扩展存储器讲稿.ppt

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1、关于扩展存储器1第一页，讲稿共四十四页哦2 第第8章章 目录目录8.1 系统扩展结构系统扩展结构8.2 地址空间分配和外部地址锁存器地址空间分配和外部地址锁存器 8.2.1 存储器地址空间分配 8.2.2 外部地址锁存器8.3 程序存储器程序存储器EPROM的扩展的扩展 8.3.1 常用的EPROM芯片 8.3.2 程序存储器的操作时序 8.3.3 AT89S51单片机与EPROM的接口电路设计8.4 静态数据存储器静态数据存储器RAM的扩展的扩展 8.4.1 常用的静态RAM（SRAM）芯片 8.4.2 外扩数据存储器的读写操作时序第二页，讲稿共四十四页哦3 8.4.3 AT89S51单片机

2、与RAM的接口电路设计8.5 EPROM和和RAM的综合扩展的综合扩展 8.5.1 综合扩展的硬件接口电路 8.5.2 外扩存储器电路的工作原理及软件设计8.6 E2PROM的扩展的扩展 8.6.1 并行E2PROM芯片简介 8.6.2 E2PROM的工作方式 8.6.3 AT89S51单片机扩展E2PROM AT2864的设计8.7 片内片内Flash存储器的编程存储器的编程 8.7.1 通用编程器编程 8.7.2 ISP编程第三页，讲稿共四十四页哦4系统扩展系统扩展程序存储空间扩展：程序存储空间扩展：程序存储器程序存储器数据存储空间扩展：数据存储空间扩展：数据存储器、数据存储器、I/O设备

3、设备地址分配方法地址分配方法线选法线选法译码法译码法第四页，讲稿共四十四页哦58.1 系统扩展结构系统扩展结构AT89S51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图8-1所示。图图8-1 AT89S51单片机的系统扩展结构单片机的系统扩展结构第五页，讲稿共四十四页哦6系统总线构成：系统总线构成：系统总线构成：系统总线构成：（1）地址总线）地址总线（Address Bus，AB）：用于传送单片机发出发出 的地址信号的地址信号，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；选择达到的正确结果选择达到的正确结果选择达到的正确结果选择达到的正确结果是一次只能

4、选通一个器件的一是一次只能选通一个器件的一是一次只能选通一个器件的一是一次只能选通一个器件的一 个存储单元。个存储单元。个存储单元。个存储单元。（2）数据总线）数据总线（Data Bus，DB）：用于单片机与外部存储器 之间或与I/O接口之间传送数据，数据总线是双向三态的双向三态的。（3）控制总线）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（读写控制等等）。第六页，讲稿共四十四页哦7系统总线构造：系统总线构造：图图8-2 AT89C51单片机扩展的片外三总线单片机扩展的片外三总线第七页，讲稿共四十四页哦88.2 地址空间分配和外部地址锁存器地址空间分配和外

5、部地址锁存器8.2.1 存储器地址空间分配存储器地址空间分配1.1.地址空间分配要解决的问题：地址空间分配要解决的问题：地址空间分配要解决的问题：地址空间分配要解决的问题：1）决定存储器或接口芯片分配在哪个存储空间的哪一个地址段；2）发出一个地址，只能选通一个存储单元，避免同时访问两个单元，发生数据冲突。2.2.单片机选通存储单元的原理单片机选通存储单元的原理单片机选通存储单元的原理单片机选通存储单元的原理单片机A0A15存储器1存储器2CE1CE2线选/译码注意：注意：1）器件只有片选有效才能）器件只有片选有效才能 被访问，没有选中则不被访问，没有选中则不 能被读写；能被读写；2）一次访问只

