单片机外部存储器扩展共18页文档
AT89S52单片机外部存储器的扩展
使单片机系统的寻址范围达到64KB。
图8-2 单片机扩展的片外三总线
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3．控制信号线 除地址线和数据线外，还要有系统的控制总线。这些信号
有的就是单片机引脚的第一功能信号，有的则是P3口第二功 能信号。包括： （1）PSEN*作为外扩程序存储器的读选通控制信号。 （2）RD*和WR*为外扩数据存储器和I/O的读、写选通控制 信号。 （3）ALE作为P0口发出的低8位地址锁存控制信号。 （4）EA*为片内、片外程序存储器的选择控制信号。
（2）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，数据总线是双向的。
（3）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。
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如何来构造系统的三总线。 1．P0口作为低8位地址/数据总线 AT89S51受引脚数目限制，P0口既用作低8位地址总线，又用 作数据总线（分时复用），因此需增加一个8位地址锁存器。 AT89S51访问外部扩展的存储器单元或I/O接口寄存器时，先发 出低8位地址送地址锁存器锁存，锁存器输出作为系统的低8位 地址（A7~ A0）。随后，P0口又作为数据总线口（D7~ D0），如 图8-2所示。 2．P2口的口线作为高位地址线 P2口用作系统的高8位地址线，再加上地址锁存器提供的低8 位地址，便形成了系统完整的16位地址总线。
通常把单片机系统的地址线笼统地分为低位地址线和高位地
1122
址线，“片选”都是使用高位地址线。实际上，16条地址线 中的高、低位地址线的数目并不是固定的，只是习惯上把用 于 “单元选择”的地址线，都称为低位地址线，其余的为高 位地址线。
常用的存储器地址空间分配方法有两种：线性选择法（简 称线选法）和地址译码法（简称译码法），下面介绍。 1．线选法
第5章 单片机存储器扩展
11000000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；
11100000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。
•采用地址译码器的多片程序存储器的扩展（译码法）
例3 要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储器，分配的地
21×210 = 211
地址空间： A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 最低地址： 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0000H 07FFH
最高地址： １
MCS-51单片机寻址范围：64KB
26×210 = 216即16位地址线
地址空间： A15A14A13A12A11A10A9A8A7··A0 单片机 ·· ·· × × × × × A10A9A8A7··A0 6116 ·· ·· 2KB
25 = 32
上式中：“×”表示0或1。
即单片机地址空间中包含有32个2KB。某片6116占据的是哪 2KB不能确定——地址浮动。 只有限定A15··A11的取值才能确定6116在系统中的地址 ·· ·· 范围。如，P2.5 = 1 ，选中6116的/CS线。设P2.7 P2.5 P2.4 P2.3 假定全为1
例2 使用两片2764扩展16 KB的程序存储器，采用线选法选
中芯片。扩展连接图如图所示。以P2.7作为片选，当P2.7=0时，
选中2764(1)；当P2.7=1时，选中2764(2)。因两根线(A13、A14)
未用，故两个芯片各有22=4个重叠的地址空间。它们分别为
用两片2764 EPROM的扩展连接图
则: 6116地址范围是B800H ~ BFFFH。
哈工大51单片机存储器扩展
并行接口特点
串行接口特点
串行接口具有数据传输速度较慢、数 据总线宽度较小等缺点，但电路连接 简单、占用引脚少。
并行接口具有数据传输速度快、数据 总线宽度大等优点，但电路连接复杂。
51单片机存储器的访问方式
01
