第10章51单片机外部存储器扩展

第10章51单片机外部存储器扩展10.1外部I/O的扩展10.2存储器概述10.3外部存储器扩展第10章51单片机外部存储器扩展

编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展第10章51单片机外部存储器扩展10.1外部I/O的扩展系统的扩展归结为三总线的连接，连接的方法很简单，连线时应遵守以下原那么：1.连接的双方数据线连数据线，地址线连地址线，控制线连控制线。2.控制线相同的地址线不能相同，地址线相同的控制线不能相同。3.片选信号有效的芯片才选中工作，当同类芯片多片时,片选端可通过线译码、局部译码、全译码接地址线，在单片机中多采用线选法。编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展10.1.1I/O口扩展概述由于MCS-51的外部数据存储器RAM和I/O口是统一编址的，因此，用户可以把外部64KB的数据存储器RAM空间的一局部作为扩展外围I/O的地址空间。这样，单片机就可以像访问外部RAM存储器那样访问外部接口芯片，对其进行读/写操作。InteL公司常用外围器件如表10-1所示。器件型号器件名称8255A可编程外围并行接口8155/8156可编程RAM/IO扩展接口8243I/O扩展接口8279可编程键盘/显示接口8251可编程通信接口8253可编程定时/计时器编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展10.1.2I/O地址译码技术一、片选法假设系统只扩展少量的RAM和I/O接口芯片，可采用片选法。所谓片选法即是把单独的地址线,接到外围芯片的片选端上，只要该地址线为低电平，就选中该芯片。片选法实例如图10-1所示。编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展根据图中地址线连接方法，全部地址译码如表10-2所示。表10-2地址译码表器件地址选择线（A15～A0）片内地址单元数地址编码6264000xxxxxxxxxxxxx80000000H～1FFFH825500111111111111xx43FFCH～3FFFH8155RAM01011111xxxxxxxx2565E00H～5EFFHI/O0101111111111xxx65FF8H～5FFDH0832011111111111111117FFFH825310011111111111xx49FFCH～9FFFH编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展二、地址译码法对于RAM和I/O容量较大的应用系统，当芯片所需的片选信号多于可利用的地址线时，常采用地址译码法。用译码器对高位地址进行译码，译出的信号作为片选线。地址译码实例如以下图所示。图中尚剩余三条地址线Y5～Y7，可供扩展三片8KBRAM或三个外围接口电路。编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展10.2存储器概述10.2.1存储器的类型存储器的种类繁多，按物理特性可以分为磁介质存储器〔如硬盘〕、光介质存储器〔如光盘〕、半导体存储器。其中半导体存储器在单片机系统种类也最多，最为常见： 1.只读存储器〔ROM〕 2.可编程ROM〔PROM〕 3.电可编程ROM〔EPROM〕 4.电可擦除可编程ROM〔EEPROM〕 5.随机存储器〔RAM〕 6.flashMemory 7.铁电存储器〔FRAM〕编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展10.2.2常用存储器元件一、常用的EPROM存储器简介EPROM是以往单片机最常选用的程序存储器芯片，是一种紫外线可擦除电可编程的存储器，最经常使用的有27C系列的EPROM，如：27C16〔2K〕、〔4K〕、27C64〔8K〕、27C128〔16K〕、27C256〔32K〕，除了27C16和27C32为24脚外，其余均为28脚。编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展二、常用的EEPROM存储器简介本书以常用的24C02为例介绍EEPROM存储器，24C02是采用CMOS工艺制作的串行EEPROM存储器，它具有可用电擦写256字节的容量，由3～15V电源进行供电。其管脚图见图。编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展24C02的引脚功能如下: 1.SCL：为串行时钟端,它用于对输入和输出数据的同步。 2.SDA：串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收。SDA是一个开漏输出管脚可与其它开漏输出或集电极开路输出进行“线或〞连接。 3.E0、E1、E2：器件地址输入端。最大可级联8个器件。 4.MODE：为写数据/写保护24C02是二线制I2C串行EEPROM，具有两种写入方式，一种是字节写入方式，还有一种是页写入方式。编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展三、操作时序起始/停止时序

写周期时序

编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展24C02的操作时序

编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展四、常用的SRAM存储器介绍IntelSRAM的典型芯片有2KB的6116、8KB的6264以及32KB的62256。其中6264芯片应用最为广泛。其内部组成如下图。编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展10.2.3存储器扩展电路的工作方式单片机访问外部存储器时，通常采用两种方法获得芯片选择信号：线选法和通过译码器连接方法。一、线选法线选法就是把8051的地址线直接或通过反相器连接到芯片的选通端，以8051送出的地址信号选通芯片。线选法的连接方法有多种：一线二用、一线一选和综合线选方式。二、地址译码器法通过地址译码器，使用较少的地址信号编码产生较多的译码信号，从而实现对多块存储器及I/O器件的选择。编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展10.3外部存储器扩展外部存储器的扩展包括程序存储器和数据存储器，这两种扩展的实质都是根据单片机的结构特点和寻址能力，把不超过64KB的RAM和ROM存储器芯片按照一定规律连接到单片机的外部电路上去，作为单片机的片外存储器。单片机通过数据总线、地址总线及控制总线与存储器连接，如下图：编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展51系列单片机为外部程序存储器的扩展提供了专门的读指令控制信号，因此外部程序存储器形成了独立的空间。27C64AEPROM扩展电路如右所示。

