63 存储器的扩展.doc

6.3 存储器的扩展 存储器是单片机系统中使用最多的外扩芯片，对MCS-51单片机而言，由于程序存储器与数据存储器空间在物理空间的上的各自独立性，使得两者的扩展方法略有不同。 单片机一直处于不断的取指令码－执行－取指令码－执行的工作过程中，在取指令码时和执行MOVC指令时PSEN会变为有效，和其它信号配合完成从程序存储器读取数据。 在本节中，介绍目前常用的EPROM、RAM、E2PROM以及Flash存储器的扩展方法。 6.3.1 程序存储器（EPROM）扩展 一、外部程序存储器扩展概述 目前单片机有ROM型、EPROM型和无ROM型芯片。不管使用哪种芯片，当片内程序存储器容量满足不了要求时，均需进行系统扩展。扩展时要注意以下几点： （1）程序存储器有单独的地址编号（0000H～FFFFH），可寻址64KB范围。虽然与数据存储器地址重叠，但不会被占用。程序存储器与数据存储器共用地址总线和数据总线。 （2）对片内有ROM（EPROM）的单片机，片内EPROM与片外EPROM采用相同的操作指令，片内与片外程序存储器的选择靠硬件结构实现，即由的高低电平来选择。 （3）程序存储器使用单独的控制信号和指令，其数据读取控制及指令不用数据存储器的信号和MOVX指令，而是由控制，读取数据用MOVC查表指令。 （4）随着大规模集成电路的发展，单片程序存储器的容量越来越大，构成系统时所使用的EPROM芯片数量越来越少，因此地址选择大多采用线选法，而不用地址译码法。 MCS-51系列单片机外部EPROM扩展原理如图6-6所示。 图6-6 外部EPROM扩展原理 由图可见，P0口和P2口提供16位地址码。其中P0口作为分时复用的地址/数据总线。当从外部EPROM取指令时，从P0口输出低8位地址，由ALE地址锁存允许信号的下降沿将低8位地址码打入地址锁存器，它的输出与存储器的低8位地址A7～A0相连。存储器的8位数据线D7～D0与P0口相连，以便输入读取的指令代码。在一个只读存储器读周期中，P0口前半周期输出低8位地址码，后半周期输入读取的指令代码。 由P2口输出高8位地址码。由于P2口输出由锁存功能，而且在整个读指令周期内不作它用，故直接与存储器的高8位地址A15～A8相连。 主机的为外部程序存储器选通信号，它与存储器的（指令代码输出选通）信号相连。 EPROM芯片的片选端如何连接，与单片机系统的地址分配和硬件结构有关。可以直接接地；可以与P2口某位以线选法直接将来；也可以通过译码器的输出进行相连，应视具体设计情况而定。 目前常用于单片机的程序存储器为紫外线可擦除的只读存储器EPROM，这种存储器在断电状态下能保存所写入的数据，在需要写入新程序代码之前，需要使用紫外线对芯片上石英玻璃窗口进行光照，将原有程序擦除，再写入新程序即可。需要说明的是，对于EPROM型的存储器，要写入程序数据时，应使用专门的写入器。这类芯片在单片机应用系统中以2716、2732、2764、27128、27256使用较多。 二、8051/8751的程序存储器扩展 8051/8751是片内有ROM/EPROM的供应状态。一般来说，采用8051/8751的单片机应用系统中，很少再用到外部程序存储器扩展，这是因为同时使用片内、片外程序存储器时会失去选用8051/8751的优点，不如转而采用单纯的外部程序存储器的8031应用系统。 8051/8751外部扩展4kEPROM程序存储器的应用系统如图6-6所示。在有外部程序存储器的8051/8751系统中，程序存储器的选择线的输入电平会影响程序存储器的结构。当图中为高电平时，该系统具有8K字节程序存储器。8051/8751内部4k字节ROM/EPROM程序存储器地址为0000H～0FFFH；外部4k字节2732EPROM程序存储器地址为1000H～1FFFH。当程序计数器PC值在0000H～0FFFH时，指向片内程序存储器，当PC值大于0FFFH时，则指向片外程序存储器。当为低电平时，8051/8751内部程序存储器无效，系统只有外部程序存储器4k字节，其地址为0000H～0FFFH。此时，8051/8751相当于8031。 图6-6 扩展4k字节EPROM的8051/8751 三、8031的程序存储器扩展 图6-7为使用一片EPROM27256和锁存器74LS373构成的8031程序存储器扩展电路。图中8031的无关电路部分均未画出。 图6-7 一片27256的EPROM的扩展电路 对于需要较大程序存储器容量的单片机应用系统则要进行片外存储器的进一步扩展。扩展时，可以采用多个小容量存储芯片组合扩展方式或者直接选用大容量存储芯片进行扩展。