并行擴(kuò)展是指利用單片機(jī)三組總線(AB,DB,CB)進(jìn)行的系統(tǒng)擴(kuò)展.
串行擴(kuò)展是指利用SPI(Serial Peripheral Interface)三線總線和I2C雙總線的串行系統(tǒng)擴(kuò)展.
1,外部并行擴(kuò)展
單片機(jī)是通過芯片的引腳進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展的.為了滿足系統(tǒng)擴(kuò)展的要求,MCS-51系列單片機(jī)芯片引腳可以構(gòu)成可以構(gòu)成下圖所示的三總線結(jié)構(gòu),單片機(jī)所有的外部芯片都是通過這三組總線進(jìn)行擴(kuò)展.
2,外部串行擴(kuò)展
串行擴(kuò)展包括SPI三線總線和I2C雙總線兩種.在單片機(jī)內(nèi)不具有串行總線時,可利用兩根或三根I/O口線用軟件來虛擬串行總線的功能.下圖所示:
P2
ALE
P0
WR
RD
PSEN
EA
RESET
MCS-51
地址鎖存器
A8-A15
A0-A7
地址總線
D0-D7
數(shù)據(jù)總線
控制總線
MCS-51單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)
4.1單片機(jī)三總線的形成(外部并行擴(kuò)展)
有I2C接口的主機(jī)
有I2C接口的RAM或I/O芯片
有I2C接口
的從機(jī)
SCL
SDL
Vcc
Rf
Rf
I2C總線
I2C 總線系統(tǒng)示意圖
AB,DB,CB 各自的作用
(AB,DB,CB)三組總線稱為系統(tǒng)總線.
系統(tǒng)總線的含義是指計算機(jī)各芯片之間的公共連線.總線的根數(shù)(位數(shù))稱為總線寬度.
地址總線:單片機(jī)外部有存儲器或接口芯片,其中都有存儲單元或寄存器單元,這些單元地位平等,需要被分配地址編號才能予以區(qū)分,分配地址當(dāng)然也是以電信號形式給出,由于存儲器的容量很大,所以用于分配地址的線也較多,這些線被稱為地址線總線.51單片機(jī)的地址總線AB(address bus)為16位,可尋址216 (64K)存儲空間
數(shù)據(jù)總線:起著在CPU和存儲器或外圍接口電路之間傳遞數(shù)據(jù)的作用.我們常說的8位機(jī),16位機(jī),32位機(jī),是說CPU的外數(shù)據(jù)總線(DB )(data bus) )寬度(位數(shù)).
控制總線:通常包括時序信號(時鐘,定時,應(yīng)答),數(shù)據(jù)傳送控制(如存儲器的讀寫,IO設(shè)備的讀寫)信號,中斷的請求和響應(yīng),總線請求,復(fù)位等信號,控制總線CB(control bus)隨CPU的不同而各具特色.
單片機(jī)的擴(kuò)展
MCS-51單片機(jī)本身是一個基本的微型計算機(jī),內(nèi)部已經(jīng) 具有一定數(shù)量的存儲單元和I/O接口,但在內(nèi)部的資源不能夠滿足系統(tǒng)的需要時,就需要進(jìn)行資源的擴(kuò)展,單片機(jī)的擴(kuò)展主要包括以下
兩方面的內(nèi)容:
存儲器的擴(kuò)展
I/O接口的擴(kuò)展
注: MCS-51系列的單片機(jī)在進(jìn)行擴(kuò)展時,需要把P0口和P2口作為擴(kuò)展總線使用,不能夠再作為一般的I/O口使用.
存儲器的擴(kuò)展
在單片機(jī)系統(tǒng)中,存儲器的擴(kuò)展包括:
程序存儲器擴(kuò)展
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲器數(shù)量越來越大,在一般的單片機(jī)系統(tǒng)中,對于程序存儲器的擴(kuò)展已經(jīng)使用的比較少.但對于一些比較早的片內(nèi)沒有程序存儲器的單片機(jī)(8031,8032),在使用時還需要進(jìn)行存儲器的擴(kuò)展.