6、能选通一个）一次访问只能选通一个 器件的一个单元；器件的一个单元；第八页，讲稿共四十四页哦93.常用的地址分配方法常用的地址分配方法1线选法线选法 原理：原理：直接利用系统的直接利用系统的某一高位地址线某一高位地址线作为存储器芯片（或作为存储器芯片（或I/O接口芯接口芯 片）的片）的“片选片选”控制信号。为此，只需要把用到的控制信号。为此，只需要把用到的高位地址线与高位地址线与 存储器芯片的存储器芯片的“片选片选”端直接连接端直接连接即可。即可。优点：优点：电路简单，不需要另外增加地址译码器硬件电路，电路简单，不需要另外增加地址译码器硬件电路，体积小，成本低。体积小，成本低。缺点：缺点：可寻址

7、的可寻址的芯片数目受到限制芯片数目受到限制。（最多能寻址几个芯片？）（最多能寻址几个芯片？）（最多能寻址几个芯片？）（最多能寻址几个芯片？）地址空间不连续地址空间不连续，每个存储单元的地址，每个存储单元的地址 不唯一，这会给程序设不唯一，这会给程序设 计带来不便。计带来不便。应用范围：应用范围：只只适用于外扩芯片数目不多的单片机系统的存储器扩展适用于外扩芯片数目不多的单片机系统的存储器扩展。第九页，讲稿共四十四页哦102译码法译码法原理：原理：使用译码器对使用译码器对AT89S51单片机的单片机的高位地址进行译高位地址进行译 码码，译码输出译码输出作为存储器芯片的作为存储器芯片的片选信号片选信

8、号。优点：优点：有效地利用存储器空间，有效地利用存储器空间，适用于适用于多芯片的存储器扩多芯片的存储器扩 展展。常用的译码器芯片：常用的译码器芯片：74LS138（3线线-8线线译码器）译码器）74LS139（双（双2线线-4线线译码器）译码器）74LS154（4线线-16线线译码器）译码器）译码方法的分类译码方法的分类:全部高位地址线都参加译码，称为全部高位地址线都参加译码，称为全译码全译码;仅部分高位地址线参加译码，称为仅部分高位地址线参加译码，称为部分译码部分译码(有地址重叠问有地址重叠问 题题);第十页，讲稿共四十四页哦11常用的译码器芯片常用的译码器芯片。（1）74LS138 3线线

9、-8线线译码器，有译码器，有3个数据输入端个数据输入端，经，经译码产生译码产生8种状态种状态。当译码器的输入为某一固定编码时，其当译码器的输入为某一固定编码时，其输出仅有一个固定输出仅有一个固定 的引脚输出为低电平的引脚输出为低电平，其余的为高电平其余的为高电平。输出为低电平的引。输出为低电平的引 脚就作为某一存储器芯片的片选信号。脚就作为某一存储器芯片的片选信号。第十一页，讲稿共四十四页哦12（2）74LS139 双双2线线-4线线译码器译码器。这两个译码器完全独立，分别有各自的数据输入端、译码状态输出端以及数据输入允许端。图图8-4 74LS139引脚图引脚图第十二页，讲稿共四十四页哦13

10、例例:要扩扩8片片8KB的RAM 6264，如何通过74LS138把64KB 空间分配给各个芯片？1）控制信号：G1接到+5V，、接地。2）P2.7、P2.6、P2.5（高3位地址线）分别接74LS138 的C、B、A端，译码器的8个输出 ，分别 接到8片6264的各各“片选片选”端端，实现8选1的片选。3）低）低13位地址位地址（P2.4P2.0，P0.7P0.0）完成对选中 的6264芯片中的各个存储单元的“单元选择”。这样就 把64KB存储器空间分成8个8KB空间了。第十三页，讲稿共四十四页哦1464KB地址空间分配地址空间分配如图图8-5所示所示。图图8-5 64KB地址空间划分成地址

