8－1,8-2存储器及IO扩展

nullnull第八章 单片机存储器扩展技术 null 存储器系统基本知识 1.  只读存储器（ROM） （1） 掩模工艺ROM （2）可一次性编程ROM（PROM） （3）紫外线擦除可改写ROM（EPROM） （4）电擦除可改写ROM（EEPROM或E2PROM） （5）快擦写ROM（flash ROM）null随机存储器RAM（也叫读写存储器） （1） 双极型RAM　 （2） 金属氧化物（MOS）RAM 静态RAM（SRAM） 动态RAM（DRAM） 集成RAM（i RAM） 非易失性RAM（NVRAM） null8.1存储器（EPROM）的扩展 三总线结构： 地址总线：由P2口提供高8位地址线（A8――A15），此口 具有输出锁存的功能，能保留地址信息。 P0口提供低8位地址线。 数据总线：由P0口提供。此口是双向、输入三态控制的通道口。 控制总线：扩展系统时常用的控制信号为地址锁存信号ALE，片外程序存储器取指信号以及数据存储器RAM和外设接口共用的读写控制信号等。 null 图8.1为单片机扩展成三总线的结构图。扩展芯片与主机相连的方法同一般三总线结构的微处理机完全一样。null一、程序存储器扩展（2764） 以2764作为单片机程序存储器扩展的典型芯片为例进行说明 1． 2764的引线 2764是一块8K×8bit的EPROM芯片，其管脚图如图8.2所示 ·A12～A013位地址信号输入线，说明芯片的容量为8K＝213个单元。 ·D7～D0 8位数据，明芯片的每个存贮单元存放一个字节（8位二进制数）。 · /CE为选片信号。当它有效低电平时，能选中该芯片。 ·/OE为输出允许信号。当它为低电平时，芯片中的数据可由D7～D0输出。 null图8.2 EPROM2764管脚图 图8.2 SRAM6264管脚图 null2．系统扩展一片EPROM的实例。 图8.3 单片ROM扩展连线图 null3. 2764的连接使用null 存储器地址分析 由于P2.7、P2.6、P2.5任意。从000到111共有8种组合，其2764芯片的地址范围是： 最低地址：0000H(A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 ) × × × 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 最 高 地 址： 1FFFH (A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A 0 × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 （000H~1FFFH）null二、数据存储器的扩展（6264） 单片机与数据存储器的连接方法和程序存储器连接方法大致相同，简述如下：   1. 地址线的连接，与程序存储器连法相同;   2. 数据线的连接，与程序存储器连法相同;   3 .控制线的连接，主要有下列控制信号： 存储器输出信号和单片机读信号相连即和P3.7相连; 存储器写信号　和单片机写信号相连即和P3.6相连。 使用时应注意，访问内部或外部数据存储器时，应分别使用MOV及MOVX指令。 外部数据存储器通常设置二个数据区： null （1） 低8位地址线寻址的外部数据区。此区域寻址空间为256个字节。CPU可以使用下列读写指令来访问此存贮区。 读存储器数据指令：MOVX　　A　，＠Rｉ 写存储器数据指令：MOVX　　＠Rｉ，A 　　由于8位寻址指令占字节少，程序运行速度快，所以经常采用。 （2）16位地址线寻址的外部数据区。当外部RAM容量较大，要访问RAM地址空间大于256个字节时，则要采用如下16位寻址指令。 读存储器数据指令：MOVX　　A　，＠DPTR 写存储器数据指令：MOVX　　＠DPTR　，A 由于DPTR为16位的地址指针，故可寻址64KRAM字节单元null1. 数据存储器扩展使用的典型芯片 数据存储器扩展常使用随机存储器芯片，用的较多的是Intel公 司的6116容量为2KB和6264容量为8KB。 