5第五章：存储器扩展(X).ppt

1、第五章：存储器扩展本讲重点：本讲重点：片外片外RAMRAM与片外与片外ROMROM扩展扩展 数据存储器数据存储器RAMRAM（Random Access MemoryRandom Access Memory）程序存储器程序存储器ROMROM（Read Only MemoryRead Only Memory）闪速存储器闪速存储器Flash MemoryFlash MemoryEPROMEPROM Erasable Programmable ROMErasable Programmable ROMEEPROM/EEEPROM/E2 2PROMPROMElectrical Erasable Elec

2、trical Erasable Programmable ROM Programmable ROM静态存储器静态存储器 SRAMSRAMStatic RAMStatic RAM （动态存储器（动态存储器 DRAMDRAMDynamic RAMDynamic RAM）按字节寻址：每个字节按字节寻址：每个字节(8(8个位个位)占一个地址占一个地址按位寻址：有的存储器每一个位就有一个地址按位寻址：有的存储器每一个位就有一个地址单片机的存储器几个有关的概念：几个有关的概念：8051单片机存储器配置片内片内RAMRAM 128 128字节（字节（00H00H7FH7FH）；）；片内片内RAMRAM前前3

3、232个单元是工作寄存器区个单元是工作寄存器区(00H(00H1FH)1FH)片内片内RAMRAM有有128128个可按位寻址的位，占个可按位寻址的位，占1616个单元。个单元。位地址编号为：位地址编号为：00H00H7FH7FH，分布在，分布在20H20H2FH2FH单元单元片内片内2121个特殊功能寄存器个特殊功能寄存器(SFRSFR)中：地址号能被中：地址号能被 8 8整除的整除的 SFRSFR中的各位中的各位也可也可按位寻址按位寻址可寻址片外可寻址片外RAMRAM 64K 64K字节字节 （0000H0000HFFFFHFFFFH）可寻址片外可寻址片外ROMROM 64K 64K字节字

4、节 （0000H0000HFFFFHFFFFH）片内片内 Flash Flash ROMROM 4K 4K字节字节 （000H000HFFFHFFFH）可寻址片外可寻址片外RAM 64KRAM 64K字节字节 （0000H0000HFFFFHFFFFH）；）；可寻址片外可寻址片外ROM 64KROM 64K字节字节 （0000H0000HFFFFHFFFFH）；）；片内片内 掩膜掩膜 ROM 4KROM 4K字节字节 （000H000H FFFH FFFH）；）；FFFFH0000H可寻址可寻址片外片外RAMRAM 64K字节字节FFFFH0000H可寻址可寻址片外片外ROMROM 64K字节

5、字节FFFH000H可寻址可寻址片内片内掩膜掩膜 ROMROM4K 字节字节805180517FH00H片内片内 RAMRAM 128字节字节FFH80H存储器配置（片外RAM/ROM）扩展原理扩展原理P2P2地址总线，输出地址高地址总线，输出地址高8 8位位（A8-A15A8-A15）P0P0数据数据/地址复用总线，分时输出地址低地址复用总线，分时输出地址低8 8位和位和数据数据(A0-A7)(D0-D7)(A0-A7)(D0-D7)MCS51MCS51单片机共单片机共1616根地址总线，可寻址根地址总线，可寻址64k64k空间空间P0P0口输出地址在口输出地址在ALEALE上上升后有效，在

6、升后有效，在ALEALE下降下降后消失，可用后消失，可用ALEALE的下的下降沿将地址锁入地址降沿将地址锁入地址锁锁存器存器。地址数据分离地址数据分离锁锁存存器器地址地址数据数据数据数据地址地址ALE单片机总线单片机总线地址总线：地址总线：A0-A15A0-A15共共1616根，由根，由P0P2P0P2口组成口组成数据总线：数据总线：D0-D7D0-D7共共8 8根，根，P0P0口组口组成。成。控制总线：控制总线：ALE,PSEN,EA,RD,WRALE,PSEN,EA,RD,WR编址编址是设计过程（在先）是设计过程（在先）译码和寻址译码和寻址是应用过程（在后）是应用过程（在后）对对I/OI/

7、O与存储器编址与存储器编址通常有两种方式通常有两种方式：独立编址方式：独立编址方式：I/OI/O与存储器分别编址与存储器分别编址 (例如例如IBM-PC)IBM-PC)统一编址方式：统一编址方式：I/OI/O与存储器合在一起编址与存储器合在一起编址(单片机应用系统单片机应用系统)编址编址有两种方式有两种方式 单片机对外部器件实现一一对应的单片机对外部器件实现一一对应的“片选片选”通常通常要用单片机的地址总线要用单片机的地址总线A15A15A0A0中的中的部分或全部部分或全部，甚至也可以用某些甚至也可以用某些I/OI/O线线。A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A15 A