但建議用戶盡量避免外擴(kuò)ROM,51系列單片機(jī)1000多種型號,一定可以找到內(nèi)部ROM容量符合要求的單片機(jī).即便是單片機(jī)略微貴點也值得.
數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展
在MCS-51系列單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中,內(nèi)部RAM的數(shù)量比較有限(128B或256B),在面對大容量的數(shù)據(jù)處理時,就需要進(jìn)行RAM的擴(kuò)展.
程序存儲器擴(kuò)展
常用的外部程序存儲器:
EPROM(紫外線可擦除)
常用的EPROM以27xx系列為主.
EEPROM(電可擦除)
目前的EEPROM分為:串行EEPROM和并行EEPROM,在使用時,常常把串行的EEPROM作為數(shù)據(jù)存儲器使用.以28xx系列為主.
FlashROM(快閃電可擦除)
主要以29Cxx系列為主.
常用的EPROM芯片引腳封裝示意圖
常用的EPROM芯片引腳封裝示意圖
不同容量的EPROM只是在地址線的數(shù)目和編程信號引腳有一點區(qū)別,各重要的引腳含義如下:
A0-Ai:地址輸入線,決定存儲器的容量;
Q0-Q7:雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線;
E:片選信號輸入線;
G:讀選通輸入信號線;
P:編程脈沖輸入線;
VPP:編程電源輸入線;
VCC:工作電源輸入線(常為+5V);
GND/VSS:工作時接地線.
2817A
2864A
常用的EEPROM芯片引腳封裝示意圖
不同容量的EEPROM只是在地址線的數(shù)目和編程信號引腳有一點區(qū)別,各重要的引腳含義如下:
A0-Ai:地址輸入線,決定存儲器的容量;
I/O0- I/O7(D0-D7):雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線;
CE:片選信號輸入線;
OE:讀選通輸入信號線;
WE:讀選通信號輸入線;
VCC:工作電源輸入線(常為+5V);
GND:工作時接地線.
29c256
29c512
常用的FlashROM芯片引腳封裝示意圖
2.程序存儲器擴(kuò)展實例
MCS-51單片機(jī)與27256芯片的接口.
利用EPROM擴(kuò)展一個存儲容量為32KB的程序存儲器
MCS-51單片機(jī)與2864芯片的接口.
由于2864不僅可以存放程序也可以在線寫入數(shù)據(jù),可通過一定的方式來擴(kuò)展一個程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器一體的存儲空間,其容量為8KB.
MCS-51單片機(jī)與27256芯片的接口
27256的基本地址范圍:0000H—7FFFH
P0連接:
74LS373的1D-8D
27256的DQ1-DQ8
PSEN接OE
CE接地
P2連接
27256的A8-A14
MCS-51單片機(jī)與2864芯片的接口
2864的基本地址范圍:0000H—1FFFH
P0連接:
74LS373的1D-8D
27256的DQ1-DQ8
P2連接
27256的A8-A12
PSEN和RD相與接OE,WR接WE,CE接P2.7
讀外部程序存儲器時序
ALE
PSEN
注意:上述時序是在取指令過程中自動產(chǎn)生
一個機(jī)器周期
送地址
取出指令
程序存儲器擴(kuò)展實例思考:
MCS-51單片機(jī)與27256芯片的接口中,為什么片選信號可以直接接地 它的地址范圍還可以是多少
MCS-51單片機(jī)與2864芯片的接口中,EEPROM可以在線寫入數(shù)據(jù),它能否像寫RAM一樣寫入 它的地址范圍還可以是多少
數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展
常用的數(shù)據(jù)存儲器:
靜態(tài)RAM
靜態(tài)RAM在應(yīng)用時存取速度快,使用方便并且價格比較的低廉.但它具有在掉電時,內(nèi)部的數(shù)據(jù)會丟失.典型的有6116,6264,62256等芯片.為了避免掉電數(shù)據(jù)丟失,出現(xiàn)了自動保護(hù)的靜態(tài)RAM,如:DS1225,DS1235.
