51单片机总线扩展 io口扩展

（1）程序存储器地址空间 在一般情况下，在51单片机程序存储器的64KB地址 空间中，最低的4KB（0000H-0FFFH0)对于片内ROM和片外 ROM是公共的，而1000H——FFFFH的地址空间是片外ROM 专用。CPU专门提供一个控制信号/EA来区分片内片外ROM： 当/EA接高电平时，单片机从片内ROM的4KB地址空间取指 令，当地址超过0FFFH后，自动转向片外ROM取指令；当 /EA为低电平时，CPU只从片外ROM取指令。 （2）数据存储器地址空间 片内数据存储器地址是00H——FFH，片外数据存储器 地址范围是0000H ——FFFFH。 特别需要注意：64KB数据存储器RAM的地址空间和 64KB程序ＲＯＭ的地址空间是重叠的，51单片机是通过不 同的信号还选通ＲＡＭ和ＲＯＭ：当由片外ＲＡＭ读写数 据时，用读写信号/RD或者/WR来选通；当由片外ROM取 指令时，则采用选通信号/PSEN。
（2） 最后51单片机内部安排了21个特殊功能 寄存器，这里只列出P0、P1、P2、P3（带有”*” 表示寄存器是可以位寻址，这为51单片机的外部 存储器扩展带来了极大的方便）。
2：单片机的I/O口 51单片机有4个并行I/O 口，分别命名为P0、P1、P2、 P3，它们是特殊寄存器中的4个，每个I/O口即可以作输入， 也可以作输出。 下面分别按照功能介绍。
Flash简介
Flash介绍：
flash闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦 写和再编程。 Intel于1988年首先开发出NOR Flash 技术，紧接着，1989年，东芝 公司发表了NAND Flash 结构。 NOR Flash 的特点是芯片内执行，这样应用程序可以直接在Flash闪 存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR 的传输效率很高，在 1~4MB的小容量时具有很高的成本效益。NAND的结构能提供极高的 单元密度，可以达到高存储密度。应用NAND的困难在于Flash的管理 和需要特殊的系统接口。通常NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND 的写入速度比NOR快很多。闪存只是用来存储少量的代码，这时NOR 闪存更适合一些；而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。 NOR/ NAND Flash 比较 • 1 NOR的读速度比NAND稍快一些。 • 2 NAND的写入速度比NOR快很多。 • 3 NAND擦除速度远比NOR快。 • 4 NOR Flash上数据线和地址线是分开的；NAND Flash上数据线和地址 线是共用的 （所以单片机可以对NOR Flash扩展）。
51单片机I/O口扩展
主要是以51单片机为例讲解单片机 的IO口扩展原理
一：单片机存储器和I/O口 51 单片机的内部结构框图如图。在此， 只着重介绍51单片机的存储器、4个I/O口和 4跟控制线。
1：51单片机的存储器 51单片机的存储器，是由三个彼此独立的地址空间来组 成的： ——256B的片内数据存储器地址空间 ——64KB的片外数据存储器地址空间 ——64KB的程序存储器地址空间
三：单片机与Flash的其他扩展方式
1:线选法
如图，由P2.4～P2.0和P0口组成14位地址线，用P2.7和P2.6进行存 储器芯片选择。
2：地址译码法译码法
采用译码器的方法选片，能够扩展多片存储器。
3：PSEN 信号（外部取指控制，在访问外部ROM时， /PSEN信号会 自动产生）连接Flash存储器/OE。 4：ALE 信号( ALE是地址锁存允许信号,在访问外部存储器RAM或RO） 时，通常用它的下降沿来锁存P0口送出的低8位地址信号)连接 74LS373的使能端。 5：因为单片机是直接使用外部存储器所以/EA（ /EA是访问外部 存储器的控制信号。当/EA无效（高电平）时，访问内部ROM； 当/EA有效（低电平）时，访问外部ROM）直接接地。 6： 单片机只扩展了一片Flash无片选，所以Flash的/CE直接接地。
——P3口:是双功能口。该口的每一位均可以独立 的定义为第一I/O口功能或者第二I/O口功能（在作 外部存储器扩展时使用P3.6和P3.7）。
三：片外总线结构
1：地址总线（AB） 地址总线宽度为16位（外部存储器直接寻址范围为 64KB），P0口经地址锁存器 锁存后提供16位地址总线 的低8位地址，P2口直接提供高8位地址
——P0：当不作系统扩展时，可作一般I/O使用， 但需要外接上拉电阻来来驱动MOS输入；当作系统 扩展时，P0担任地址（低8位）/ 数据复用的总线 口，并且可直接驱动MOS电路而不必外接上拉电阻。 ——P1：是专供用户使用的I/O口。 ——P2口：当不作系统扩展时，可作一般I/O口 使用；当作系统扩展时，作为高8位地址线用。
2：数据总线（DB） 数据总线宽度为8位，由P0口提供。 3：控制总线（CB） 控制总线由第二状态下的P3口和4根独立控制线组 成。 四根控制线为： ——/PSEN : 外部取指控制。在访问外部ROM时， /PSEN信号会自动产生。 ——ALE : ALE是地址锁存允许信号。在访问外部存储 器（RAM或ROM）时，通常用它的下降沿来锁存P0口 送出的低8位地址信号。 ——/EA : /EA是访问外部存储器的控制信号。当/EA 无效（高电平）时，访问内部ROM；当/EA有效（低 电平）时，访问外部ROM。 ——RST ： RST是复位信号输入端。
51单片机的Flash外部扩展
一：存储器芯片与单片机可按如下方式连接：
1：地址线的连接： 存储器低8位地址线A7~~A0连接锁存器74LS373输出口。 存储器高8位地址线A15~~A8连接P2口（P2.7~~P2.0）。 2：数据线的连接：存储器的8位数据线和锁存器输入端连接P0口 （4LS373是三态8位D透明触发器，当锁存允许端 EN为高电平时，输出 OUT随输入数据 D 而变。当 EN为低电平时，输出被锁存在已建立的输 入数据电平 。 （1）指令读取的时序 在指令读取时，P2口输出16位地址的高8位。P0口首先输出地址的低8 位数据，在ALE有效时（低电平），地址的低8位数据被锁存在74LS373 的输出端，与P2口袋8位数据共同组成了完整的16位地地址，
与NOR Flash的地址线相连，当/PSEN有效（低电平）指令从单片机与 NOR Flash数据线相连的P0口读入。
（2）数据写出的时序
在数据写出时，P2口输出16位地址的高8位。P0口首先输出地址的 低8位数据，在ALE有效时（低电平），地址的低8位数据被锁存在 74LS373的输出端，与P2口袋8位数据共同组成完整的16位地地址。然 后P0口输出需要写出的数据，在等待到/WD有效时Flash将数据写入。
（3）数据读入时序
在数据读入时，P2口输出16位地址的高8位。P0口首先输出地址的 低8位数据，在ALE有效时（低电平），地址的低8位数据被锁存在 74LS373的输出端，与P2口袋8位数据共同组成完整的16位地地址。然 后P0口输出需要写出的数据，在等待到/RD有效时Flash的数据线输出 数据，单片机从P0口读入数据。