8、14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0P0P0口是口是低低8 8位地址位地址与数据复用口与数据复用口线选寻址线选寻址与与译码寻址译码寻址 A7A7/D7 /D7 A6A6/D6 /D6 A5A5/D5 /D5 A4A4/D4 /D4 A3A3/D3 /D3 A2A2/D2 /D2 A1A1/D1/D1 A0 A0/D0/D0P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0P0.7 P0.6 P0.5

9、 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0P2P2口是口是高高8 8位地址位地址口。口。P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6P0P0口口/CE/CE/CE/CE/CE/CEP2.2-2.0P2.2-2.0RAMRAM （2K2K）A10 A9 A8A10 A9 A8P2.5P2.5 做做 RAM RAM 片选线片选线 （0000H0000H07FFH07FFH）P2.2,P2.1,P2.0P2.2,P2.1,P2.0与与P0P0口口共同寻址共同寻址 2K2K字节字节存储单元存储单元地址范围：地址范围：XXXX0 0X XX X000000 0000 0000 0000 00

10、00 XX XX0 0X XX X111111 1111 1111 1111 1111 线选寻址线选寻址：用一条或几条地址线对外寻址用一条或几条地址线对外寻址 MCS-51MCS-51单片机单片机AD7-0AD7-0D7-0D7-0D7-0D7-0Q7-0Q7-0Q7-0Q7-0P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6P0P0口口/CE/CE/CE/CE/CE/CEP2.2-2.0P2.2-2.0RAM RAM（2K2K）A10 A9 A8A10 A9 A8P2.7P2.7 做做输出锁存器输出锁存器的片选线的片选线 地址范围：地址范围：0 0XXX XXXX XXXX XXXXXXX

11、XXXX XXXX XXXXMCS-51MCS-51单片机单片机AD7-0AD7-0D7-0D7-0D7-0D7-0Q7-0Q7-0P2.6P2.6 做做输入缓冲器输入缓冲器的片选线的片选线 地址范围：地址范围：X X0 0XX XXXX XXXX XXXXXX XXXX XXXX XXXX锁存器锁存器缓冲器缓冲器(例例:7FFFH)7FFFH)(例例:0BFFFH)0BFFFH)P2.7P2.7P2.5P2.5P2.6P2.6/CE/CE/CE/CE/CE/CE常用译码器件：常用译码器件：74LS13874LS138：3-83-8译码器译码器 译码寻址译码寻址：用用地址线地址线加加译码器件译

12、码器件对外寻址对外寻址 P0.7-P0.7-P0.0P0.074LS13874LS138Y0Y0A AB BC CG G G2A G2A G2BG2B0#0#1#1#2#2#7#7#+5V+5VMCSMCS-51-51Y1Y1Y2Y2Y7Y7/CE/CE74LS13974LS139：双：双2-42-4译码器译码器RAM,ROM存储器扩展单片机本身资源不足以满足应用需求的情况下单片机本身资源不足以满足应用需求的情况下,必须借助外部器件对系统进行扩展必须借助外部器件对系统进行扩展主要介绍主要介绍:RAM:RAM、ROMROM其中涉及到其中涉及到 62646264、27642764、74LS3737

13、4LS373、74LS24474LS244、74LS24574LS245等芯片。等芯片。系统扩展系统扩展以以AT89C51/52AT89C51/52应用为例进行介绍应用为例进行介绍AT89C51/52 AT89C51/52 与与 MCS-51MCS-51系列的系列的8031/80328031/8032在在性能性能、引脚引脚、指令指令等方面完全兼容等方面完全兼容,此外，内部还集成此外，内部还集成了了4K/8K 4K/8K 的的Flash ROMFlash ROM。程序存储器程序存储器 EPROM EPROM 的扩展：的扩展：单片机单片机内部没有内部没有ROM,ROM,或虽有或虽有ROMROM但但

14、容量太小容量太小时时,必须扩展外部程序存储器方能工作。最常用的必须扩展外部程序存储器方能工作。最常用的ROMROM器件是器件是EPROMEPROM。如如:27642764(8K(8K)/27128)/27128(16K)(16K)/27256/27256(32K(32K)/27040)/27040(512K)(512K)一、一、存储器的扩展存储器的扩展(EPROM)(EPROM)Vpp VccVpp VccA12 A12 PGMPGMA7 A7 NCNCA6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7

15、A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D32764Vpp VccVpp VccA12 A12 PGMPGMA7 A7 A13A13A6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D327128Vpp VccVpp VccA12 A12 A14A14A7 A7 A13A13A6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2

