典型外部RAM如ROM的使用

典型外部RAM如ROM的使⽤
第⼀章典型外部RAM如ROM的使⽤
1. 1 实例功能
在上⾯的例⼦中，都是基于最⼩单⽚机系统进⾏电⼒设计和软件编程的，该体统的单⽚机89C511中包含了⽚内的RAM和ROM。

然⽽在很多的场合中，51单⽚机⾃⾝的存储器和I/0⼝资源不能满⾜系统设计的需要，这时就要进⾏系统的扩展。

在本例中，将结合⽚外ROM和RAM的典型芯⽚的应⽤，说明如何扩展单⽚机的数据存储器和程序存储器。

本例中的三个功能模块如下：
1、单⽚机系统：扩展单⽚机的存储器，实现⽚外存储器的访问。

2、外围电路：分为三个内容。

⾸先是⽤地址锁存器完成单⽚机系统总线的扩展，其次是扩展⽚外ROM器件，最后扩展⽚外RAM 器件。

3、C51程序：⽤C51完成对⽚外存储器的读写。

本例的⽬的在于掌握如下内容：
1、了解单⽚机的三总线结构。

2、掌握⽚外ROM/RAM的概念和典型器件。

3、掌握⽚外ROM/RAM和单⽚机的电路连接和编程。

1. 2器件和原理
1、什么是单⽚机的三总线
单⽚机的三总线指的的是数据线、地址线和控制线。

数据线：数据总线⽤来传送指令和数据信息。

P0⼝兼做数据总线DB0-DB7。

地址线：⽤来指定数据存储单元的地址分配信号线。

在8051单⽚机中，提供了引脚ALE,在ALE为有效⾼电平时，在P0⼝上输出的是地址信息，A7-A0.另外，P2⼝可以输出⾼8位的A15-A8，所以对外16位地址总线由P2⼝和P0⼝锁存器构成。

控制线：8051系列中引脚的输出控制线，如读写信号线、PSEN、ALE以及输⼊控制信号线，如EA、RST、T0、T1等构成了外部的控制总线。

2、如何实现外部总线的扩展
由于⼤农机的输⼊/输出引脚有限，⼀般的，我们采⽤地址锁存器进⾏单⽚机系统总线的扩展。

常⽤的单⽚机地址锁存器芯⽚有74LS373、8282、74LS273等。

74LS373是带三态输出的⼋位寄存器。

当三态门OE为有效低电平，使能端 G为有效⾼电平时，输出跟随输⼊变化；当G端由⾼变低时，输出端⼋位信息被所存（即保留原有信息），直到G 端再次有效为⽌。

1、什么是⽚外ROM
⽚外的ROM直接挂在外部系统的总线上，⾄于ROM的选通操作，需要有控制信号和⽚选信号确定。

外部程序存储器的读信号为PSEN。

单⽚机外ROM芯⽚的种类型号⾮常多。

例如27256、27128、2764、2732、27512等。

这⾥，以2764作为典型芯⽚加以介绍。

这⼀系列的⽚外ROM中，芯⽚的型号的⾼两位表⽰的是EPROM(编程后，其内容可⽤紫外线擦除，⽤户可以反复的使⽤，故特别适⽤于开发过程),低两位数表⽰存储容量的Kbit值。

