存储器扩展技术

第八章存储器扩展技术

§8.1 MCS-51单片机的存储器组织

一.单片机为什么要扩展存储器？

1. 单片机的8051主要品种中8051、8751片内有4K ROM或EPROM，8031片内无程序存储器，因此必须扩展程序存储器用以存放程序，当系统程序运行过程中需要存放的数据较多时，片内的128字节RAM通常是不够用的，也需要扩充一部份数据存储器。

2.分析单片机最小系统的工作过程：

当ALE高电平时，低8位地址信息从P0口输出，当ALE由高变低时，该下降沿使低8位地址锁存。高8位地址信息从P2口直

接输出。当PSEN低电平有效时，选中的地址单元的内容从P0口读入8031 CPU内。

P0口是复用口，分时输出低8位地址和输入数据，因此必须硬件上采取措施，将地址信息与数据信息隔开，这是单片机构成应用系统必须考虑的问题，也是单片机必须要扩展的重要原因。

二.扩展总线的形成：

计算机系统有三种总线：数据总线、地址总线、控制总线，计算机系统中的所有部件均以一定方式通过三总线连接在一起，构成计算机系统。

如下图：

16位地址总线

三.解决地址锁存的问题

最常用的芯片是74LS373 8D锁存器，使用方法及控制逻辑如下图：

74LS373的控制逻辑为：

1.E低电平、G高电平时，

D通向Q。即ALE高电平输

出低8位地址。

G下降沿时锁存，即ALE

下降沿时，使Q与D隔开。

2. E高电平时D与Q之间呈

高阻状态。

可用于地址锁存的芯片很多，只要其控制逻辑与CPU时序能有

效搭配，均可选用。常用的有两类芯片：

D触发器：如74LS273 74LS377 等

D锁存器：如74LS373 8282 等

§8.2 存储器扩展

一.存储器概述：

存储器是计算机用来存储信息的部件。有了存储器计算机才有了记

忆的功能，才能把计算机要执行的程序以及数据处理与计算的结果

存储在计算机中，使计算机自动地工作。

1.存储器分类：

①内存：在主机内部。具有一定容量，存取速度较快。

②外存：在主机外部。如软磁盘、硬磁盘、光盘等。它存储

量大、速度较慢，外存内的信息要调入内存后CPU才能

使用。

内存一般使用半导体存储器。

2.半导体存储器的分类：

①只读存储器(ROM)：

使用过程中只能读出不能写入，其中信息需用特殊方法写入，掉电时可保存其内容，一般用于存放程序、常数等。

⑴掩膜ROM

用于存放己调试好的、成熟的程序和数据。由厂家制作时

写入，不能修改，适于大批量生产，其成本较低。

⑵可编程ROM，简称PROM

由厂家生产的空白存储器，可根据用户需要用特殊方法将

程序和数据写入，一次性写入不能修改。

⑶可擦除程序存储器EPROM

可多次编程，修改时用紫外光照射20分钟左右，可擦除原信息重写。

⑷电可擦除程序存储器EEPROM

可在用户系统使用过程中以字节为单位擦除重写。

②随机读写存储器RAM

使用过程中，程序可随时读写的存储器。

⑴静态RAM或称SRAM

可随时读写，掉电时丢失其原内容。集成度较低，适用于

存储量不大的微型机系统，单片机常用。

⑵动态RAM 或称DRAM

可随时读写，使用中需定时刷新其内容，否则内容会丢失。

集成度高，价廉，适于大存储容量时使用。

⑶非易失RAM

可随时读写。带有掉电保护电路，掉电时不丢失其内容。

二.扩展EPROM程序存储器

1.芯片2716 2732 2764 27128 27256 27512 存储量2K 4K 8K 16K 32K 64K 可视实际需要选择，最常用的型号是2764

2.扩展的基本方法：

主要是地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB)与CPU的连接。

例如，扩展一片2716 (2K字节)

地址线根数：1K = 210 2K = 2 . 210 = 21111根A0～A10

地址总线AB：低8位地址A0～A7从P0口输出，由于P0口是复用口，所以需通过74LS373锁存。

高8位地址A8～A10直接从P2口输出。

数据总线DB：直接接P0口，即D0～D7。

控制总线CB：与程序存储器有关的控制信号有如下两个

ALE 地址锁存信号，接373的G端当它高电平时输

出低8位地址，在它的下降沿地址锁存。

PSEN 程序存储器读取信号，PSEN接程序存储器的允许输出端OE，当PSEN低电平，亦即OE低电平，

被选中单元内的数据通过数据线读入CPU。

程序存储器的片选线CE必须低电平才可工作，本系统内只有一片程序存储器，可直接接地。

+5V

地

3.进一步扩大容量:

①可选择大容量的芯片,除地址线增多以外,无其它区别。

不同型号芯片的容量及地址线根数的计算：

1K = 1024字节= 210字节1K字节地址范围是0～3FFH

型号容量地址线根数地址范围2716 2 K 211 11 A0～A10 0 ～7FFH 2732 4K 212 12A0～A11 0～FFFH 2764 8K 213 13A0～A12 0～1FFFH 27128 16K 214 14A0～A13 0～3FFFH 27256 32K 215 15A0～A14 0～7FFFH 27512 64K 216 16A0～A15 0～FFFFH