16、 A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D3272562764-8K EPROM2764-8K EPROM27642764引脚功能引脚功能A0A0A12A12地址线地址线 CE CE选片选片 OEOE读读D0D0D7D7数据线数据线VPPA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccPGMN.CA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D32764编程脉冲编程脉冲输入输入 PGM PGM编程电源编程电源 VppVppD7D6D5D4D3D2D1D0G74LS373GND+5VE

17、Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0 373 373引脚功能引脚功能D0D0D6D6数据输入数据输入 E E输出允许输出允许 G G数据输出数据输出 Q0Q0Q7Q7使能端使能端当当E=0E=0，G=1G=1时，时，输出输出Q=Q=输入输入D(D(透明透明)；当当E=0E=0，G=0G=0时，时，输出输出Q Q端不变（锁存）端不变（锁存）当当E=1E=1，输出高阻态，输出高阻态程序存储器程序存储器 2764 2764 的扩展：的扩展：单片机单片机EPROM 2764EPROM 2764锁存器锁存器74LS37374LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12

18、A0-A7D0-D7GEAOECE5151单片机能提供单片机能提供1616条地址线，可扩展条地址线，可扩展64K64K字节的字节的ROMROM。可以用一片。可以用一片EPROMEPROM，也可以用多片，也可以用多片EPROM EPROM。.扩展电路连接扩展电路连接单片机单片机 8031P2.0:.A8.ALEPSEN74LS373G2764A7.A0O0.O7P0.0P0.0 :P0.7P0.7OECEQ0.Q7D0.D7 8031 8031 27642764数据数据总线的连接：P0.0-P0.7（数据总线）-O0-O7地址地址总线的连接：P0.0-P0.7（地址总线低8位）-A0-A7P2.

19、0-P2.4（地址总线高8位中的5位）-A8-A12控制控制总线的连接：PSEN（程序存储器允许，即读指令）-OE ALE（地址锁存允许）-接373的使能端G 经过锁存器经过锁存器373373 A12P2.4一个机器周期ALEPSENP2P0地址地址A8A8A15A15地址地址A8A15A0A0A7A7A0A0A7A7指令码指令码指令码指令码单片机单片机 8031P2.0:.A8.ALEPSEN74LS373G2764A7.A0O0.O7P0.0P0.0 :P0.7P0.7OECEQ0.Q7D0.D7A12P2.4.存储器地址分析-究竟单片机输出什么地址值时，可以指向存储器中的某一单元。指向存

20、储器中的某一单元。80518051 P2.4 P2.4 P2.0 P0.7 P2.0 P0.7P0.0P0.0 选中单元(2764 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0)2764 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0)0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0（0000H）0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1（0001H）1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0（0002H）2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1（0003H）3 0 0 0 0 0

21、 0 0 0 0 0 1 0 0（0004H）4 .1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1（1FFFH）8K-1可见，当单片机输出地址可见，当单片机输出地址0000H0000H1FFFH1FFFH时，选中时，选中27642764的的0 08K-18K-1号单元，号单元，即按照上面电路扩展的即按照上面电路扩展的4K4K存储器的地址范围是存储器的地址范围是0000H0000H1FFFH1FFFH（共（共8K8K字字节）。节）。.扩展时所用芯片扩展时所用芯片.程序存储器的作用程序存储器的作用.扩展电路连接扩展电路连接.存储器地址分析存储器地址分析程序存储程序存储器的扩展器的扩展数据存储器

22、数据存储器 RAM RAM 的扩展：的扩展：有时需要扩展有时需要扩展外部数据存储器外部数据存储器RAMRAM方能工作方能工作(如数如数据采集系统数据量较大，需要专设据采集系统数据量较大，需要专设 RAMRAM或或 Flash Flash RAM)RAM)。最常用的。最常用的 RAMRAM器件是器件是SRAMSRAM。如如:6116:6116(2K)(2K)/62646264(8K)(8K)/6212862128(16K)(16K)/628128(128K)628128(128K)二、二、存储器的扩展存储器的扩展(RAM)(RAM)A7 A7 VccVccA6 A8A6 A8A5 A9A5 A9

23、A4 A4 WEWE A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D36116Vpp VccVpp VccA12 A12 WEWEA7 A7 CE2CE2A6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CE1CE1A0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D36264Vpp VccVpp VccA12 A12 WEWEA7 A7 A13A13A

24、6 A8A6 A8A5 A9A5 A9A4 A11 A4 A11 A3 A3 OEOEA2 A10A2 A10A1 A1 CECEA0 D7A0 D7D0 D6D0 D6D1 D5D1 D5D2 D4D2 D4GND D3GND D362128数据存储器的扩展数据存储器的扩展.数据存储器的作用数据存储器的作用-存放数据，可改写存放数据，可改写.扩展时所用芯片扩展时所用芯片-一般用静态读写型存储器一般用静态读写型存储器芯片芯片SRAMSRAM，也可以用，也可以用E E2 2PROMPROM、FLASHFLASH芯片等芯片等.扩展电路连接扩展电路连接 -用用SRAM 6264SRAM 6264扩展

