单片机的系统扩展技术

4.1.2 MCS-51单片机系统地址空间的分配
系统空间分配：通过适当的地址分配产生各外部扩展器件的片选 /使能等信号。 编址：实现系统地址空间分配。通过对系统提供的地址总线的设 计连接，实现一个编址范围惟一地对应系统中的一个外围芯片。 片外寻址：产生外部扩展器件的片选信号，对外部器件选择。 片内寻址：对外部器件内部多个存储单元进行寻址。 编址的方法：片外寻址是由系统空闲的高位地址线通过译码实现 的；片内寻址直接由系统低位地址确定。 片外寻址方法：产生外围器件片选信号的方法有三种：线选法、 全地址译码法和部分译码法。
只读存储器（ ROM ）：用于固化程序和常数。可分为ROM、PROM、 EPROM、E2PROM 、Flash ROM和OTP ROM 。
EPROM、E2PROM或Flash ROM ：小批量生产或开发产品； 掩膜ROM、 PROM或OTP ROM ：成熟的大批量产品。 随机存取存储器（ RAM ）：常用来存取实时数据、变量和运算结果。可分 为 SRAM 、 DRAM 、 串 口 RAM 、 FRAM （ 非 易 失 性 铁 电 存 储 器 ） 、 NVSRAM（新型非易失性静态读写存储器）、DPRAM（双端口RAM）等。 SRAM：容量较小或要求较高的存取速度； DRAM：容量较大或要求低功耗，低成本。
系统扩展：为加强单片机某方面功能，在最小应用系统基础上， 增加一些外围功能部件而进行的系统扩充。 4.1.1 MCS-51系列单片机的外部扩展原理 1．MCS-51系列单片机的片外总线结构
MCS-51系列单片机具有很强的外部扩展功能。其外部扩展 通过三总线实现。
4.1.1 MCS-51系列单片机的外部扩展原理 1．MCS-51系列单片机的片外总线结构
MCS-51系列单片机具有很强的外部扩展功能。其外部扩展 都是通过三总线进行的。 （1）地址总线（AB）
用于传送单片机输出的地址信号，16位，低8位地址——P0 口经锁存器，锁存信号——ALE；高8位地址——P2口。 （2）数据总线（DB）——P0口， 8位。 （3）控制总线（CB）
控制总线实际上是CPU输出的一组控制信号。
MCS-51单片机通过三总线扩展外部设备的总体结构图
2．MCS-51系列单片机系统的扩展能力 片外扩展存储器： 数据存储器：为216=64KB，地址范围为0000H～FFFFH； 程序存储器：为216=64KB，地址范围为0000H～FFFFH； 允许片外程序存储器和数据存储器的地址重叠。 I/O接口的编址方法：独立编址与统一编址。 MCS-51单片机采用了统一编址方式； I/O 端 口 地 址 与 外 部 数 据 存 储 单 元 地 址 统 一 编 址 为 0000H ～ FFFFH（64KB）； 扩展I/O接口占据的数据存储器的地址。
（2）工作速度匹配 MCS-51的访存时间必须大于存储器的最大存取时间。
（3）选择合适的存储容量 尽量选择存储器本身存储容量较大的芯片，所用芯片数量
少，所需的地址译码电路简单。 （4）合理分配存储器地址空间的分配
存储器的地址空间的分配必须满足存储器本身的存储容量， 避免造成存储器硬件资源的浪费。 （5）合理选择地址译码方式
3. 部分地址译码法 方法：单片机的未被外扩芯片用到的高位地址线中，只有一部分 参与地址译码，其余部分是悬空的。 优点：可以减少所用地址译码器的数量。 缺点：外部器件每个单元的地址不是惟一的，存在地址重叠现象。 适用对象：适用于系统未被外扩芯片用到的高位地址线较多，而 需要外扩的外部芯片较少的系统。 注意：采用部分地址译码法时必须把程序和数据存放在基本地址 范围内，以避免因地址重叠引起程序运行的错误。
线选法、全地址译码法、部分地址译码法。
4.2Fra Baidu bibliotek1 程序存储器扩展
单片机内部没有ROM，或虽有ROM但容量太小时，必须 扩展外部程序存储器。最常用的ROM器件是EPROM。
1. 常用EPROM程序存储器
难 点：存储器地址重叠，灵活运用所学知识根据实际需要 进行系统扩展。
第4章 MCS-51单片机系统的扩展技术
4.1 MCS-51单片机系统扩展概述 4.2 存储器的扩展 4.3 并行I/O口的扩展 4.4 时钟芯片的扩展 4.5 系统监控芯片的扩展 4.6 总线接口扩展
4.1 MCS-51单片机系统扩展概述
1. 线选法
方法：直接以系统空闲的高位地址线作为外部芯片的片选信号。 优点：简单明了，无须另外增加硬件电路。 缺点：寻址范围不惟一，地址空间没有被充分利用，可外扩芯片的个数较少。 适用对象：适用于小规模单片机应用系统中片选信号的产生。
2. 全地址译码法
方法：利用译码器对系统中未被外扩芯片用到的高位地址线进行译码，以译 码器的输出作为外围芯片的片选信号。常用的译码器有：74LS139，74LS138， 74LS154等。 优点：存储器的每个存储单元只有惟一的一个系统空间地址，不存在地址重 叠现象；对存储空间的使用是连续的，能有效地利用系统的存储空间。 缺点：所需地址译码电路较多。 适用对象：单片机应用系统设计中经常采用的方法。
4.2 存储器的扩展
4.2.1 程序存储器扩展 4.2.2 数据存储器扩展 4.2.3 MCS-51对外部存储器的扩展 4.2.4 程序存储空间和数据存储空间的混合
1.存储器概述
功能：计算机系统中的记忆装置，用来存放程序和程序运行所需要的数据。
单片机系统中存储器分类：根据用途可以分为程序存储器（一般用ROM）和 数据存储器（一般用RAM）两种类型。 2. MCS-51单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题 （1）选择合适类型的存储器芯片
第4章 MCS-51单片机系统的扩展技术
主要内容： MCS-51单片机系统扩展的基本原理和方法。常用 器件的选择和应用，常用总线标准和典型接口电 路。要求学生掌握单片机系统扩展的原理、方法， 并能根据工程要求进行系统扩展。
重 点：常用器件的选择和应用，常用总线标准和典型接口 电路，存储器扩展的原理及方法，单片机系统扩 展的基本原理和方法。