【单片机课程设计】第06章MCS-51单片机存储器扩展与并行IO接口扩展.ppt
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1、并行并行I/O口的应用与扩展口的应用与扩展 I/O接口技术概述接口技术概述存储器的扩展存储器的扩展第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节 51单片机存储器扩展6.1.1 6.1.1 存储器概述存储器概述内存内存由半导体由半导体存储器组成存储器组成,速度快、但造速度快、但造价高、容量小,价高、容量小,用来存放当前用来存放当前运行的程序运行的程序存储器分类存储器分类外存外存由由硬硬盘盘或或光盘存储器等光盘存储器等构成构成,造价低、,造价低、容量大、信息容量大、信息可长期保存,可长期保存,但速度慢但速度慢第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节 51单
2、片机存储器扩展只读存储器只读存储器ROMROM,正常工,正常工作时只能读出作时只能读出不能写入,断不能写入,断电后信息可长电后信息可长期保存期保存半导体存储器半导体存储器随机读写随机读写RAMRAM,工作中既可,工作中既可读出数据也可读出数据也可写入数据,但写入数据,但断电后其中的断电后其中的信息将会丢失信息将会丢失只读存储只读存储器器ROM第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展PROM:用户自行写入:用户自行写入程序,但只能写一次程序,但只能写一次EPROM:用户可多次编程,:用户可多次编程,用紫外灯照射可擦除信息用紫外灯照射可擦除信息EEPROM:通过加电信号:通过加电信号可直接擦除其中的
3、信息可直接擦除其中的信息掩膜掩膜ROM:其中的信息在制:其中的信息在制造时由掩膜工艺固化进去造时由掩膜工艺固化进去第一节 51单片机存储器扩展随机读写随机读写RAM第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展动态动态RAM:用电容上的电量用电容上的电量来表示信息,电路简单,集来表示信息,电路简单,集成度高。但要定时刷新成度高。但要定时刷新静态静态RAM:用触发器存储:用触发器存储信息,集成度低,容量小,信息,集成度低,容量小,但无需刷新但无需刷新第一节 51单片机存储器扩展1 1)存储容量)存储容量存储容量是指存储器所能存储的二进制信存储容量是指存储器所能存储的二进制信息的总量。息的总量。存储器容量
4、存储器容量=单元数单元数数据线位数数据线位数例如:例如:51285128,10248=1KB10248=1KB,2KB2KB,64KB64KB第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展半导体存储器的指标第一节 51单片机存储器扩展2 2)存取速度)存取速度 指从指从CPUCPU给出有效的存储器地址到存储给出有效的存储器地址到存储器给出有效数据所花费的时间。存取时间器给出有效数据所花费的时间。存取时间越小,存储器的存取速度就越快。通常,越小,存储器的存取速度就越快。通常,半导体存储器的最大存取时间从几十到几半导体存储器的最大存取时间从几十到几百毫微秒百毫微秒第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第一
5、节 51单片机存储器扩展第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展6.1.2 6.1.2 程序存储器及其扩展程序存储器及其扩展1.Intel 27系列EPROM芯片第一节 51单片机存储器扩展型号型号容量容量地址线数地址线数27162 KB1127324 KB1227648 KB132712816 KB142725632 KB152751264 KB16第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展2764引脚功能第一节 51单片机存储器扩展A0A12:地址线引脚,可寻址:地址线引脚,可寻址213=8192=8KD7D0:数据线引脚,用于传送数据:数据线引脚,用于传送数据CE:片选输入端,低电平允许本芯片
6、工作:片选输入端,低电平允许本芯片工作OE:输出允许:输出允许PGM:编程控制端:编程控制端VCC:工作电源:工作电源VPP:编程电源:编程电源GND:直流地:直流地第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展2764的工作方式第一节 51单片机存储器扩展工作方式工作方式引引 脚脚CEOEPGMVPPVCCD7D0读出读出低低低低高高VCCVCC输出输出维持维持高高VCCVCC高阻高阻编程编程低低高高编程负脉冲编程负脉冲VPPVCC输入输入编程校验编程校验低低低低高高VPPVCC输出输出禁止编程禁止编程高高VPPVCC高阻高阻 存储器扩展的关键问题是地址总线、存储器扩展的关键问题是地址总线、数据总线