10.3.1扩展程序存储器

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RAM与EEPROM数据传送流程图编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展10.3.2扩展数据存储器及编程一、6264存储器与单片机的接口设计6264静态RAM扩展电路编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展按照上述6264静态RAM扩展电路的片选方法，6264的8K地址范围不唯一，0000H～1FFFH是一种地址范围。当向该片0000H单元写一个数据data时，可用以下指令：MOV A，＃dataMOV DPTR，＃0000HMOVX @DPTR，A当从1FFFH单元读取一个数据时，可用如下指令：MOV DPTR，＃1FFFHMOVX A，@DPTR编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展二、24C02存储器与单片机的接口设计24C02是采用CMOS工艺制作的串行EEPROM存储器，它具有可用电擦写256字节的容量，由3～15V电源进行供电。24C02接口电路如图10-13所示。其中：SCL和SDA输出端口属于I2C总线的操作方式，必须有上拉电阻。24C02单字节写程序流程图如右。编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展24C02操作程序如下： ORG0000H;---------------初始化局部程序----------------------L0: MOV SP,#0FH ;栈底,存放储器有两个工作区 SDA BITP1.2 ;I2C数据线 SCL BITP1.3 ;I2C时钟线;####################################;#24C02局部操作程序 #;#RBYTE__字节读子程序(无应答〕 #;#RBYTE1_字节读子程序(有应答〕 #;#WBYTE__字节写子程序 #;#ST24___启动子程序(含供电) #;#STOP24__停止子程序 #;#RD_DA1__读取一批字节数据 #;#WR_DA1__写入R2个字节数据 #;#DWR____延时等待E2写周期结束10mS;#####################################编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展RD_DA1:LCALLST24;读出数据个数在R2中 MOV A,#0A0H LCALL WBYTE MOV A,R4 LCALL WBYTE NOP LCALLSTOP24 NOP LCALLST24 MOV A,#0A1H DEC R2 LCALLWBYTE;写入芯片地址A1RD110: LCALLRBYTE1;读出数据 MOV@R0,A INC R0 DJNZ R2,RD110 LCALLRBYTE MOV @R0,A INC R0 LCALLSTOP24;发停止指令 RET编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展;----------R1数据向E2中从R4开始的R2个单元写入数据-----------------WR_DA1:LCALLST24 ;发启动指令 MOV A,#0A0H LCALL WBYTE ;写入芯片地址A0H MOVA,R4 MOVR2,#08H LCALLWBYTE ;写入数据地址在R4中WR10:MOVA,@R1 LCALLWBYTE ;写入数据在R1中 INC R1 INC R4 DJNZ R2,WR10 LCALLSTOP24 ;发停止指令 LCALL DWR ;延时等待E2写周期结束 RET编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展;----------------------启动子程序-----------------------------ST24: SETBSCL MOVR6,#04H DJNZR6,$ SETBSDA MOVR6,#04H DJNZR6,$ SETBSCL MOVR6,#04H DJNZR6,$ CLRSDA RET编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展;-------------------停止子程序-------------------------------STOP24:CLRSCL MOVR6,#04H DJNZR6,$ CLRSDA MOVR6,#04H DJNZR6,$ SETBSCL MOVR6,#04H DJNZR6,$ SETBSDA RET编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展;-------------读8位数据子程序(无应答〕-----------------------RBYTE:MOVR3,#08H;一字节数据8位 SETBSDARBY0:CLR SCL;时钟低,E2输出数据 MOVR6,#04H DJNZR6,$ SETBSCL;时钟高,读数据 NOP MOVC,SDA;读位 RLC A DJNZR3,RBY0;循环8次 RET编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展;-----------------读8位数据子程序(有应答〕---------------------RBYTE1:MOVR3,#08H;一字节数据8位 SETB SDARBY10: CLR SCL;时钟低,E2输出数据 MOV R6,#04H DJNZ R6,$ SETB SCL;时钟高,读数据 NOP MOV C,SDA;读位 RLC A DJNZ R3,RBY10;循环8次 CLR SCL;向E2发1个低电平响应 MOV R3,#02H DJNZ R3,$ CLR SDA MOV R3,#04H DJNZ R3,$ SETB SCL;置高时钟,让E2读响应RBY11:JNB SDA,RBY12 DJNZ R3,RBY11RBY12:CLR SCL;时钟低,将数据线置高 RET编辑课件第10章51单片机外部存储器扩展;---------------------字节写子程序-----------------------------WBYTE:NOP MOV R3,#08HWBY0:CLR SCL NOP RLC A MOV SDA,C;写位 NOP SETB SCL NOP NOP DJNZ R3,WBY0;循环8次 CLR SCL MOV R3,#04H DJNZ R3,$ SETB SCL MOV R3,#04H