存儲器接口設(shè)計課件

第六章存儲器接口設(shè)計單片機內(nèi)集成了各種存儲器和I/O功能部件，但有時，在進行較復(fù)雜過程的控制時，它自身的功能遠遠不能滿足需要。為此，應(yīng)擴展其外部功能部件，這就是通常所說的單片機的系統(tǒng)擴展問題。一.MCS-51系列單片機的系統(tǒng)總線MCS-51系列單片機具有INTEL標(biāo)準(zhǔn)并行總線，可方便的與外圍設(shè)備進行連接，是單片機外部擴展的基礎(chǔ)?？偩€：所謂總線就是連接計算機各部件的一組公共信號線。MCS-51系列單片機使用的是并行總線結(jié)構(gòu)，按其功能通常把系統(tǒng)總線分為三組.6.1MCS-51系列外部總線結(jié)構(gòu)及存儲器編址6.1MCS-51系列外部總線結(jié)構(gòu)及存儲器編址1.地址總線地址總線用于傳送單片機發(fā)出的地址信號，以便進行存儲單元和I/O端口的選擇。地址總線是單向傳輸?shù)摹?031一共有16位數(shù)據(jù)總線（P0,P2）。2.數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線用于在單片機與存儲器之間或單片機與I/O之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以進行兩個方向的傳送。8031共有8位數(shù)據(jù)總線（P0）6.1MCS-51系列外部總線結(jié)構(gòu)及存儲器編址二.構(gòu)造8031系統(tǒng)總線

1.P0口作為低8位地址總線，由于P0口是分時作地址總線和數(shù)據(jù)總線，因此，需要增加一個8位地址鎖存器。

2.以P2口作為高8位地址總線，與P0口提供的低8位地址總線，構(gòu)成了完整的16位地址總線。6.1MCS-51系列外部總線結(jié)構(gòu)及存儲器編址

3.各控制信號線。除了地址線和數(shù)據(jù)線之外，還需要一些控制信號線，已構(gòu)成系統(tǒng)的控制總線，包括：（1）ALE作為低8位地址鎖存控制信號（2）PSEN作為擴展程序存儲器的選通信號（3）EA作為內(nèi)外程序存儲器的選擇控制信號（4）RD和WR作為擴展數(shù)據(jù)存儲器和I/O口的讀選通、寫選通信號6.1MCS-51系列外部總線結(jié)構(gòu)及存儲器編址三.存儲器地址空間分配

實際的單片機系統(tǒng)設(shè)計中，如何將64K空間分配給各個程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲芯片，并且使各芯片之間一個存儲單元對應(yīng)一個地址，地址不發(fā)生重疊，從而避免發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，這就是存儲器地址空間的分配問題。6.1MCS-51系列外部總線結(jié)構(gòu)及存儲器編址線選法線選法就是利用系統(tǒng)的高位地址線作為存儲器芯片的片選信號。優(yōu)點：不需要加地址譯碼器，成本低，體積小。缺點：可尋址的芯片數(shù)目受到限制，地址空間不連續(xù)例如：用線選法擴展4K的RAM(2片6116)6.1MCS-51系列外部總線結(jié)構(gòu)及存儲器編址譯碼法譯碼法就是使用譯碼器對單片機的高位地址進行譯碼，譯碼器的譯碼輸出作為存儲器芯片的片選信號。優(yōu)點：有效的利用存儲空間，使用于大容量多芯片的存儲器擴展。常用的譯碼器芯片：74LS138(3-8譯碼器)，74LS139（2-4譯碼器）6.1MCS-51系列外部總線結(jié)構(gòu)及存儲器編址例1：用譯碼法擴展8片6264芯片（8K）例2：用譯碼法（74LS138）將64K字節(jié)的存儲空間全部劃分為每塊4K字節(jié)存儲空間，該如何劃分？練習(xí)6.1：如何用74LS138實現(xiàn)對每塊為2K存儲空間的劃分，畫出連接電路，寫出譯碼器輸出所對應(yīng)的地址范圍。6.2程序存儲器的擴展二、程序存儲器的擴展方法1.控制線的連接

