内ROM或仅使用外ROM时,EA接地。 ④ RD:输出,用于读外RAM选通,执行MOVX读指令时, RD会自动有效,与外RAM读允许端OE连接。 ⑤ WR:输出,用于写外RAM选通,执行MOVX写指令时, WR会自动有效,与外RAM写允许端WE连接。
二、8031最小应用系统
8031片内无程序存储器片,因此,在构成最小应用 系统时,不仅要外接晶体振荡器和复位电路,还应外扩展 程序存储器。
高8位地址线 P2 ALE 8031 G 74LS 373 A15 ~ ~
A8 A7
A0 D7
CE
~
P0
D0 OE
2764
EA PSEN
该最小系统特点如下:
(1)由于P0、P2在扩展程序存储器时作为地址线和数据线, 不能作为I/O线,因此,只有P1、P3作为用户I/O口使用。 (2)片内数据存储器同样有128字节,地址空间00H~7FH, 没有片外数据存储器。 (3)内部无程序存储器,但片外扩展了程序存储器,其地 址空间随芯片容量不同而不一样。上图中使用的是2764芯 片,容量为8K字节,地址空间为0000H~1FFFH。由于片内没 有程序存储器,只能使用片外程序存储器,EA只能接低电 平。 (4)同样,可以使用两个定时/计数器T0和T1,一个全双 工的串行通信接口,5个中断源。
一、8051/8751的最小系统
8051/8751片内有4K的ROM/EPROM,因此,只需要外接 晶体振荡器和复位电路就可构成最小系统。
XTAL1 P0 8751 8051 P1 XTAL2 P2 8 8 8 8
RESET
EA P3 GND
+5V
+5V
该最小系统的特点如下: (1)由于片外没有扩展存储器和 外设,P0、P1、P2、P3都可以作为 用户I/O口使用。 (2)片内数据存储器有128字节, 地址空间00H~7FH,没有片外数据 存储器。 (3)内部有4KB程序存储器,地址 空间0000H~0FFFH,没有片外程序 存储器,EA应接高电平。 (4)可以使用两个定时/计数器T0 和T1,一个全双工的串行通信接口, 5个中断源。
编址/译码/寻址概念:
通过适当的地址线(或控制线,或I/O线), 在物理上形成某个或某些片选/使能等信号, 实现与接口对象的一一对应的过程。
站在单片机/计算机一侧来看待上述过程叫编址。 站在单片机/计算机外侧来看待上述过程叫译码。 通过软件与译码电路硬件实现对外设的片选 或使能控制过程叫寻址。
注意
⑴ 数据传送:由数据总线DB(D0~D7)完成; D0~D7由P0口提供 ⑵ 单元寻址:由地址总线AB(A0~A15)完成; 低8位地址线A0~A7由P0口提供 高8位地址线A8~A15由P2口提供。 ⑶ 交互握手:由控制总线CB完成。 控制线有PSEN、WR、RD、ALE、EA
MCS-51控制总线,有以下几条:
单片机中虽然已经集成了CPU、I/O口、 定时器、中断系统、存储器等计算机的基本 部件(即系统资源),但是对一些较复杂应 用系统来说有时感到以上资源中的一种或几 种不够用,这就需要在单片机芯片外加相应 的芯片、电路,使得有关功能得以扩充,称 为系统扩展(即系统资源的扩展)。 MCS-51单片机系统扩展包括程序存储器扩 展、数据存储器扩展、I/O口扩展、定时/计数 器扩展、中断系统扩展和串行口扩展。在本章 中只介绍应用较多的程序存储器扩展和数据存 储器扩展。
扩展芯片的寻址方式
存储器片内存储单元的地址: 由与单片机地址线直接连接的地址线确定; 存储器芯片地址: 由高位地址线产生的片选信号确定。
当存储器芯片多于一片时,为了避免误操作, 必须利用片选信号来分别确定各芯片的地址分配。 产生片选信号的方法有线选法和译码法两种。
1、线选法
高位地址线直接连到存储器芯片的片选端。 图中芯片是2K* 8位。
0 . 1 0 . 1 0
0 . 1 0 . 1 0
0 . 1 0 . 1 0
0 . 1 0 . 1 0
0 . 1 0 . 1 0
0 . 1 0 . 1 0
F000H ~ F7FFH E800H ~ EFFFH D800H
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1
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1
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0
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1
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1
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