02
03
直接寻址方式
直接寻址方式是指直接给 出存储单元的地址，通过 该地址访问存储器中的数 据。
通过哈工大51单片机的外部存 储器接口，将存储器芯片与单 片机连接。
根据存储器芯片的规格书，设 计相应的电路和连接方式。
根据实际需求，编写相应的程 序来读写扩展的存储器。
05 扩展存储器的应用与优化
扩展存储器在系统中的应用
数据存储
01
扩展存储器用于存储大量数据，如传感器采集的数据、用户数
据等。
程序存储
02
扩展存储器用于存储应用程序的代码，以支持更复杂的功能和
更大的程序。
缓存
03
扩展存储器可以作为高速缓存，提高系统的整体性能。
扩展存储器的性能优化
读写速度
通过优化硬件设计和软件算法，提高扩展存储器的读写速度。
可靠性
采用错误检测和纠正技术，提高扩展存储器的可靠性。
兼容性
确保扩展存储器与主控制器和其他组件的兼容性，以实现无缝集 成。
间接地址映射
扩展存储器的地址通过特 定的寄存器映射到单片机 的地址空间，可以实现更 灵活的地址管理。
段地址映射
将扩展存储器分成若干段， 每段独立映射到单片机的 地址空间，可以实现较大 的存储空间扩展。
04 哈工大51单片机存储器扩 展方案
扩展方案的比较与选择
方案一：并行扩展 优点：扩展速度快，适用于对速度要求较高的应用。
单片机系统扩展技术
单片机系统扩展技术1. 引言单片机是一种集成了处理器、存储器和各种输入输出接口的微型计算机系统。
单片机系统的应用范围广泛，涵盖了从工业自动化到家电控制等多个领域。
然而，随着应用需求的不断增加，单片机系统的功能往往面临着限制。
为了满足更高的要求，需要使用扩展技术来增强单片机系统的功能。
本文将介绍一些常见的单片机系统扩展技术。
2. 外部存储器扩展技术在某些应用场景中，单片机的内部存储器容量可能不足以存储所有的数据和程序。
这时可以通过外部存储器扩展技术来扩大系统的存储容量。
常见的外部存储器包括SD卡、EEPROM和闪存等。
2.1 SD卡扩展SD卡是一种常用的便携式存储介质，具有容量大、速度快和易于移植的特点。
通过使用SD卡模块，可以将SD卡连接到单片机系统中，并使用相应的驱动程序实现对SD卡的读写操作。
这样可以使单片机系统具备更大的存储容量，以便存储更多的数据和程序。
2.2 EEPROM扩展EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）是一种可擦写的非易失性存储器。
通过使用外部连接的EEPROM芯片，可以在单片机系统中实现额外的存储容量。
EEPROM的读写速度相对较慢，但具有较高的可擦写次数和较低的功耗，适合存储一些需要长期保存的数据。
2.3 闪存扩展闪存是一种常见的存储介质，具有容量大、读写速度快和抗震动的特点。
通过使用外部连接的闪存芯片，可以在单片机系统中实现更大的存储容量。
闪存的读写速度相对较快，适合存储需要频繁读写的数据和程序。
3. 通信接口扩展技术在一些应用中，单片机系统需要与外部设备进行通信，例如传感器、执行器和其他单片机等。
为了实现与这些外部设备的通信，可以通过扩展通信接口来满足需求。
3.1 UART扩展UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种常见的串行通信接口。
第8章 AT89S51单片机外部存储器的扩展
WR RD
OE
CS
CS
A10-A8
A10-A8
G
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
2764
Vcc PGM NC A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
27128
Vcc PGM A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
8.2.2 外部地址锁存器 latch
常用的地址锁存器芯片有: 74LS373、74LS573。
1. 锁存器74LS373(重点掌握) 带有三态门的8D锁存器。
8.3
程序存储器EPROM的扩展
最常用的扩展程序存储器芯片是EPROM芯片。 如: (记忆)2764(8KB)/27128(16KB)/27256(32KB) 1k=210
采用的是全地址译码方式,AT89S51单片机发地址码时,每次 只能选中某一芯片以及该芯片的一个存储单元.这样,同类存储 器之间根本不会产生地址重叠的问题.