下面以6264芯片为例进行说明，该芯片的主要引脚为： ·A12～A0 13根地址线，说明芯片的容量为8K＝213个单元。 ·D7～D0 8根数据线 ·、CE2为片选信号。当为低电平，CE2为高电平时，选中该芯片。 ·为输出允许信号。当/OE为低电平时，芯片中的数据可由D7～D0输出。 ·/WE为数据写信号。 其工作方式如表8-1所示null2． 数据存储器扩展方法 （1） 单片数据存储器扩展 80C51与6264的连接如表8-1所示。 表8-1 80C51与6264的线路连接 null数据存储器扩展的硬件连接如图8.4所示。 图8.4 单片RAM扩展连线图 地址范围：0000H~1FFFHnull8.2 存储器扩展的编址技术 一、 线选法 所谓线选法，就是直接以系统的地址线作为存储芯片的片选信号，为此只需把高位地址线与存储芯片的片选信号直接连接即可。特点是简单明了，不需增加另外电路。缺点是存储空间不连续。适用于小规模单片机系统的存储器扩展。 【例8-1】现有2K*8位存储器芯片，需扩展8K*8位存储结构采用线选法进行扩展。 扩展8KB的存储器结构需2KB的存储器芯片4块。2K的存储器所用的地址线为A0～A10共11根地址线和片选信号与CPU的连接如表8-1所示。null 表8-3 80C51与存储器的线路连接 null扩展存储器的硬件连接如图8. 5所示。 图8.5 线选法连线图 null这样得到四个芯片的地址分配如表8-4所示 null二、译码法 所谓译码法就是使用译码器对系统的高位地址进行译码，以其译码输出作为存储芯片的片选信号。这是一种最常用的存储器编址方法，能有效地利用空间，特点是存储空间连续，适用于大容量多芯片存储器扩展。 常用的译码芯片有：74LS139（双2－4译码器）和74LS138（3－8译码器）等，它们的CMOS型芯片分别是74HC139和74HC138。 null 图8.6 译码器管脚图null 【例8-2】现有2K*8位存储器芯片，需扩展8K*8位存储结构采用译码法进行扩展。 扩展8KB的存储器结构需2KB的存储器芯片4块。2K的存储器所用的地址线为A0～A10共11根地址线和片选信号与CPU的连接如表8-5所示。 null表8-5 80C51与存储器的线路连接 null P2.3、P2.4作为二-四译码器的译码地址，译码输出作为扩展4个存储器芯片的片选信号，P2.5、P2.6、P2.7悬空。扩展连线图如图8.7所示。 图8.7 采用译码器扩展8KB存储器连线图 null这样得到四个芯片的地址分配如表8-7所示。 表8-7 译码方式地址分配表 null思考：1.试写出下图各存储器的地址？ 2.当2764和6264具有相同地址时其总线是否冲突？null解：1.芯片2764(1)和6264（1）地址为0000H~1FFFH 芯片2764(2)和6264（2）地址为2000H~3FFFH2.由于程序存储器有的控制总线是PSEN,数据存储器用的总线是RD和WR,所以不会发生总线冲突。null8.3 并行I/O 扩 展一、简单并行I/O口扩展概述 1．简单I/O口的扩展 方法：输出接锁存器 输入接缓冲器 2.对I/0口的操作同RAM 输出：MOVX @DPTR,A 或MOVX @Ri ，A 输入：MOVX A,@DPTR 或MOVX A,@RiMCS-51单片机应用系统中I/O口扩展用芯片主要有 通用I/O口芯片和TTL、CMOS锁存器、缓冲器电路芯片两大类。nullnull对273使用简介： (1)1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2 (Q0～Q7）全部输出0,即全部复位; (2)当1脚为高电平时,11(CLK)脚是锁存控制端,并且是上升沿触 发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚D0~D7的电平状态, 并且立即呈现在在输出脚Q0~Q7上. null74ls244引脚及真值表null 3.简单I/0口的扩展电路（p206）null例8-3 对于图9-2，若实现按下一任意键，对应的LED 发光，试设计程序. 