擴(kuò)展存儲(chǔ)器課件

擴(kuò)展存儲(chǔ)器課件

8、4、3AT89S51單片機(jī)與RAM得接口電路設(shè)計(jì)8、5EPROM和RAM得綜合擴(kuò)展

8、5、1綜合擴(kuò)展得硬件接口電路

8、5、2外擴(kuò)存儲(chǔ)器電路得工作原理及軟件設(shè)計(jì)8、6E2PROM得擴(kuò)展

8、6、1并行E2PROM芯片簡(jiǎn)介

8、6、2E2PROM得工作方式

8、6、3AT89S51單片機(jī)擴(kuò)展E2PROMAT2864得設(shè)計(jì)8、7片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器得編程

8、7、1通用編程器編程

8、7、2ISP編程2系統(tǒng)擴(kuò)展程序存儲(chǔ)空間擴(kuò)展:程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間擴(kuò)展:數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備地址分配方法線選法譯碼法38、1系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)AT89S51單片機(jī)采用總線結(jié)構(gòu),使擴(kuò)展易于實(shí)現(xiàn),AT89S51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)如圖8-1所示。

圖8-1AT89S51單片機(jī)得系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)4系統(tǒng)總線構(gòu)成:5(1)地址總線(AddressBus,AB):用于傳送單片機(jī)發(fā)出得地址信號(hào),以便進(jìn)行存儲(chǔ)單元和I/O接口芯片中得寄存器單元得選擇;

選擇達(dá)到得正確結(jié)果就是一次只能選通一個(gè)器件得一個(gè)存儲(chǔ)單元。(2)數(shù)據(jù)總線(DataBus,DB):用于單片機(jī)與外部存儲(chǔ)器之間或與I/O接口之間傳送數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)總線就是雙向三態(tài)得。(3)控制總線(ControlBus,CB):控制總線就是單片機(jī)發(fā)出得各種控制信號(hào)線(讀寫(xiě)控制等等)。系統(tǒng)總線構(gòu)造:6

圖8-2AT89C51單片機(jī)擴(kuò)展得片外三總線8、2地址空間分配和外部地址鎖存器8、2、1存儲(chǔ)器地址空間分配1、地址空間分配要解決得問(wèn)題:

1)決定存儲(chǔ)器或接口芯片分配在哪個(gè)存儲(chǔ)空間得哪一個(gè)地址段;

2)發(fā)出一個(gè)地址,只能選通一個(gè)存儲(chǔ)單元,避免同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)單元,發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。2、單片機(jī)選通存儲(chǔ)單元得原理單片機(jī)A0A15存儲(chǔ)器1存儲(chǔ)器2CE1CE2線選/譯碼注意:1)器件只有片選有效才能被訪問(wèn),沒(méi)有選中則不能被讀寫(xiě);2)一次訪問(wèn)只能選通一個(gè)器件得一個(gè)單元;3、常用得地址分配方法1、線選法原理:直接利用系統(tǒng)得某一高位地址線作為存儲(chǔ)器芯片(或I/O接口芯片)得“片選”控制信號(hào)。為此,只需要把用到得高位地址線與存儲(chǔ)器芯片得“片選”端直接連接即可。優(yōu)點(diǎn):電路簡(jiǎn)單,不需要另外增加地址譯碼器硬件電路,體積小,成本低。

缺點(diǎn):可尋址得芯片數(shù)目受到限制。(最多能尋址幾個(gè)芯片？)地址空間不連續(xù),每個(gè)存儲(chǔ)單元得地址不唯一,這會(huì)給程序設(shè)計(jì)帶來(lái)不便。應(yīng)用范圍:只適用于外擴(kuò)芯片數(shù)目不多得單片機(jī)系統(tǒng)得存儲(chǔ)器擴(kuò)展。82、譯碼法原理:使用譯碼器對(duì)AT89S51單片機(jī)得高位地址進(jìn)行譯碼,譯碼輸出作為存儲(chǔ)器芯片得片選信號(hào)。優(yōu)點(diǎn):有效地利用存儲(chǔ)器空間,適用于多芯片得存儲(chǔ)器擴(kuò)展。常用得譯碼器芯片:74LS138(3線-8線譯碼器)

74LS139(雙2線-4線譯碼器)