如果用74LS138把64K空间全部划分为每块4KB,如何划分呢？
（1）如果把P2.7通过一个非门与74LS138译码器G1端 连接起来，选中的是64KB空间的前32KB空间； （2）如果非门去掉，选中的是64KB空间的后32KB空间。
例3：采用线选法扩展2片8KB的RAM和2片8KB的EPROM。RAM芯片 选用2片6264。扩展2片EPROM芯片选用2764。
思考一下：各个存储器芯片所占的地址空间范围？
例4：采用译码法扩展2片8KB EPROM和2片8KB RAM。EPROM选用 2764，RAM选用6264。
ATS单片机外部存储器的扩展课件 (二)
ATS单片机外部存储器的扩展课件 (二) 1. 什么是ATS单片机外部存储器？ATS单片机是指Atmel公司生产的基于AVR内核的单片机，而外部存储器则是指连接在单片机外部，用于存储数据和程序的存储器。
ATS单片机外部存储器的扩展，就是将外部存储器与ATS单片机连接起来，以扩展单片机的存储容量。
2. ATS单片机外部存储器的种类常见的ATS单片机外部存储器有以下几种：（1）串行EEPROM：串行EEPROM是一种常见的外部存储器，其容量通常在几KB到几十KB之间。
串行EEPROM采用串行通信方式，具有低功耗、易于使用等特点。
（2）并行EEPROM：并行EEPROM是一种容量较大的外部存储器，其容量可以达到几百KB。
但由于其采用并行通信方式，复杂度较高，使用起来相对困难。
（3）Flash存储器：Flash存储器是一种常见的外部存储器，其容量可以达到几MB。
Flash存储器具有擦写次数多、寿命长等特点，适合用于存储程序。
3. ATS单片机外部存储器的扩展方法（1）串口扩展：串口扩展是一种简单、易于实现的方法，只需要将串口连接到外部存储器即可。
但由于串口速度较慢，适合用于存储小容量的数据。
（2）并口扩展：并口扩展是一种速度较快的方法，适合用于存储大容量的数据。
但由于并口复杂度较高，使用起来相对困难。
（3）SPI扩展：SPI扩展是一种常用的方法，其速度较快，适合用于存储程序。
SPI扩展需要连接四根线，包括时钟线、数据线、使能线和片选线。
4. ATS单片机外部存储器的应用（1）数据存储：ATS单片机外部存储器可以用于存储传感器采集的数据，以及单片机运行过程中的中间结果。
（2）程序存储：由于ATS单片机内置存储器容量有限，外部存储器可以用于存储较大的程序。
（3）扩展功能：ATS单片机外部存储器可以用于扩展单片机的功能，例如存储音频文件、图像文件等。
5. ATS单片机外部存储器的注意事项（1）连接方式：不同类型的外部存储器连接方式不同，需要根据实际情况选择合适的连接方式。
第8章 单片机存储器扩展
译码法的另一个优点是若译码器输出端留 有剩余端线未用时，便于继续扩展存储器或I/O 口接口电路。
译码法和线选法不仅适用于扩展存储器(包 括外RAM和外ROM)，还适用于扩展I/O口(包括各 种外围设备和接口芯片)。
译码有两种方法：部分译码法和全译码法。
部分译码：存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线顺 次相接后，剩余的高位地址线仅用一部分参加译码。部分 译码使存储器芯片的地址空间有重叠，造成系统存储器空 间的浪费。 部分译码法的一个特例是线译码。所谓线译码就是 直接用一根剩余的高位地址线与一块存储器芯片的片选 信号CS相连，同时通过非门与另一块存储器芯片的片选 信号CS相连。 全译码：存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线顺次 相接后，剩余的高位地址线全部参加译码。这种译码方法 存储器芯片的地址空间是唯一确定的，但译码电路相对复 杂。
2 2764
8031
CE GND
EA Vss
上图为8XX51单片机扩展单片程序存储器2764的电路 图。
其8个重叠的地址范围为如下： 0000000000000000~0001111111111111，即：0000H~1FFFH； 0010000000000000~0011111111111111，即：2000H~3FFFH； 0100000000000000~0101111111111111，即：4000H~5FFFH； 0110000000000000~0111111111111111，即：6000H~7FFFH； 1000000000000000~1001111111111111，即：8000H~9FFFH； 1010000000000000~1011111111111111，即：A000H~BFFFH； 1100000000000000~1101111111111111，即：C000H~DFFFH； 1110000000000000~1111111111111111，即：E000H~FFFFH。
第8章 外部存储器的扩展
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
62128
Vcc WE A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3 11
采用线选法外扩3片6264RAM的接口电路
思考一下：3片6264RAM的各自所占的地址空间？
12
采用译码法外扩4片62128RAM的接口电路
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
27128
Vcc PGM A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
27256
Vcc A14 A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
