存储器的扩展
2864A提供软件查询的标志号,以判定数据是否完成对EEPROM的 写入。2864A有内部地址锁存,并且有16字节的数据“页缓冲器”, 允许对页快速写入,在片上保护和锁存数据信息。 2864A的工作方式: 读出方式:与EPROM、RAM 相同 写入方式:1、写入方式分两个周期(1)向页装入周期。(2)页 内容存储周期
多片存储器扩展设计时,可用P2口的高位地址线连接各片存储器的 片选线CE、,而后求出它们的不同的地址范围。 用两片2732扩展8KB程序存储器如图3所示。
图3 两片2732扩展8KB程序存储器
图3 中,第一片2732的地址范围为B000H~BFFFH,第二片2732的地 址范围为7000H~7FFFH。
EEPROM是电擦除可编程只读存储器,它的主要特点是能在 计算机系统中进行在线修改,即在正常 工作电压下进行读写, 并能在断电的情况下保持修改的结果。 (1)EEPROM2817A芯片 A0~A10:地址线 I/O0~I/O7:数据线 CE/:片选线
OE/:输出使能端
WE/:写使能端 NC:空脚
2817A由于其内设有编程所需的高压脉冲产生电路,因而无需外 加编程电源和写入脉冲即可工作。其工作电源电压为+5V。
2、一次向页装入的操作必须在同一个20微秒内完成,并保证在本 次页装入过程是对同一页装入,即地址的高8位保持不变。
3、如果对页暂存器某一单元中写入多于一个字节时,而这些多写 的内容都 是在同一次页装入过程中出现,那么,最后写入的数据才 被作为有效数据处理,先前的不保留。在2864A内部定时器判定超
4、在页内容存储周期,如对该2864A执行读出操作,这时读出的是 最后写入的字节,但是它的最高位将是原来字节最高位的反码。
2、EPROM接口设计 EPROM为紫外线擦除电可编程只读存储器。这些芯片上均有一个 玻璃口,在紫外光照射20分钟左右,存储器中的各位信息均变为1, 此时可通过相应的编程器将工作程序固化到这些芯片中。 (1)2716EPROM或2732EPROM芯片
A0~A10:地址线
D0~D7:数据线 CE/:片选线
2、数据存储器的扩展设计
6116静态RAM 为正+5V供电
图八 扩展6116的连线图 6116与8031的硬件连接如图八所示,地址空间为0000H—07FFH A0~A10:地址线 D0~D7:双向数据线 G/:读允许线 W/:写允许线 E/:片选线
三、扩展数据和程序存储器综合举例
CPU选择扩展芯片的过程称为片选,片选在电路形式上有两种, 一种为线选法,另一种为译码法。 1、线选法 线选法是把单片机高位地址分别与要扩展的芯片的片选端相连, 控制选择高位地址线的不同信号以达到选片目的,其优点是接线 简单,适用于扩展芯片较少的场合,缺点是芯片的地址不连续, 地址空间的利用率低。 例:选用8051扩展两片数据存储器(6264)和两片程序存储器 2764,采用线选法电路如图九所示。
由P2口和地址锁存器输出的地址对应单元指令字节传送到P0口上 供CPU读取。 在一个机器周期内CPU访问两次外部程序存储器,在选择EPROM 的芯片时,除了考虑容量之外,还必须使EPROMR的读取时间与 主机的时钟匹配。 单片机的存储器扩展一般有两种设计方法:线选法和译码法。所 谓线选法就是将存储器的片选线CE/接P2口的某位地址线来确定扩 展芯片的地址,而译码法需要用地址译码器来选择地址,这样可 充分利用地址资源。
图1 MCS-51单片机外部程序存 储器的扩展 在CPU访问外部程序存储器时,P2口输出地址高8位,P0口分时 输出低8位地址和数据。控制信号ALE上升为高电平后,P0口输 出低8位地址,P2口输出高8位地址,,由ALE的下降沿将P0口输 出的低8位地址锁存到外部地址锁存器中,接着P0口由输出方式 变为输入方式,等待从程序存储器读出指令,而P2口输出的高8 位地址不变。紧接着程序存储器选通信号PSEN/变为低电平有效
2864A编程因素的考虑: 1、由于时间关系,向2864A写时不能是两组不同空间中传送, 如程序存储器与数据存储器之间。故向2864A写之前必须换成相 同空间。
2、利用页内容存储阶段时,如果执行一条读出指令,读出的最 高位将会读到最后送入页暂存器字节最高位的反码,这个反码 保留到存储周期的完成为止。
当地址锁存允许信号ALE为高电平时,P0口输出低8位地址,在 ALE的下降沿将此地址打入外部地址锁存器,接着P0口变为输入方 式,读信 号有效,选通外部RAM,相应存储单元的内容出现在P0 口上,由CPU读入累加器。写与读相似,在ALE下降为低电平后, WR/信号才有效,P0口上出现的数据写入相应的RAM单元。 常用的数据存储器有静态RAM和动态RAM,由于静态RAM无需考 虑刷新问题,所以接口简单,常用。
2764芯片 A0~A12:地址线 D0~D7:数据线
CE/:片选线
OE/:数据输出选通线 VPP:编程电源 VCC:主电源 GND:地