74LS154(4線-16線譯碼器)譯碼方法得分類:全部高位地址線都參加譯碼,稱為全譯碼;僅部分高位地址線參加譯碼,稱為部分譯碼(有地址重疊問(wèn)題);9大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)常用得譯碼器芯片。(1)74LS1383線-8線譯碼器,有3個(gè)數(shù)據(jù)輸入端,經(jīng)譯碼產(chǎn)生8種狀態(tài)。當(dāng)譯碼器得輸入為某一固定編碼時(shí),其輸出僅有一個(gè)固定得引腳輸出為低電平,其余得為高電平。輸出為低電平得引腳就作為某一存儲(chǔ)器芯片得片選信號(hào)。11(2)74LS139雙2線-4線譯碼器。這兩個(gè)譯碼器完全獨(dú)立,分別有各自得數(shù)據(jù)輸入端、譯碼狀態(tài)輸出端以及數(shù)據(jù)輸入允許端。圖8-474LS139引腳圖12例:要擴(kuò)8片8KB得RAM6264,如何通過(guò)74LS138把64KB

空間分配給各個(gè)芯片？

1)控制信號(hào):G1接到+5V,

、接地。2)P2、7、P2、6、P2、5(高3位地址線)分別接74LS138

得C、B、A端,譯碼器得8個(gè)輸出

～

,分別接到8片6264得各“片選”端,實(shí)現(xiàn)8選1得片選。3)低13位地址(P2、4～P2、0,P0、7～P0、0)完成對(duì)選中得6264芯片中得各個(gè)存儲(chǔ)單元得“單元選擇”。這樣就把64KB存儲(chǔ)器空間分成8個(gè)8KB空間了。1364KB地址空間分配如圖8-5所示。

圖8-564KB地址空間劃分成8個(gè)8KB空間14例:用74LS138把64KB空間全部劃分為4KB得塊,外接16片存儲(chǔ)器,分屬不同得4KB地址。

分析:

4KB空間需12條地址線進(jìn)行單元選擇;剩下4根地址線剛好譯碼成片選端。

問(wèn)題:74LS138譯碼器輸入只有3條地址線(P2、6～

P2、4),8條輸出線,如何獲得16片存儲(chǔ)器得

16個(gè)片選信號(hào)呢？

解決方法:使用兩片74LS138。15注意:采用譯碼器劃分得地址空間塊都就是相等得,如果將地址空間塊劃分為不等得塊,可采用可編程邏輯器件FPGA對(duì)其編程來(lái)代替譯碼器進(jìn)行非線性譯碼。

16圖8-6存儲(chǔ)器空間被劃分成16個(gè)4KB得塊8000H8FFFH9000H9FFFHA000HAFFFHB000HBFFFHC000HCFFFHD000HDFFFHE000HEFFFHF000HFFFFH8、2、2外部地址鎖存器受引腳數(shù)得限制,P0口兼用數(shù)據(jù)線和低8位地址線,為了將她們分離出來(lái),需在單片機(jī)外部增加地址鎖存器。目前,常用得地址鎖存器芯片有74LS373、74LS573等。1、鎖存器74LS373就是一種帶三態(tài)門得8位鎖存器,其引腳如圖8-7所示,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-8所示。AT89S51與74LS373鎖存器得連接如圖8-9所示。1718圖8-7鎖存器74LS373得引腳圖8-874LS373得內(nèi)部結(jié)構(gòu)

引腳說(shuō)明:D7～D0:8位數(shù)據(jù)輸入線,Q7～Q0:8位數(shù)據(jù)輸出線。G:數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)。當(dāng)加到該引腳得信號(hào)為高電平時(shí),外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器,負(fù)跳變時(shí),數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。

:數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào),低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí),三態(tài)門打開(kāi),鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí),輸出線為高阻態(tài)。19圖8-9AT89S51單片機(jī)P0口與74LS373得連接2、鎖存器74LS573也就是一種帶有三態(tài)門得8D鎖存器,功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)與74LS373完全一樣,只就是其引腳排列與74LS373不同。20圖8-10鎖存器74LS573得引腳8、3程序存儲(chǔ)器EPROM得擴(kuò)展

程序存儲(chǔ)器分類:(1)掩模ROM:特征:在制造過(guò)程中編程,就是以掩模工藝實(shí)現(xiàn)得,因此稱為掩模ROM。存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,集成度高;

使用:掩模工藝成本較高,因此只適合于大批量生產(chǎn)。(2)可編程ROM(PROM):

特征:芯片出廠時(shí)沒(méi)有任何程序信息,用獨(dú)立得編程器寫(xiě)入。

使用:PROM只能寫(xiě)一次,寫(xiě)入內(nèi)容后,就不能再修改。

21(3)EPROM:編程器編程(電信號(hào)編程);