例如2764表⽰的就是64K个存储位的EPROM.
在2764中主要的有7种功能的引脚：
*Vcc：电源电压，+5V。

*GND：接地。

*A0-A12：地址线。

*OE：⽚输出允许，链接单⽚机的读信号线。

*CE⽚选信号引脚，由地址线译码器或单线选通。

2、单⽚机和外ROM如何连接。

图中的P2⼝和2764的⾼⼋位地址线以及⽚选信号CE连接；P0⼝经过地址锁存器输出的地址线和2764的低⼋位地址线相连，同时P0⼝⼜与EPROM的数据线相连。

单⽚机的ALE连接地址锁存器的控制端；PSEN连接2764的输出允许OE端。

同时P2⼝和2764的⾼8位地址线以及⽚选信号CE相连。

3、⽚外RAM
（1）什么是⽚外RAM
随机存储器（RAM）是⽤来存放程序运⾏时的⼯作变量和数据的存储器。

由于RAM的制作⼯艺复杂，价格⽐ROM⾼的多，所以单⽚机的内部RAM⾮常宝贵，通常仅有⼏⼗到⼏百个字节。

RAM的内容是易失性，掉电后会丢失。

EEPROM和flash型的数据存储器，⽅便⽤户存放不经常改变的数据及其他重要信息。

单⽚机通常还有特殊寄存器和通⽤寄存器，他们是单⽚机中存取速度最快的存储器，但通常存储空间很⼩。

单⽚机的读信号和外部RAM的输出允许信号引脚相连，写信号和外部RAM的写信号相连。

外部RAM的⽚选信号与外部的I/O断开⽚选信号统⼀由译码产⽣。

部分型号：6116（2K）、6264（8K）、62256（32K）等。

⼀6264为例：
6264是8K*8的SRAM芯⽚，其主要有六种功能
*WE:写允许引脚，低电平有效。

*D0-D7:数据线。

*OE：⽚输出允许，低电平有效。

*CS1⽚信号引脚，低电平有效。

*CS2：⽚选信号引脚，⾼电平有效。

（2）单⽚机和⽚外RAM如何连接。

以6264为例。

图中的P2⼝和6264的⾼⼋位地址线以及⽚选信号CE相连。

P0⼝经过地址锁存器输出的地址线和6264的低⼋位地址相连，同时P0⼝⼜与EPROM的数据线相连。

1. 3 电路
分别给出2764和6264与单⽚机的连接。

如图可见，单⽚机的P0⼝与地址锁存器74LS373相连，⽽地址锁存器74LS373通过输出的地址线和2764的低⼋位地址线（A0-A7）相连，同时P0⼝⼜与EPROM的数据线（D0-D7）相连。

单⽚机的ALE（30端⼝）连接地址锁存器的控制端（CLK）；PSEN（单⽚机29端⼝）连接2764的输出允许OE端。

1.ROM--2764
现具体分析如下：
ROM连接的电路原理和器件选择
*8051：单⽚机，
*OSC:晶振，在本例中选择6MHz的⽴式晶振。

*74LS373：地址锁存器，扩展单⽚机的系统总线，连接单⽚机和2764。

*2764：8KB的⽚外EPROM。

连接的地址分配和连接
*2764的A0-A7（地址线）：与地址所存其的Q0-Q7，相连，对应单⽚机的低8位地址（通过P0⼝）
*2764的A8-A12:和单⽚机的P2.0-P2.4相连，是⾼5位的地址线。

*D0-D7：单⽚机的⼋位数据线（通过P0⼝8位），和4LS373、2764的8位数据总线相连。

*PSEN（单⽚机29端⼝）:单⽚机的⽚外ROM的读信号，和2764的OE使能端相连。

*ALE（单⽚机30端⼝）：单⽚机的锁存信号线，和74LS373的地址所存段允许引脚相连。

2.RAM---6264
具体分析如下：
*8051：单⽚机，内部不含ROM。

*OSC：晶振，在本例中选择6MHz的⽴式晶振。

*74LS373：地址锁存器，扩展单⽚机的系统总线，连接单⽚机和2764.（⽚外ROM）
*6264：8KB的⽚外SRAM.
具体的连接⽅式：
*6264的A0-A7：与地址寄存器的Q0-Q7相连，对应单⽚机的低8位地址。

（通过P0⼝）*6264的A8-A12：和单⽚机的P2.0—P2.4相连，是⾼5为的地址线。

*D0—D7：单⽚机的8位数据总线，和74LS373、2764（⽚外ROM）的8位数据总线相连.
*P2.5：单⽚机对6264的⽚选信号线引脚，对应6264的CS1引脚。

*ALE:单⽚机的锁存信号线，和74LS373的地址锁存允许引脚相连。

知识拓展：
1、复位电路：
分析：此图既为上电复位，⼜为⼿动复位。

*上电复位：上电产⽣⾼电位⽽复位。

当上电时，由于电容的充放电⽽产⽣⾼电位，即是RC 电路的充放电⽽持续⼀定的时间，产⽣了，两个机器周期以上的⾼电平。

只要时间能够持续两个机器周期即可。