11、空间划分成8个个8KB空间空间第十四页，讲稿共四十四页哦15例：用例：用74LS138把把64KB空间全部划分为空间全部划分为4KB的块，外接16 片存储器，分属不同的4KB 地址。分析：分析：分析：分析：4KB空间需12条地址线进行单元选择；剩下4根地址线刚好译码成片选端。问题：问题：问题：问题：74LS138译码器输入只有3条地址线（P2.6 P2.4），8条输出线，如何获得条输出线，如何获得16片存储器的片存储器的 16个片选信号呢？个片选信号呢？解决方法：解决方法：解决方法：解决方法：使用两片使用两片74LS138。注意：注意：注意：注意：采用译码器划分的地址空间块都是地址空间块都是相

12、等相等的，如果将地址空间块划分为不等的块，可采用可编程逻辑器件可编程逻辑器件FPGA对其编程来代替译码器进行非线性译码。第十五页，讲稿共四十四页哦16 图图8-6 存储器空间被划分成存储器空间被划分成16个个4KB的块的块8000H8FFFH9000H9FFFHA000HAFFFHB000HBFFFHC000HCFFFHD000HDFFFHE000HEFFFHF000HFFFFH第十六页，讲稿共四十四页哦178.2.2 外部地址锁存器外部地址锁存器受引脚数的限制，P0口兼用数据线和低8位地址线，为了将它们分离出来，需在单片机外部增加地址锁存器。目前，常用的地址锁存器芯片有74LS373、74L

13、S573等。1锁存器锁存器74LS373是一种带三态门的8位锁存器，其引脚如图8-7所示所示，内部结构如图8-8所示所示。AT89S51与74LS373锁存器的连接如图8-9所示。第十七页，讲稿共四十四页哦18图图8-7 锁存器锁存器74LS373的引脚的引脚图图8-8 74LS373的内部结构的内部结构 引脚说明引脚说明引脚说明引脚说明：D7D0：8位数据输入线，Q7Q0：8位数据输出线。G：数据输入锁存选通信号。当加到该引脚的信号为高电平时，外部 数据选通到内部锁存器，负跳变时，数据锁存到锁存器中。：数据输出允许信号，低电平有效。当该信号为低电平时，三态 门打开，锁存器中数据输出到数据输出

14、线。当该信号为高电平 时，输出线为高阻态。第十八页，讲稿共四十四页哦19图图8-9 AT89S51单片机单片机P0口与口与74LS373的连接的连接第十九页，讲稿共四十四页哦202锁存器锁存器74LS573也是一种带有三态门的8D锁存器，功能及内部结构与与74LS373完全一样完全一样，只是其引脚排列与74LS373不同。图图8-10 锁存器锁存器74LS573的引脚的引脚第二十页，讲稿共四十四页哦218.3 程序存储器程序存储器EPROM的扩展的扩展 程序存储器分类：程序存储器分类：（1）掩模）掩模ROM：特征：特征：特征：特征：在制造过程中编程，是以掩模工艺实现的，因此称为掩模ROM。存储

15、结构简单，集成度高;使用：使用：使用：使用：掩模工艺成本较高掩模工艺成本较高，因此只适合于大批量生产只适合于大批量生产。（2）可编程）可编程ROM（PROM）：特征：特征：芯片出厂时没有任何程序信息，用独立的编程器 写入。使用：使用：使用：使用：PROM只能写一次，只能写一次，写入内容后，就不能再修改。第二十一页，讲稿共四十四页哦22（3）EPROM：编程器编程（电信号编程）；电信号编程）；紫外线擦除（擦除时间较长）（擦除时间较长）；（4）E2PROM（EEPROM）。电信号编程电信号编程；电信号擦除电信号擦除；读写方便，写入的速度慢一些读写方便，写入的速度慢一些。（5）FLASH ROM 电