PGM/:编程脉冲输入
扩展2764或27128的连接图如图4所示
图4 扩展16KB EPROM27128系统图
地址范围为4000H~7FFFH
3、扩展EEPROM接口设计
2817A在写入一个字节的指令码或数据之前,自动地对所要写入 的单元擦除,因而无需进行专门的字节擦除操作。可见使用 2817AEEPROM就如同使用静态RAM一样。 2817A的读操作与普通EPROM的读出相同,所不同的只是可以在 线进行字节的写入。当向2817A发出字节写入命令后,2817A便锁 存地址,数据及可控制信号,从而启动一次写操作。在此期间 2817A 的RDY/BUSY/脚呈低电平,表示2817A正在进行写操作, 此时它的数据总线呈高阻状态,因而允许处理器在此期间执行其 它的任务。一旦一次字节写入操作完毕,2817A便将RDY/BUSY/ 线置高,由此来通知处理器,此时处理器又可以对2817A进行新 的字节读、/写操作。 扩展2817A的连接图如图五所示
进行写入,并不占用主机过多的时间。图五所示扩展一片2817A 的地址范围为0000H~07FFH
(2)2864AEEPROM芯片
A0~A12:地址线
I/O0~I/O7:数据线 CE/:片选线 OE/:输出使能端 WE/:写使能端
2864A片内设有编程所需的高压脉冲产生电路,因而无需外加编程 电源和写入脉冲即可工作。
MOV R0,#SOURCE
MOV R1 ,#LENGTH MOV DPTR ,#OBJECT LOOP: MOV A, @R0 MOVX @DPTR ,A
MOV DPH , R3
CHECK:MOVX A, @DPTR XRL A, @R0 JB ACC.7 , CHECK RET
MOV R2, DPL
扩展2864A的连线如图六所示
图六 扩展2864A的连线图 图六示扩展2864A的地址为0000H~1FFFH. 例:结合硬件电路,向2864A写入一页的子程序。
SOURCE: DATA 40H
OBJECT: DATA 0000H LENGTH: DATA 10H
DJNZ R1, LOOP
DEC R0 MOV DPL, R2
图五 扩展2817A的连线图 将外部数据存储器读选通信号RD/和程序存储器读选通信号PSEN/相 与实现将外部数据存储器空间和程序存储器空间合并。 将RDY/BUSY/脚与单片机的中断请求输入INT1/脚相连,实现用中 断的方法对2817A的写入进行控制,这样每当2817A完成一次字节 的写入,便向单片机提出中断请求,这样处理器可以随时对2817A
OE/:数据输出选通线
VPP:编程电源 VCC:主电源 GND:地
扩展2716或2732的连接图如图2所示
图2 扩展2KB2716 如图2示扩展一片2716时,2716的地址范围为0000H~07FFH。 若是扩展一片2732时,2732的地址范围为0000H~0FFFH。 在扩展中,P2口除被使用的口线外,多余的引脚不宜用作通 I/O线,否则会给软件设计和使用带来麻烦。
MOV R3, DPH INC R0 INC DPTR
二数据存储器的扩展
MCS-51芯片内虽具有128字节的数据存储器,但在有些场合不够 用,所以需要扩展。 1、MCS-51访问外部RAM的定时波形 扩展RAM的电路结构如图七所示
图七 扩展RAM的电路结构
P0口为分时传送的RAM低8位地址/数据线,P2口为高8位地址线, 用于对RAM进行页寻址。在外部RAM读/写周期,CPU产生 RD\/WR\信号。
图九 线选法电路 IC1、IC3的地址范围为: 4000H~5FFFFH或C000H~DFFFH IC2、IC4的地址范围为: 2000H~3FFFH或A000H~BFFFH
2、译码法
译码器74LS138和74LS139如下
例:用一个74LS138译码器扩展8块2716 2KB的存储器电路如下 图所示。
74LS,分别由控制端控制;双向 的有16个三态门,每个方向是8个,在控制端为低电平时, 由DIR端控制数据传送方向,DIR=1时方向由A到B, DIR=0时方向由B到A。
一、程序存储器的扩展
所谓系统扩展一般来说有如下两项主要任务: (1)把系统所需要的外设与单片机连接起来,使单片机系统能 与外界进行信息交换。如通过键、A/D转换器、开关、打印机、 发光二极管等。 (2)扩大单片机的容量 1、访问外部程序存储器的时序: MCS-51单片机扩展外部程序存储器的硬件电路如图1所示。
存储器的扩展
目的要求:1、程序存储器的扩展
2、数据存储器的扩展 重点难点:1、程序存储器的扩展 2、数据存储器的扩展 教法:讲授
课型:新课
教学内容:
单片机应用系统的输入/输出接口方框图
I/O接口电路
74LS373的外形引脚、结构及逻辑功能示意图(8D锁存器上加G, 三态门加OE)
74LS244做输入接口、74LS273做输出接口的 I/O扩展电路