51单片机总线扩展 io口扩展
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(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。