16、信号编程电信号编程；电信号擦除电信号擦除；读写速度很快读写速度很快，存取时间存取时间可达70ns；成本成本比比E2PROM低得多。低得多。第二十二页，讲稿共四十四页哦238.3.1 常用的常用的EPROM芯片芯片1）认识型号名称（ordering informationordering information）TMS 27 32A2）性能与价格 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，性价比明显增高，且由于小容量芯片停止生产小容量芯片停止生产，使市场某些小容量芯片某些小容量芯片 价格反而比大容量芯片还贵价格反而比大容量芯片还贵。所以，应尽量采用大容 量芯片。厂家

17、代号，通常厂家不同就不同芯片系列代号位容量第二十三页，讲稿共四十四页哦243）常用的27系列芯片的参数注：VCC是芯片供电电压，VPP是编程电压，Im为最大静态电流，Is为维持电流，TRM为最大读出时间。第二十四页，讲稿共四十四页哦25图图8-11 常用常用EPROM芯片引脚芯片引脚8KB 13根地址线根地址线16KB 14根地址线根地址线32KB 15根地址线根地址线64KB 16根地址线根地址线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。D7D0：数据线引脚。：片选控制端。：输出允许控制端。：编程时，编程脉冲的 的输入端。VPP：编程时，编程电压 （+12V或+

18、25V）输入端。VCC：+5V，芯片的工作电压。GND：数字地。NC：无用端。4 4）2727系列系列EPROMEPROM芯片的芯片的 引脚引脚第二十五页，讲稿共四十四页哦265）EPROM芯片的工作方式芯片的工作方式5种工作方式，由 、信号的组合确定。第二十六页，讲稿共四十四页哦278.3.2 程序存储器的操作时序程序存储器的操作时序1单片机访问程序存储器的控制信号单片机访问程序存储器的控制信号 控制信号：控制信号：控制信号：控制信号：（1）ALE：用于低8位地址锁存控制。（2）：片外程序存储器“读选通”控制信号。它接外 扩EPROM的 引脚。（3）：片内、片外程序存储器访问的控制信号。=1

19、时，在单片机发出的地址小于片内程 序存储器最大地址时，访问片内片内程序存储器；=0时，只访问片外片外程序存储器。总线信号：P0和P2.第二十七页，讲稿共四十四页哦282操作时序操作时序 AT89S51对片外片外ROM的操作时序分两种，即执行非执行非MOVX指令指令的时序和执行执行MOVX指令指令的时序.（1）应用系统中无片外）应用系统中无片外RAM 片外锁存器用第二十八页，讲稿共四十四页哦29第二十九页，讲稿共四十四页哦30当片内FLASH容量不够用的时候，就要扩展片外的程序存储1AT89S51与单片与单片EPROM的硬件接口电路的硬件接口电路8.3.3 AT89S51单片机与单片机与EPRO

20、M的接口电路设计的接口电路设计图图8-13 AT89S51单片机与单片机与27128的接口电路的接口电路第三十页，讲稿共四十四页哦312使用多片使用多片EPROM的扩展电路的扩展电路图图8-14 AT89S51与与4片片27128 EPROM的接口电路的接口电路第三十一页，讲稿共四十四页哦8.4 静态数据存储器静态数据存储器RAM的扩展的扩展扩展原理概述：扩展原理概述：扩展原理概述：扩展原理概述：1）存储器类型：存储器类型：存储器类型：存储器类型：在单片机应用系统中，外部扩展的数据存 储器都采用静态数据存储器（SRAM）。2）数据地址总线：数据地址总线：数据地址总线：数据地址总线：P2口口提供

21、高8位地址，P0口口分时提供 低8位地址和8位双向数据总线。3）控制总线：）控制总线：读和写读和写由AT89S51的 （P3.7）和 （P3.6）信号 控制。注意：注意：注意：注意：片外EPROM的输出端允许（）由单片机的读 选通 信号控制。因此尽管RAM与EPROM 的地址空间范围相同地址空间范围相同，但由于控制信号不同，不不 会发生总线冲突会发生总线冲突。第三十二页，讲稿共四十四页哦33图图8-15 常用的常用的RAM引脚图引脚图2KB（11根地址线）根地址线）8KB16KB32KBA0A14：地址输入线。D0D7：双向三态数据线。：片选信号输入线。对 6264芯片，当26脚 （CS）为高