7、和控制总线这三类总线的连接。数据总线和控制总线这三类总线的连接。MCS-51单片机由于受引脚数目的限制,数单片机由于受引脚数目的限制,数据线和低据线和低8位地址线复用,为了将它们分离位地址线复用,为了将它们分离出来,需要外加地址锁存器出来,需要外加地址锁存器74LS373第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展2.单片程序存储器的扩展第一节 51单片机存储器扩展第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节 51单片机存储器扩展第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节 51单片机存储器扩展根据硬件连接,该27128的地址范围 P2.7P2.6P2.5P2.1P2.0P0.7P0.6P0.3P0
8、.2P0.1P0.0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1=0000H=3FFFH 多片存储器扩展的关键问题仍然是地址多片存储器扩展的关键问题仍然是地址总线、数据总线和控制总线这三类总线的总线、数据总线和控制总线这三类总线的连接。为了区分连接。为了区分CPU是访问哪一片是访问哪一片EPROMEPROM,可以利用译码器进行片选,这种片选方法可以利用译码器进行片选,这种片选方法称为称为译码法译码法第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展3.多片程序存储器的扩展第一节 51单片机存储器扩展第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节 5
9、1单片机存储器扩展8031单片机扩展四片27128第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节 51单片机存储器扩展各片27128的地址范围27128编编号号A15A14A13A12 A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 地址范围地址范围(Y0=0)0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10000H3FFFH(Y1=0)0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14000H7FFFH(Y2=0
10、)1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 18000HBFFFH(Y3=0)1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1C000HFFFFH第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节 51单片机存储器扩展6.1.3 6.1.3 数据存储器及其扩展数据存储器及其扩展1.Intel 62系列SRAM型号型号容量容量地址线地址线数数61162 KB1162648 KB136212816 KB146225632 KB15第6章 存储器扩
11、展与并行I/O接口扩展6264引脚功能第一节 51单片机存储器扩展A0A12:地址线引脚,可寻址:地址线引脚,可寻址213=8192=8KD7D0:数据线引脚,用于传送读写数据:数据线引脚,用于传送读写数据CS和和CS1:片选端,同时有效允许本芯片工作:片选端,同时有效允许本芯片工作OE:输出允许:输出允许WE:写允许信号写允许信号,低电平写入,高电平读出,低电平写入,高电平读出VCC:工作电源:工作电源GND:直流地:直流地第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展6264的工作方式第一节 51单片机存储器扩展工作方式工作方式CSCS1WEOE功功 能能读出读出0110从从6264读出数据到读出
12、数据到D7D0写入写入0101将将D7D0数据写入数据写入6264未选通未选通11输出高阻输出高阻 数据存储器扩展与程序存储器扩展的连数据存储器扩展与程序存储器扩展的连接方法基本相同。不同的只是控制信号不接方法基本相同。不同的只是控制信号不一样。在程序存储器扩展中,单片机使用一样。在程序存储器扩展中,单片机使用PSEN作为读选通信号,而在数据存储器扩作为读选通信号,而在数据存储器扩展中,单片机则使用展中,单片机则使用RD和和WR分别作为读分别作为读和写的选通信号和写的选通信号第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展2.数据存储器的扩展第一节 51单片机存储器扩展第6章 存储器扩展与并行I/O接口
13、扩展第一节 51单片机存储器扩展采用线选法扩展三片6264第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节 51单片机存储器扩展各片6264的地址范围6264编号编号A15A14A13A12 A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0地址范围地址范围IC16264(P2.5=0)1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1C000HDFFFHIC26264(P2.6=0)1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