25、程序存储扩展程序存储器。器。.存储器地址分析存储器地址分析-究竟单片机输出什么地址究竟单片机输出什么地址值时，可以指向存储器中的某一单元。值时，可以指向存储器中的某一单元。.扩展时所用芯片扩展时所用芯片6264-8K SRAM6264-8K SRAM62646264引脚功能引脚功能A0A0A12A12地址线 CE选片 OE读D0D7数据线N.CA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccWECSA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D36264写 WE数据存储器数据存储器 6264 6264 的扩展：的扩展：89C51单片机单片机SRAM6264锁存器锁存器74LS37

26、3P0.0-P0.7ALEP2.7P2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOE5151单片机能提供单片机能提供1616条地址线，可扩展条地址线，可扩展64K64K字节字节的的RAMRAM。可以用一片芯片，也可以用多片。可以用一片芯片，也可以用多片RAMRAM。RDWRWECE1+5VCE2+5V单片机应用系统设计单片机应用系统设计教学课件教学课件.扩展电路连接扩展电路连接数据总线的连接：P0.0P0.7P0.0P0.7（数据总线）（数据总线）-D0D7-D0D7 地址地址总线的连接：总线的连接：P0.0P0.7（地址总线低8位）-A0A7P2.0P2.4（地址总线高

27、8位中的5位）-A8A12控制总线的连接：控制总线的连接：RDRD（读外部数据）（读外部数据）-OE-OE WRWR（写外部数据）（写外部数据）-WE-WE ALEALE（地址锁存允许）（地址锁存允许）-接接373373的使能端的使能端 G G经过373 A86264WE单片机单片机 8031P2.0:.A8.ALERD74LS373GA7.A0P0.0P0.0 :P0.7P0.7OECEQ0.Q7D0.D7A12P2.4WR8031803162646264一个机器周期ALEPSENP2P0地址A8A15A0A7三态数据D0D7入RD读外部数据读外部数据RAM时序图时序图单片机单片机 8031

28、P2.0P2.1P2.2A8A9A10ALERD74LS373G6264A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2O3O4O5O6O7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7OECEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7WEWRP2.7P2.3P2.4A11A12一个机器周期ALEPSENP2P0地址A8A15A0A7数据D0D7出写外部数据RAM时序图WR.存储器地址分析存储器地址分析-究竟单片机输出什么地址值时，可以究竟单片机输出什么地址值时，可以指向存储器中的某一单元。指向存储器中的某一单元。80318031 P2.7P2.7 P2.4

29、 P2.4 P2.0P2.0 P0.7 P0.0 选中单元(62646264 CE A12 A11 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0)0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0（0000H）0 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1（0001H）1 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0（0002H）2 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1（0003H）3 0 X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0（0004H）4 .0 X X 1 1 1 1 1 1 1 1

30、1 1 1 1 1（1FFFH）8K-1 可见，可见，当单片机输出地址当单片机输出地址0000H1FFFH时，选中时，选中62646264的的08K-1号号单元，即按照上面电路扩展的单元，即按照上面电路扩展的4K存储器的地址范围是存储器的地址范围是0000H1FFFH（共（共8K字节）。字节）。请注意，与扩展程序存储器相比较，有以下不同点：.存储器芯片为可读可写的静态RAM芯片，有读写控制引脚OE和WE。.单片机输出的对数据存储器的读写控制信号分别是RD（而不再是读程序存储器时的PSEN）和WR。.扩展时所用扩展时所用芯片芯片.数据存储器的作用数据存储器的作用.扩展电路连扩展电路连接接.存储器

31、地址存储器地址分析分析数据存储数据存储器的扩展器的扩展存储器与指令关系内部内部外部外部数据存储器数据存储器MOV MOV 指令指令MOVXMOVX指令指令RDRD、WRWR 信号信号程序存储器程序存储器MOVCMOVC指令指令EAEA1 1MOVC MOVC 指令指令PSEN PSEN 信号信号EAEA 0 02864-8K E2864-8K E2 2PROMPROM2864引脚功能A0A12地址线 CE选片 OE读D0D7数据线N.CA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccWEN.CA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D32864.扩展时所用芯片扩展时所用芯片写 WEE E2 2PROMPROM的扩展的扩展单片机单片机 8031P2.4P2.4P2.0P2.0A8A12ALERD74LS373G2864A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2D3D4D5D6D7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7OECEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7WEWRWRP2.7P2.7PSEN&28642864扩展电路图扩展电路图THE END!