补充总线外部扩展

1、 内容概要内容概要许多情况，片内的存储器资源还不能满足需要存储器资源还不能满足需要，为此需AT89S51单片机进行外部程序存储器和外部数据存储器的扩展。由于有时需要扩展多片芯片，首先介绍AT89S51单片机的两个外部存储器空间的地址分配的两个外部存储器空间的地址分配的两种方法两种方法，即线选法线选法和译码法译码法。最后介绍扩展外部程序存储器和外部数据存储器的具体设计。 程序存储器的扩展 q 2.5.2 存储器资源的扩展 数据存储器的扩展lAT89S51单片机采用总线结构，使扩展易于实现，AT89S51单片机系统扩展结构如图所示图图1 AT89S51单片机的系统扩展结构单片机的系统扩展结构1 1

2、、系统扩展结构、系统扩展结构u系统扩展主要包括存储器扩展和I/O接口扩展。uAT89S51单片机的存储器扩展即包括程序存储器扩展又包括数据存储器扩展。AT89S51单片机采用程序存储器空间和数据存储器空间截然分开的哈佛结构。扩展后，系统形成了两个并行的外部存储器空间。u系统扩展是以AT89S51为核心，通过总线把单片机与各扩展部件连接起来。因此，要进行系统扩展首先要构造系统总线。u系统总线按功能通常分为3组。（1）地址总线（Address Bus，AB）：用于传送单片机发出的地址信号，以便进行存储单元和I/O接口芯片中的寄存器单元的选择。（2）数据总线（Data Bus，DB）：用于单片机与外

3、部存储器之间或与I/O接口之间传送数据，数据总线是双向的。（3）控制总线（Control Bus，CB）：控制总线是单片机发出的各种控制信号线。u三组系统总线：如何来构造系统的三总线。l1 1P0P0口作为低口作为低8 8位地址位地址/ /数据总线数据总线 AT89S51受引脚数目限制，P0P0口口既用作低8位地址总线，又用作数据总线（分时复用），因此需增加一个增加一个8 8位地址锁存器位地址锁存器。AT89S51访问外部扩展的存储器单元或I/O接口寄存器时，先发出低先发出低8 8位地址位地址送地址锁存器锁存，锁存器输出作为系统的低8位地址（A7 A0）。随后，P0口又作为数据总线口又作为数据

4、总线口（D7 D0），如图图2 2所示所示。 l2 2P2P2口的口线作为高位地址线口的口线作为高位地址线 P2口用作系统的高高8 8位地址线位地址线，再加上地址锁存器提供的低8位地址，便形成了系统完整的16位地址总线。 使单片机系统的寻址范围达到64KB。 图图2 AT89C51单片机扩展的片外三总线单片机扩展的片外三总线l3控制信号线控制信号线除地址线和数据线外，还要有系统的控制总线。这些信号有的就是单片机引脚的第一功能信号，有的则是P3口第二功能信号。包括：（1） 作为外扩程序存储器的读选通控制信号。（2） 和 为外扩数据存储器和I/O的读、写选通控制信号。（3）ALE作为P0口发出的低

5、8位地址锁存控制信号。（4） 为片内、片外程序存储器的选择控制信号。可见，AT89S51的4个并行I/O口，但进行外部总线扩展时，真正作为数字I/O用，就剩下P1和P3的部分引脚了。PSENRDWREA本节讨论如何进行存储器空间的地址分配，并介绍用于输出低8位地址的常用的地址锁存器。2.1 存储器地址空间分配实际系统设计中，既需要扩展程序存储器，又需要扩展数据存储器，如何把片外的两个64KB地址空间分配给各个程序存储器、数据存储器芯片，使一个存储单元只对应一个地址，避免单片机发出一个地址时，同时访问两个单元，发生数据冲突。这就是存储器地址空间分配问题。2、地址空间分配和常用芯片lAT89S51

6、单片机发出的地址码用于选择某个存储器单元，在外扩存储器芯片的应用中，单片机必须进行两种选择：a、选中该存储器芯片，这称为“片选”，未被选中的芯片不能被访问。b、在“片选”的基础上再根据单片机发出的地址码来对“选中” 芯片的某一单元进行访问，即“单元选择”。l为实现片选，存储器芯片都有片选引脚。同时也都有多条地址线引脚，以便进行单元选择。注意，“片选”和“单元选择”都是单片机通过地址线一次发出的地址信号来完成选择。存储器地址空间分配有两种方法: 线选法和译码法。 所谓线选法, 就是直接以系统的地址线作为存储器芯片的“片选”信号, 为此只需把用到的地址线与存储器芯片的片选端直接相连即可。存储器地址