ALE——連接到地址鎖存器（74LS373）的鎖存允許端（G）PSEN——連接到程序存儲器的OE端EA——現(xiàn)在一般的情況是懸空6.2程序存儲器的擴展2.數(shù)據(jù)線的連接程序存儲器8位數(shù)據(jù)線D0~D7連接到單片機的P0口。3.地址線的連接根據(jù)存儲器容量的大小，將存儲器的低8位地址與鎖存器的輸出端相連接，將存儲器的高8位地址線連接到單片機的P2口。6.2程序存儲器的擴展例3：用27C256（32K）擴展程序存儲器。例4：用譯碼法擴展4片27128（16K）程序存儲器6.3數(shù)據(jù)存儲器的擴展一、數(shù)據(jù)存儲器的擴展方法

數(shù)據(jù)存儲器的擴展方法和程序存儲器的擴展方法大致相同，地址線和數(shù)據(jù)線的連接方法與程序存儲器的連接方法一致，不同的是控制信號線的連接6.3數(shù)據(jù)存儲器的擴展1.外部數(shù)據(jù)存儲器控制信號的連接單片機的讀控制線RD——連接到存儲器的輸出允許線OE，用于讀操作單片機的寫控制線WR——連接到存儲器的寫入允許線WE，用于寫操作。單片機的程序存儲器選通信號PSEN懸空不用6.3數(shù)據(jù)存儲器的擴展例6:用線選法擴展3片6264（8K），并分析每一片6264所對應(yīng)的存儲空間。例7：用譯碼法擴展4片62128（16K），并分析每一片62128所對應(yīng)的存儲空間。6.4存儲器的綜合擴展例9：采用譯碼法擴展2片8K的程序存儲器（2764）和2片8K的數(shù)據(jù)存儲器（6264）。8.4I/O口的擴展MCS-51系列單片機共有4個8位的I/O口。在實際應(yīng)用中只有P1可以作為單純的I/O口。因此必須作I/O口的擴展。8.4I/O口的擴展應(yīng)用系統(tǒng)中采用簡單的TTL電路可以直接傳送并行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)簡單的I/O口的擴展。采用74LS244作擴展輸入。采用74LS273作擴展輸出。8.5綜合功能的擴展一、8155的引腳和結(jié)構(gòu)8.5綜合功能的擴展二、8155的I/O地址及RAM編址8.5綜合功能的擴展三、8155的寄存器（1）命令寄存器

8155只有一個控制字，命令寄存器決定A口、B口、C口和定時器/計數(shù)器的工作方式及功能。其位格式為：8.5綜合功能的擴展PC2、PC1：決定PC口的工作方式。

PC2PC1（ALT1）=00，A口、B口為基本輸入/輸出，C口為基本輸入口；PC2PC1（ALT2）=01，A口、B口為基本輸入/輸出，C口為基本輸出口；PC2PC1（ALT3）=10，A口為選通輸入/輸出口，B口為基本輸入/輸出口；PC2PC1（ALT4）=11，A口、B口為選通輸入/輸出口。8.5綜合功能的擴展IEA：A口中斷允許位。IEA=1允許A口中斷，IEA=0禁止A口中斷。IEB：B口中斷允許位。IEB=1允許B口中斷，IEB=0禁止B口中斷。8.5綜合功能的擴展TM2、TM1：定時/計數(shù)器命令。

TM2TM1=00，空操作，不影響計數(shù)器操作；

TM2TM1=01，停止計數(shù)器計數(shù)；

TM2TM1=10，定時/計數(shù)器長度減為0時停止計數(shù)；

TM2TM1=11，連續(xù)方式，當(dāng)計數(shù)器賦予初值后，立即啟動定時/計數(shù)器；若正在計數(shù)，則置新的方式和長度，計數(shù)結(jié)束后按新的方式和新的時間常數(shù)計數(shù)。8.5綜合功能的擴展（2）狀態(tài)寄存器

狀態(tài)寄存器由7位寄存器組成，其中6位用于表示A口和B口的狀態(tài)，1位表示定時/計數(shù)器的狀態(tài)。此寄存器為只讀寄存器其位格式為：8.5綜合功能的擴展INTRA：A口中斷請求位。BFA：A口緩沖器滿標(biāo)志位。INTEA：A口中斷允許位。INTRB：B口中斷請求位。BFB：B口緩沖器滿標(biāo)志位。INTEB：B口中斷允許位。TIMER：定時中斷請求位。8.5綜合功能的擴展四、8155的定時/計數(shù)器8.5綜合功能的擴展其中，T0～T14構(gòu)成14位