目前常用的编程方法主要有两种：一种是使用通用编
程器编程，比如RF1800，另一种是使用下载型编程器进 行编程。下面介绍如何对AT89S51片内的Flash存储器进 行编程。
23
23
AT89C5X与AT89LV5X之间的主要区别： 1.AT89LV5X工作电压为2.7~6V,可在低电压条件下工作。
24 。 2. AT89LV5X振荡器的最高频率为12MHz，而AT89C5X振荡器的最高频率为24MHz
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MCS-51
P2.7-2.0
P0.7-0.0
ALE
W
R
D R
D7-D0
74LS138
74LS373
A
B
C
G2B
G2A
G
1
G
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
单片机课件8 单片机的存储器的扩展
MCS-51单片机的地址总线为16位，它的存储器最大的 扩展容量为216，即64K个单元。
2013-6-27
单片机原理及其应用
20
8.3 程序存储器扩展
8.3.2 外部程序存储器扩展原理及时序
（一） 外部程序存储器扩展使用的控制信号
（1）EA——用于片内、片外程序存储器配置， 输入信号。当EA=0时，单片机的程序存储器全部为扩 展的片外程序存储器；当EA=1 时，单片机的程序存 储器可由片内程序存储器和片外程序存储器构成，当 访问的空间超过片内程序存储器的地址范围时，单片 机的CPU自动从片外程序存储器取指令。 （2）ALE——用于锁存P0口输出的低8位地址。 （3）PSEN ——单片机的输出信号，低电平时， 单片机从片外程序存储器取指令；在单片机访问片内 2013-6-27 单片机原理及其应用 程序存储器时，该引脚输出高电平。
2013-6-27 单片机原理及其应用 11
8.2 半导体存储器
8.2.2 只读存储器 只读存储器（Read Only Memory，ROM），ROM 一般用来存储程序和常数。ROM是采用特殊方式写入 的，一旦写入，在使用过程中不能随机地修改，只能从 其中读出信息。与RAM不同，当电源掉电时，ROM 仍 能保持内容不变。在读取该存储单元内容方面，ROM 和RAM相似。只读存储器有掩膜ROM、PROM、EPROM、 E2PROM（也称EEPROM）、Flash ROM等。它们的区 别在于写入信息和擦除存储信息的方式不同。
51单片机外部存储器的扩展
一、地址线的译码
存储器芯片的选择有两种方法：线选法和译码法。
1、线选法。所谓线选法，就是直接以系统的地址线作为 存储器芯片的片选信号，为此只需把用到的地址线与存储 器芯片的片选端直接相连即可。 2、译码法。所谓译码法，就是使用地址译码器对系统的 片外地址进行译码，以其译码输出作为存储器芯片的片选 信号。译码法又分为完全译码和部分译码两种。
MCS-51系列单片机片内外程序存储器的空 间可达64KB，而片内程序存储器的空间只有 4KB。如果片内的程序存储器不够用时，则需 进行程序存储器的扩展。
MCS-51存储器的扩展
存储器扩展的核心问题是存储器的编址 问题。所谓编址就是给存储单元分配地址。
由于存储器通常由多个芯片组成，为此 存储器的编址分为两个层次：
扩展数据存储器常用静态RAM 芯片： 6264（8K×8位）、62256（32K×8位）、 628128（128K×8位）等。
MCS-51存储器的扩展
P2.7～P2.0
ALE P0.0～P0.7 8031
EA PSEN
A15～A8 高8位地址
CLK Q7～Q0 A7～A0 I0～I7 地址锁存器
D0～D 7
二、以P2口作为高8位的地址总线
P0口的低8位地址加上P2的高8位地址就可以形成16位的 地址总线，达到64KB的寻址能力。
实际应用中，往往不需要扩展那么多地址，扩展多少用 多少口线，剩余的口线仍可作一般I/O口来使用。
三、控制信号线 ALE：地址锁存信号，用以实现对低8位地址的锁存。 PSEN：片外程序存储器读选通信号。 EA：程序存储器选择信号。为低电平时，访问外部程序存储 器；为高电平时，访问内部程序存储器。
11外部数据存储器的扩展
CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 单片机实践报告题目：外部数据存储器的扩展学院：延陵学院班级：姓名：学号：一、实验目的1、掌握单片机系统外部存储器电路的扩展方法。
2、掌握单片机外部存储器中变量定义和读/写编程。
3、熟悉在仿真电路中如何观察存储器内部数据变化。
二、实验电路元器件编号元器件名称说明U1 AT89C52.BUS 总线型A T89C52单片机U2 74HC573 锁存器用于锁存U3 62256 32KB的SRAM存储器三、实验流程图开始定义变量整片写成0xFF0x0000后256个写成0x55把0x00到0xFF个写入0x10000之后空间将0x0000后256个取反写入0x4000后将0x1000后256个取反写入0x5000后结束四、调试步骤1、整片62256内容写成0xFF。
2、从起始地址0x0000处开始写入256字节，每个存储单元的写入内容为0x55。
3、把数据0x00、0x01、0x02...0xFF这256字节写入起始地址0x1000处。
4、依次读出从起始地址0x0000开始的256个字节，取反后写入0x4000处。
5、依次读出从起始地址0x1000开始的256个字节，取反后写入0x5000处。
6、整片62256内容清零，即所有存储单元内容写入0x00。
7、观察62256存储器内容的变化情况。