22、电平且 为低电平时才选中该片。8.4.1 常用的静态常用的静态RAM（SRAM）芯片）芯片：写允许信号输入线，低电平有效。：读选通信号输入，低 电平有效VCC 工作电源+5V。GND 地。第三十三页，讲稿共四十四页哦34RAM存储器有读出、写入、维持读出、写入、维持3种种工作方式，工作方式的控制见表表8-6。第三十四页，讲稿共四十四页哦358.4.2 外扩数据存储器的读写操作时序外扩数据存储器的读写操作时序对片外RAM读和写读和写两种操作时序的基本过程相同。硬件连接：若外扩一片硬件连接：若外扩一片RAM，应将单片机的 脚与RAM 的 脚连接，单片机的 脚与RAM 脚连 接。具体的时序图如下所示

23、：第三十五页，讲稿共四十四页哦36图图8-16 AT89S51单片机读片外单片机读片外RAM操作时序图操作时序图第三十六页，讲稿共四十四页哦37图图8-17 AT89S51单片机写片外单片机写片外RAM操作时序图操作时序图第三十七页，讲稿共四十四页哦388.4.3 AT89S51单片机与单片机与RAM的接口电路设计的接口电路设计1）AT89S51对片外RAM的读和写由AT89S51单片机的 （P3.7）和 （P3.6）控制；2）片选端由译码器译码或高位地址线线选控制。例：例：用线选法在AT89S51外部扩展3片数据存储器6264。分析：1）6264容量为8KB，因此单元选择地址线需要13根，用

24、单片机的A0A12；2）AT89S51剩余高位地址线为3条。刚好可直接用于 对6264的片选。第三十八页，讲稿共四十四页哦39图图8-18 线选法扩展外部数据存储器电路图线选法扩展外部数据存储器电路图说明：说明：线选法可扩展线选法可扩展3片片6264 译码法可扩展译码法可扩展8片片6264第三十九页，讲稿共四十四页哦40例：用译码法译码法扩展外部数据存储器62128。分析：分析：68128容量为容量为 16KB。芯片用于单元选择的地 址线14根，用单片机的A0A13；剩余高位地址线为两条，若采用若采用若采用若采用2 2线线线线-4-4线线线线译译译译码码码码 器可扩展器可扩展器可扩展器可扩展4

25、 4片片片片6212862128，用线选法则只能扩展，用线选法则只能扩展，用线选法则只能扩展，用线选法则只能扩展2 2片片片片 62128.62128.第四十页，讲稿共四十四页哦41图图8-19 译码法扩展外部数据存储器电路图译码法扩展外部数据存储器电路图第四十一页，讲稿共四十四页哦42【例例8-1】编写程序将片外数据存储器中5000H50FFH单 元全部清“0”。方法方法1 ：用DPTR作为数据区地址指针，同时使用字节计数 器。参考程序如下：第四十二页，讲稿共四十四页哦43 MOVDPTR，#5000H ；设置数据块指针的初值；设置数据块指针的初值 MOVR7，#00H#00H；设置块长度计数器初值（；设置块长度计数器初值（00H是是；循环；循环256次次）CLR ALOOP：MOVXDPTR，A；给一单元送；给一单元送“00H”INC DPTR；地址指针加；地址指针加1 DJNZ R7，LOOP；数据块长度减；数据块长度减1，若不为若不为0则跳则跳；LOOP继续清继续清“0”HERE：SJMP HERE ；执行完毕，；执行完毕，原地踏步原地踏步第四十三页，讲稿共四十四页哦2023/4/5感感谢谢大大家家观观看看第四十四页，讲稿共四十四页哦