单片机第八章课件

单片微型计算机原理与接口技术

之

80C51单片微机的系统扩展

原理及接口技术王贤勇-为什么系统往往有多个功能接口系统扩展内部各功能部件不能满足应用系统要求时，在片外连接相应的外围芯片以满足应用系统要求扩展能力主要有程序存储器（ROM）的扩展数据存储器（RAM）的扩展I/O口的扩展中断系统扩展其它特殊功能接口的扩展等-扩展方法并行扩展利用单片微机本身具备的三组总线（AB、DB、CB）进行的系统扩展串行扩展利用SPI三线总线和I2C双线总线串行扩展的优点减小电路板空间和成本简化连接扩展方法的评估扩展能力扩展总线结构应用特点-并行扩展原理三总线结构地址总线P0、P2锁存空间数据总线P0控制总线ALE、PSEN、EA、WR、RD地址锁存器74273、74373、74573、8282等-常用锁存器-编址技术二次选择一是必须先找到该存储单元或I/O端口所在的芯片，称为“片选”二是通过对芯片本身所具有的地址线进行译码，然后确定唯一的存储单元或I/O端口，称为“字选”片选保证每次读或写时，只选中某一片存储器芯片或I/O接口芯片常用的方法有四种线选法地址译码法应用“可编程器件PAL/GAL”I/O口线-片选线选法一般是利用单片微机的最高几位空余的地址线中一根(如P2.7)作为某一片存储器芯片或I/O接口芯片的“片选”控制线译码法用译码器对空余的高位地址线进行译码，而译码器的输出作为“片选”控制线常用的译码器有3/8译码器74LS138、双2/4译码器74LS139、4/16译码器74LS154等部分地址译码全译码-并行扩展能力片外可扩展的存储器最大容量为64KB，地址为0000H～FFFFH片外可扩展的数据存储器与程序存储器分别为64KB外部扩展数据存储器地址可从0000H开始。 I/O口扩展与片外数据存储器统一编址，不再另外提供地址线-串行扩展——SPI三线总线结构同步外围接口，允许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信一个完整的SPI系统有如下的特性：全双工、三线同步传送主、从机工作方式可程控的主机位传送频率、时钟极性和相位发送完成中断标志写冲突保护标志在大多数场合，使用一个MCU作为主机，控制数据向一个或多个从机（外围器件）的传送-SPI一般SPI系统使用四个I/O引脚串行数据线（MISO、MOSI）串行时钟线（SCLK）从机选择（SS）-串行扩展——IICInterICBusTheI2Cbuswasdevelopedintheearly1980'sbyPhilipsSemiconductors.ItsoriginalpurposewastoprovideaneasywaytoconnectaCPUtoperipheralchipsinaTV-set使用两根信号线（SDA和SCL）串行的方法进行信息传送，并允许若干兼容器件共享的双线总线SDA：串行数据线，用于传输双向的数据SCL：串行时钟线，用于传输时钟信号，在传输时用来同步串行数据线上的数据总线上的器件SDA和SCL引脚都是开漏结构，都需通过电阻与电源连接-I2C挂接在I2C总线上的器件（或IC），根据其功能可分为两种主控器件控制总线存取，产生串行时钟（SCL）信号，并产生启动传送及结束传送的器件，总线必须由一个主控器件控制。主控器件一般称主器件。从控器件在总线上被主控器件寻址的器件，它们根据主控器件的命令来接收和发送数据。从控器件一般称从器件。系统中，可能存在多个主器件I2C总线系统是一允许多主的系统四种可能的工作方式主发送方式、主接收式、从发送方式和从接收方式-I2C——数据传送过程-I2C——应用I2C总线主要功能有在主控器件和从控器件之间双向传送数据无中央主控器件的多主总线多主传送时，不发生错误可以使用不同的位速率串行时钟作为交接信号在有I2C总线的单片微机(如飞利浦80C552)中，可以直接用I2C总线来进行系统的串行扩展；对于80C51系列单片微机，大多数没有I2C总线接口功能，而是采用软件模拟双向数据传送协议的方法，来实现系统的串行扩展-程序存储器的扩展总线功能和操作时序EA、P0、ALE、P2、PSEN-程序存储器的扩展程序存储器的扩展已不是必须的了仅作为一种技术来加以介绍-数据存储器的扩展总线功能和读、写操作时序-数据存储器的扩展——电路-I/O扩展为什么需要I/O接口电路?主要功能速度区分数据接口与端口接口电路端口：寄存器-I/O扩展——数据隔离技术为什么要任一时刻，只能进行一个源和一个负载数据的传送输出设备的接口电路要提供锁存器输入设备的接口电路要使用三态缓冲电路或集电极开路门-I/O扩展I/O编址技术独立编址统一编址数据传送的控制方式无条件查询中断-I/O扩展I/O口的直接应用简单扩展输出输入-简单输出口的扩展-简单输入口的扩