紫外線擦除(擦除時(shí)間較長(zhǎng));(4)E2PROM(EEPROM)。電信號(hào)編程;

電信號(hào)擦除;讀寫(xiě)方便,寫(xiě)入得速度慢一些。(5)FLASHROM電信號(hào)編程;

電信號(hào)擦除;讀寫(xiě)速度很快,存取時(shí)間可達(dá)70ns;

成本比E2PROM低得多。228、3、1常用得EPROM芯片1)認(rèn)識(shí)型號(hào)名稱(orderinginformation)

TMS2732A2)性能與價(jià)格隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)得發(fā)展,大容量存儲(chǔ)器芯片產(chǎn)量劇增,售價(jià)不斷下降,性價(jià)比明顯增高,且由于小容量芯片停止生產(chǎn),使市場(chǎng)某些小容量芯片價(jià)格反而比大容量芯片還貴。所以,應(yīng)盡量采用大容量芯片。23廠家代號(hào),通常廠家不同就不同芯片系列代號(hào)位容量3)常用得27系列芯片得參數(shù)注:VCC就是芯片供電電壓,VPP就是編程電壓,Im為最大靜態(tài)電流,Is為維持電流,TRM為最大讀出時(shí)間。24圖8-11常用EPROM芯片引腳8KB13根地址線16KB14根地址線32KB15根地址線64KB16根地址線A0～A15:地址線引腳。她得數(shù)目由芯片得存儲(chǔ)容量決定,用于進(jìn)行單元選擇。D7～D0:數(shù)據(jù)線引腳。:片選控制端。:輸出允許控制端。

:編程時(shí),編程脈沖得得輸入端。VPP:編程時(shí),編程電壓(+12V或+25V)輸入端。VCC:+5V,芯片得工作電壓。GND:數(shù)字地。NC:無(wú)用端。4)27系列EPROM芯片得引腳255)EPROM芯片得工作方式5種工作方式,由

、、

信號(hào)得組合確定。

268、3、2程序存儲(chǔ)器得操作時(shí)序1、單片機(jī)訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器得控制信號(hào)

控制信號(hào):(1)ALE:用于低8位地址鎖存控制。(2)

:片外程序存儲(chǔ)器“讀選通”控制信號(hào)。她接外擴(kuò)EPROM得

引腳。(3)

:片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)得控制信號(hào)。

=1時(shí),在單片機(jī)發(fā)出得地址小于片內(nèi)程序存儲(chǔ)器最大地址時(shí),訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器;

=0時(shí),只訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器?？偩€信號(hào):P0和P2、272、操作時(shí)序

AT89S51對(duì)片外ROM得操作時(shí)序分兩種,即執(zhí)行非MOVX指令得時(shí)序和執(zhí)行MOVX指令得時(shí)序、(1)應(yīng)用系統(tǒng)中無(wú)片外RAM

28片外鎖存器用29當(dāng)片內(nèi)FLASH容量不夠用得時(shí)候,就要擴(kuò)展片外得程序存儲(chǔ)1、AT89S51與單片EPROM得硬件接口電路308、3、3AT89S51單片機(jī)與EPROM得接口電路設(shè)計(jì)圖8-13AT89S51單片機(jī)與27128得接口電路2、使用多片EPROM得擴(kuò)展電路31圖8-14AT89S51與4片27128EPROM得接口電路8、4靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM得擴(kuò)展擴(kuò)展原理概述:1)存儲(chǔ)器類型:在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,外部擴(kuò)展得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都采用靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(SRAM)。2)數(shù)據(jù)地址總線:P2口提供高8位地址,P0口分時(shí)提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線。3)控制總線:讀和寫(xiě)由AT89S51得

(P3、7)和

(P3、6)信號(hào)控制。

注意:片外EPROM得輸出端允許(

)由單片機(jī)得讀選通

信號(hào)控制。因此盡管RAM與EPROM得地址空間范圍相同,但由于控制信號(hào)不同,不會(huì)發(fā)生總線沖突。

3233圖8-15常用得RAM引腳圖2KB(11根地址線)8KB16KB32KBA0～A14:地址輸入線。D0～D7:雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。:片選信號(hào)輸入線。對(duì)6264芯片,當(dāng)26腳(CS)為高電平且

為低電平時(shí)才選中該片。8、4、1常用得靜態(tài)RAM(SRAM)芯片:寫(xiě)允許信號(hào)輸入線,低電平有效。:讀選通信號(hào)輸入,低