解:程序段如下： LOOP: MOV DPTR ，#0FEFFH ；指向扩展I/O口地址 MOVX A, @DPTR ；由244读入数据，检测按键 MOVX @DPTR， A ；向273输出数据，驱动LEDnull二．可编程接口电路的扩展（8255） 通用I/O口芯片选用Intel公司的芯片，其接口最为简捷可靠， 如8255、8155等。 null1．芯片引脚及其内部结构图8.10 8255A芯片的引脚图 null表8-8 8255芯片的引脚信号说明null图8.11 8255A芯片的内部结构图 nullnull 1) 8255的三种工作方式 方式0(基本输入/输出方式)：A口、B口及C口的两个4位口中任何一个端口都可以由程序设定为输入或输出。作为输出口时，输出数据被锁存；作为输入口时，输入数据不锁存。 2．8255的操作方式null方式1(选通输入/输出方式)：A、B、C分为两组。 A组包括A口和C口的高4位，A口可由编程设定为输入口 或输出口，C口的高4位则用来作为A口输入/输出操作的 控制和同步信号； B组包括B口和C口的低4位，B口可由编程设定为输入口 或输出口，C口的低4位则用来作为B口输入/输出操作的 控制和同步信号。A口和B口的输入数据或输出数据都被锁存。null方式2（双向总线方式） 只有A口工作在方式2 在这种方式下A 口为8位双向总线口，C口的PC3～PC7用来作为输入／输出的控制同步信号。 应注意的是，只有A 口允许作为双向总线口使用，这时B口和PC0～PC2则可编程为方式0或方式l工作。 null2) 8255A的编程控制字(a) 方式选择控制字；(b) C口置位/复位控制字null图8.12 8255的扩展连接图 3．8031与8255的接口方法null连接方法： 1. 地址线 8255的A0、A1 去接锁存器的Q0、Q1 2.片选线 接锁存器的Q7 3.D0~D7 去接单片机的P0 4. 读/RD接单片机/RD 写/WR 接单片机的/WR RESET接单片机的RESET null确定8255各口线和控制寄存器地址（难点） P2.7 … …P2.0 P0.7 … … P0.1P0.0 1 … … 1 0 0 0-----PA (FF7C) 1 … … 1 0 0 1-----PB (FF7D) 1 … … 1 0 1 0 -----PC (FF7E) 1 … … 1 0 1 1--控制寄存器(FF7F) （与8255没有连接的全部取了高电平） null [ 例8-4] 试对图8.12中的8255A编程，使其各口工作于方式0，A口作输入，B口作输出，C口高4位作输出，C口的低4位作输入。 由方式选择控制字的格式与 定义可确定出满足要求的方式控制字应为91H(10010001B)。null MOV DPTR，#FF7FH ;DPTR作地址指针，指向控制口 MOV A，#91H MOVX @DPTR，A 因为图8.12扩展电路未使用高位地址线，所以端口地址也可使用8位。null [ 例8-5] 试按图8.12扩展电路，写出自8255的B口输出单片机中R7的内容,自8255的A口输入数据到单片机R3的程序。 〔分析题意〕使用8位地址，8255A的A、B、C口及控制口地址分别为7CH、7DH、7EH、7FH。则实现所要求功能的程序为A口的方式0，输出 B口的方式0，输入nullMOV DPTR，#007FH ; DPTR作地址指针，指向控制口 MOV A，#91H ;均为方式0 ,A输入，B输出， MOVX @DPTR，A ；方式控制字送控制寄存器 MOV DPTR，#007DH ； DPTR指向B口 MOV A，R7 ； MOVX @DPTR，A ；R7的内容输出到B口 DEC DPTR ；使DPTR指向A口 MOVX A，@DPTR ；从A口输入数据到累加器A MOV R3，A ；把输入数据送存到R3中null思考题：试写出8255各口及控制器的地址null P2 P0.7~P0.4 P0.3P0.2 P0.1 P0.0 FF F 1 1 0 0 A口 FF F 1 1 0 1 B口 FF F 1 1 1 0 C口 FF F 1 1 1 0 控制寄存器 8255各口的地址。FFFCH FFFDH FFFEH FFFFH