五、实验代码#include<REG52.H>#include<stdio.h>#include<intrins.h>#include<Absacc.h>#include<string.h>#include<ctype.h>#define byte unsigned char#define uchar unsigned char#define word unsigned int#define uint unsigned int#define ulong unsigned long#define BYTE unsigned char#define WORD unsigned intunsigned char xdata xram[0x8000] _at_ 0x0000;/*在外部RAM空间0000H出定义一个元素个数为32768的一维数组变量xram*/ void time(unsigned int ucMs);/********main c***********/void main(void){unsigned int i,ucLocation;unsigned int ram62256=0;unsigned char xdata *ucram0000p;unsigned char xdata *ucram4000p;unsigned char xdata *ucram1000p;unsigned char xdata *ucram5000p;time(10); //等待外围器件初始化/***********下面每条运行或设置断点，即可观察62256中变化情况*/ memset(&XBYTE[0x0000],0xFF,100); //写入0xFFmemset(xram,0x55,0x100); //从起始地址0x000开始写入256字节的0x55 for(ucLocation=0x00;ucLocation<=0xFF;ucLocation++)xram[0x1000+ucLocation]=ucLocation;//把数据0x00,0x01...0xFF写入0x1000 ucram0000p=&XBYTE[0x0000]; ucram4000p=&XBYTE[0x4000];for(i=0;i<=255;i++) *ucram4000p++=~*ucram0000p++;//依次读出从起始地址0x0000的256字节，取反后写入0x4000处ucram1000p=&xram[0x1000]; ucram5000p=&xram[0x5000];for(i=0;i<=255;i++) *ucram5000p++=~*ucram1000p++;//依次读出从起始地址0x1000的256字节，取反后写入0x5000处// memset(&XBYTE[0x0000],0x00,0x8000);//整片62256清零，即所有内容写入0x00while(1);}void delay_5us(void) //延时5us,晶振改变时只改变这一个函数{_nop_();_nop_();}/*delay_50us*/void delay_50us(void) //延时50us{unsigned char i;for(i=0;i<4;i++){delay_5us();}}/******************延时100us********************/void delay_100us(void) //延时100us{delay_50us();delay_50us();}/*延时单位：ms*/void time(unsigned int ucMs){unsigned char j;while(ucMs>0){for(j=0;j<10;j++)delay_100us();ucMs--;}}六、运行效果电路图数据情况。
AT89S51单片机最小系统组成及存储器的扩展
第五章A T89S51单片机最小系统组成及存储器的扩展本章主要讲述了单片机系统的最小组成以及各种存储器电路的扩展方法，特别对GAL译码方法进行了讨论。
5.1 单片机最小系统组成能使单片机工作的最少器件构成的系统称为单片机的最小系统。
对于AT89S51单片机，由于其内部有4K可在线编程的Flash存储器，用它组成最小系统时，不需机外扩程序存储器，只要有复位电路和时钟电路即可，因此，由A T89S51单片机组成的最小系统如图5.1所示：图5.1是一个实际应用的最小系统，74HC14可以提高复位的可靠性；另外，当P0用作I/O口时，需要接10k~20k 的上拉电阻。
5.2 单片机的时序时序就是进行某种操作时，各种数据、控制信号先后出现的顺序。
单片机的工作时序是个很重要的概念，了解时序是进行硬件电路设计的第一步5.2.1 单片机取指和执行时序运行单片机程序时，总是按照取指、译码、执行，再取指、再译码、再执行的顺序进行。
为了说明CPU的时序，把12个振荡周期称为一个机器周期，2个振荡周期被称为一个状态（state），每个状态中，前一个振荡周期被称为相（Phase）1，第二个振荡周期被称为相（Phase）2，这样任何一个振荡周期都可以用SiPj（i=1~6;j=1~2）来表示。
ALE信号总是在一个机器周期的S1P2、S2P1和S4P2、S5P1被激活。
单周期指令总是从S1P2开始取指，当操作码被锁存到指令寄存器时，如果是双字节指令，在同一机器周期的S4读第二个字节代码；如果是个单字节指令，在S4仍会读一次，但这次读到的内容将被忽略或丢弃。
在任何情况下，指令都是在S6P2执行完毕。
单周期、单字节指令和单周期、双字节指令的取指、执行过程如图5.2的（A）、（B）所示。
A T89S51单片机的指令中，大多数指令都是单周期或双机器周期指令，只有乘法指令（MUL，multiply）和除法指令（DIV，divide）需要四个机器周期才能完成。