14、 1 1A000HBFFFHIC36264(P2.7=0)0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16000H7FFFH 8031单片机内部没有程序存储器,必单片机内部没有程序存储器,必须外接。而内部须外接。而内部RAM很少,很少,经常经常也需要也需要外接数据存储器。外接数据存储器。下面下面给出利用给出利用74LS138译码器同时扩展二片译码器同时扩展二片2764和二片和二片6264的的电路电路第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展3.同时扩展程序存储器和数据存储器第一节 51单片机存储器扩展第6章 存储器扩展
15、与并行I/O接口扩展第一节 51单片机存储器扩展采用译码法同时扩展ROM和RAM第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第一节 51单片机存储器扩展各片ROM和RAM的地址范围存储芯片存储芯片A15A14A13A12 A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0地址范围地址范围IC12764(Y0=0)0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10000H1FFFHIC22764(Y1=0)0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
16、 1 1 1 1 1 1 12000H3FFFHIC36264(Y2=0)0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14000H5FFFHIC46264(Y3=0)0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16000H7FFFH第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第二节 I/O接口技术概述6.2.1 I/O6.2.1 I/O接口的作用接口的作用I/O接接口作用口作用输出数据锁存输出数据锁存输入数据缓冲输入数据缓冲速度匹配速度匹配数
17、据转换数据转换1234第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第二节 I/O接口技术概述6.2.2 I/O6.2.2 I/O接口的编址接口的编址外设端口单独外设端口单独编址编址:I/O寄寄存器地址空间存器地址空间和存储器地址和存储器地址空间分开编址空间分开编址I/O接口编址接口编址外设端口与存外设端口与存储器统一编址储器统一编址:直接使用访问直接使用访问数据存储器的数据存储器的指令进行指令进行I/O操作操作第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第二节 I/O接口技术概述6.2.3 I/O6.2.3 I/O数据的传送方式数据的传送方式I/OI/O数据数据数据数据传送方式传送方式传送方式传送方式查询
18、传送方式查询传送方式中断传送方式中断传送方式DMA传送方式传送方式无条件传送方式无条件传送方式第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第二节 I/O接口技术概述6.2.4 I/O6.2.4 I/O接口的类型接口的类型并行并行I/O接口接口:用于并行传送用于并行传送I/O数据,速数据,速度快、效率高,度快、效率高,适用于近距离适用于近距离传送传送I/O接口类型接口类型串行串行I/O接口接口:用于串行传送用于串行传送I/O数据,成数据,成本低但速度慢,本低但速度慢,适用于远距离适用于远距离传送传送第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第三节 并行I/O口的应用与扩展6.3.1 MCS-516.3.1
19、 MCS-51单片机单片机I/OI/O口的直接应用口的直接应用P0口口在扩展片外存储器时作地址数据分时在扩展片外存储器时作地址数据分时复用总线,在不进行扩展时作一般准双向输复用总线,在不进行扩展时作一般准双向输入入/输出口使用。输出口使用。P1口口为通用准双向输入为通用准双向输入/输输出接口。出接口。P2口口在扩展片外存储器时作高在扩展片外存储器时作高8位位地址总线,在无扩展时可用作通用准双向地址总线,在无扩展时可用作通用准双向I/O接口。接口。P3口口除了作为通用准双向除了作为通用准双向I/O使用外,使用外,还具有第还具有第2功能功能第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第三节 并行I/O口
20、的应用与扩展1.MCS-51单片机I/O端口的操作方式 1)输出数据方式)输出数据方式 CPU通过以端口为目的操作数的指令就通过以端口为目的操作数的指令就可以把数据写到可以把数据写到P0P3的端口锁存器,然的端口锁存器,然后通过输出驱动电路送到端口的引脚线。后通过输出驱动电路送到端口的引脚线。因此,凡是以端口为目的操作数的指令都因此,凡是以端口为目的操作数的指令都能达到从端口引脚上输出数据的目的能达到从端口引脚上输出数据的目的MOVP0,R2MOVP1,AMOVP2,#dataMOVP3,A第6章 存储器扩展与并行I/O接口扩展第三节 并行I/O口的应用与扩展 2)读修改写方式)读修改写方式
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