串行EEPROM
串行EEPROM的與并行的EEPROM特性一樣,只是在數(shù)據(jù)的讀寫使用串行方式.常用的有24Cxx系列(I2C接口)和X25系列(SPI接口)的串行EEPROM.
一,靜態(tài)RAM
不同容量的靜態(tài)RAM只是在地址線的數(shù)目和編程信號引腳有一點區(qū)別,各重要的引腳含義如下:
A0-Ai:地址輸入線,決定存儲器的容量;
I/O0-I/O7:雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線;
CE:片選信號輸入線;
OE:讀選通輸入信號線;
WE:寫選通輸入信號;
VPP:編程電源輸入線;
VCC:工作電源輸入線(常為+5V);
GND:工作時接地線.
6264
62256
常用的靜態(tài)RAM芯片引腳封裝示意圖
二,串行ROM
不同容量的串行ROM存儲容量上有區(qū)別,各重要的引腳含義如下:
A0,A1,A2:芯片的地址輸入線;
SDA:串行數(shù)據(jù)輸入端;
SCL:串行時鐘輸入端;
RESET:復(fù)位信號輸入;
WP:寫保護(hù)輸入端,為低電平時不允許寫數(shù)據(jù);
SCK:串行時鐘輸入端;
SI:串行數(shù)據(jù)輸入端;
VCC:工作電源輸入線(常為+5V);
GND:工作時接地線.
AT24CXX和X25043的芯片引腳封裝示
意圖封裝
AT24Cxx
X25043
三,利用6116擴(kuò)展一個2KB的
數(shù)據(jù)存儲器
在利用6116對MCS-51系列的單片機(jī)進(jìn)行存儲器擴(kuò)展時,基本的連接為:
OE與RD控制相連;
WE與WR控制相連;
CE與P2.7相連;
A0-A7與鎖存器74LS373的Q0-Q7相連;
A8-A10分別與P2.0-P2.2相連;
6116的基本地址范圍:0000H—07FFH.
MCS-51單片機(jī)與6116芯片的接口
6116的基本地址范圍:0000H—07FFH
P0連接:
74LS373的1D-8D
6116的DQ1-DQ8
OE接RD
WR接WD
P2連接片選和
6116的A8-A10
四,利用DS1235擴(kuò)展一個32KB的數(shù)據(jù)存儲器
在利用DS1235對MCS-51系列的單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展時,基本的連接為:
OE與RD控制相連;
WE與WR控制相連;
CE與P2.7相連;
A0-A7與鎖存器74LS373的Q0-Q7相連;
A8-A14分別與P2.0-P2.6相連;
DS1235的基本地址范圍:0000H—7FFFH.
MCS-51單片機(jī)與DS1235芯片的接口
DS1235的基本地址范圍:0000H—7FFFH
P0連接:
74LS373的1D-8D
DS1235的DQ1-DQ8
OE接RD
WR接WD
P2連接片選和
DS1235的A8-A14
DS1235數(shù)據(jù)存儲單元的操作方法
例1:從DS1235的地址單元2000H讀取數(shù)據(jù)到累加器ACC中.
例2:從累加器ACC向DS1235的地址為2000H的單元寫入數(shù)據(jù).
讀取數(shù)據(jù)方法1
READB: MOV DPTR,#2000H
MOVX A,@DPTR
讀取數(shù)據(jù)方法2
READB: MOV P2,#20H
MOV R0,#00H
MOVX A,@R0
寫入方法1
WRITE: MOV DPTR,#2000H
MOVX @DPTR,A
寫入方法2
WRITE: MOV P2,#20H
MOV R0,#00H
MOVX @R0,A
P2口的地址由單片機(jī)自動產(chǎn)生
P2口的地址由P2口以I/O方式產(chǎn)生
P2口的地址由單片機(jī)自動產(chǎn)生
P2口的地址由P2口以I/O方式產(chǎn)生
讀/寫外部數(shù)據(jù)存儲器時序
PSEN
一個機(jī)器周期
ALE
一個機(jī)器周期
RD/WR
訪問ROM,取出MOVX指令
訪問RAM讀/寫數(shù)據(jù)
送地址
[1]