7、空间分配有两种方法: 线选法和译码法。 所谓译码法就是使用地址译码器对系统的片外地址进行译码, 以其译码输出作为存储器芯片的片选信号。 l l常用的译码器芯片有74LS138（3线-8线译码器）、74LS139（双2线-4线译码器）和74LS154（4线-16线译码器）。2.2 常用地址译码和锁存芯片l常用的锁存器芯片有74LS373（8位锁存器）、74LS573（8位锁存器）等。373和573功能完全一样，仅引脚排列不同。2.2 常用地址译码和锁存芯片 单片机的地址总线为16位，扩展的片外ROM的最大容量为64KB，地址为0000HFFFFH。扩展片外RAM的最大容量为64KB，地址也为00

8、00H FFFFHl 由于51单片机采用不同的控制信号和指令进行访问，尽管的，也不会发生混乱。l 扩展外部程序存储器的地址指针为和。 l 扩展的外部程序存储器多使用EPROM、类型和类型u EPROM芯片简介EPROM的典型芯片是典型芯片是27系列产品系列产品，例如，2764（8KB）、27128（16KB）、27256（32KB）、27512（64KB）。型号 “27”后面的数字表示其位存储容量。如果换算成字节容量，只需将该数字除以8即可。例如，例如，“27128”中的“27”后的数字 “128”，128/8 =16KB随着大规模集成电路技术的发展，大容量存储器芯片产量剧增，售价不断下降，性

9、价比明显增高，且由于小容量小容量芯片停止生产芯片停止生产，使市场某些小容量芯片价格反而比大容某些小容量芯片价格反而比大容量芯片还贵量芯片还贵。所以，应尽量采用大容量芯片。芯片引脚功能：n A0A15：地址线引脚。它的数目由芯片的存储容量决定，用于进行单元选择。n D7D0：数据线引脚。n ：片选控制端。n ：输出允许控制端。n ：编程时，编程脉冲的输入端。n VPP：编程时，编程电压（+12V或+25V）输入端。n VCC：+5V，芯片的工作电压。n GND ：数字地。n NC：无用端。CEOEPCMP2.0 P2.4ALEP0_EA_PSENA8 A12A7 :A0_CED0D7_OEG_O

10、ED7 :D0Q7 :Q0 外部数据存储器的寻址范围为64KB，地址0000H-FFFFH 地址总线为16位，由P2和P0组成； 数据总线为8位，由P0组成； 控制总线由ALE、/WR、/RD组成； 外部RAM在64KB范围内寻址时，地址指针为DPTR。 数据存储器的扩展与程序存储器的扩展相类似, 不同之处主要在于控制信号的接法不一样, 不用 /PSEN信号, 而用/ WR和/RD信号, 且直接与数据存储器的/ WE端和/OE端相连即可。l在8位单片机应用系统中，外部扩展的数据存储器主要采用静态数据存储器（SRAM）。l单片机系统中常用的RAM芯片的典型型号有6116（2KB ），6264（8

11、KB），62128（16KB），62256（32KB）。l6116为24脚封装，6264、62128、62256为28脚封装。这些RAM芯片的引脚如图8-15所示。uSRAM芯片简介芯片引脚功能：n A0A14：地址输入线。n D0D7：双向三态数据线。n ：片选信号输入线。对6264芯片，当24脚（CS）为高电平且 为低电平时才选中该片。n ：读选通信号输入线，低电平有效。n ：写允许信号输入线，低电平有效。n VCC 工作电源+5V。n GND 地。OECEWECEG_OED7 :D0Q7 :Q0P2.0 P2.4ALEP0_EA_RD_WRP2.7A8 A12A7 :A0D0D7_OE_CE_WECS+5V例：如图单片机AT89S51扩展了2片6264（8KB RAM）和2片2764（8KB ROM）试写出访问地址。1、 使用C语言进行编程，一般情况下，我们用到外部RAM时，只关心存储空间是否够大，而并不关心所使用的存储单元的具体地址。这是只需要定义变量，并指定存储空间为外部RAM即可。例如：unsigned char ucTable255；for(i=0;i255;i+) ucTablei = I;2、 在某些场合我们希望指定所使用的外部RAM的具体地址，这时可使用关键字例如： = 0 x25;