单片机的存储器的扩展.pptx

2024/8/22 周四单片机原理及其应用1 单片机系统的扩展是建立在地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）基础上的，这些总线都是并行的，能够理想地匹配CPU的处理速度。任何单片机之外的芯片和硬件资源必须通过总线与单片机相连，才能被单片机有效地管理，成为系统的有机组成部分。MCS-51 单片机对外没有专用的地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB），在进行系统扩展时，首先需要扩展系统的三总线。第8章 单片机的存储器的扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用28.1 单片机系统的三总线的构造MCS-51 单片机三总线构造原理图2024/8/22 周四单片机原理及其应用3 当MCS-51单片机需要扩展外部ROM或外部RAM时，P0口可以提供低八位地址总线和数据总线，P2口提供高八位地址总线，这种情况下，P0和P2就不能再作为I/O使用了。由于P0口的分时复用，MCS-51单片机的地址和数据总线不是分立的。在时序上，P0口在ALE为有效高电平期间，输出低8位地址A7A0，同时，P2口上输出高8位地址A15A8。在ALE为有效低电平时，CPU对A15A0状态指定的单元进行操作，此时，P0口作为数据总线。8.1 单片机系统的三总线的构造2024/8/22 周四单片机原理及其应用4在单片机的片外增加一片地址锁存器，以ALE作为锁存控制信号，当ALE为高电平时，P0口输出地址信息，在ALE出现下跳沿时，把P0 口的地址信息锁存。ALE为低电平期间P0用作数据总线口。8.1 单片机系统的三总线的构造 74LS373作为地址锁存器的电路 2024/8/22 周四单片机原理及其应用58.1 单片机系统的三总线的构造 采用地址寄存器使P0口分时提供的地址和数据信息分离，形成了分立的并行总线：地址总线、数据总线和控制总线，单片机的存储器、并行I/O扩展以及其他部件的扩展都是以此为基础进行的。地址总线（Address Bus，AB）由P0口输出的低8位地址须经地址锁存器（74LS373）锁存，这样，P2口和地址锁存器的8位输出构成了MCS-51的地址总线A15A0.MCS-51单片机的地址总线为16位，它的存储器最大的扩展容量为216，即64K个单元。2024/8/22 周四单片机原理及其应用6数据总线（Data Bus，DB）传送的是数据信息，数据总线是双向的。数据总线用于在单片机与存储器之间、单片机与I/O口之间的数据传送。单片机的数据总线为8位，由P0口提供，数位与P0口之间的对应关系为:8.1 单片机系统的三总线的构造2024/8/22 周四单片机原理及其应用7 控制总线（Control Bus，CB）用来传送控制信号，用来协调单片机系统中各个部件的工作。MCS-51单片机与扩展相关的控制总线如下：（1）ALE用来实现低8位地址的锁存。（2）EA 外部程序存储器选择控制信号。（3）PSEN扩展外部程序存储器读控制信号。（4）WR 扩展的外部数据存储器和外部I/O口的写控制信号，是P3.6的第2功能，单片机输出的信号；（5）RD 扩展的外部数据存储器和外部I/O的读控制信号，是P3.7的第2功能，单片机输出的信号。8.1 单片机系统的三总线的构造2024/8/22 周四单片机原理及其应用88.2 半导体存储器 存储器是计算机的记忆部件。CPU 要执行的程序、要处理的数据及中间结果等都存放在存储器中。存储容量和存取时间是存储器的两项重要指标，它们反映了存储记忆信息的多少与工作速度的快慢。根据读的方式，可分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两大类。2024/8/22 周四单片机原理及其应用9 8.2.1 随机存取存储器 随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）可以多次写入和读出，每次写入后，原来的内容自动消失，被新写入的内容代替；对RAM进行读操作，不会改变RAM存储单元的内容；当电源掉电时，RAM里的内容随即消失。RAM可分为为静态RAM和动态RAM。8.2 半导体存储器2024/8/22 周四单片机原理及其应用10 静态RAM采存取速度快，只要不掉电就可以持续地保持存储内容不变。在单片机应用系统被广泛使用。动态RAM采用MOS晶体管栅电容动态地存储电荷，以实现信息的记忆和存储。存储信息的电容有足够大的存储电荷时表示“1”，无存储电荷时表示“0”。由于电容上的电荷会因电路泄漏而逐渐消失，即使电源不掉电，经过一段时间，动态RAM中的所存储的信息也会丢失。RAM是由若干个单元构成的，RAM内容的存取是以字节为单位的，为了区别各个不同的单元，将每个存储单元赋予一个编号，即存储单元的地址。存储单元是存储信息的最基本单位，不同的单元有不同的地址。在进行读写操作时，可以按照地址访问某个单元。8.2 半导体存储器2024/8/22 周四单片机原理及其应用11 8.2.2 只读存储器 只读存储器（Read Only Memory，ROM），ROM一般用来存储程序和常数。ROM是采用特殊方式写入的，一旦写入，在使用过程中不能随机地修改，只能从其中读出信息。与RAM不同，当电源掉电时，ROM 仍能保持内容不变。在读取该存储单元内容方面，ROM和RAM相似。只读存储器有掩膜ROM、PROM、EPROM、E2PROM（也称EEPROM）、Flash ROM等。它们的区别在于写入信息和擦除存储信息的方式不同。8.2 半导体存储器2024/8/22 周四单片机原理及其应用12 8.3.1 27系列芯片 单片机的程序存储器通常采用只读存储器，使用较多的是EPROM和E2PROM。本节主要介绍EPROM的扩展方法。典型EPROM为27系列芯片，其中27为产品代号，表示芯片存储位的容量（单位：K）。常用的芯片有：2716（2 K8位，2 K个单元，每个单元8位）、2732（4 K8位）、2764（8 K8位）、27128（16 K8位）、27256（32 K8位）和27512（64 K8位）等。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用1327各芯片管脚及其兼容性能8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用14 （一）引脚介绍（以2764为例）：（1）电源线 Vcc（28脚）：工作电源，+5V；GND（14脚）：地；VPP（1脚）：编程电源。当芯片编程时，由该引脚加编程电压，编程电压有以下几种：12.5V，25V，在芯片编程时，应确认芯片的编程电压。在芯片工作在应用系统中时，VPP接+5V。（2）地址线（A12A0）2764的容量为8K个单元，它有13根地址线。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用15 （3）数据线（O7O0）2764的数据线有8根。（4）片选线 CE：片选与芯片编程控制。当芯片工作在应用系统中时，作为芯片的片选信号，低电平有效。（5）控制线 OE：输出控制信号，低电平有效。OE低电平时，2764的输出缓冲器打开，在CE为低电平时，由A12A0指定单元的内容从O7O0输出。PGM：芯片编程控制信号。当芯片编程时，用于引入编程脉冲。当芯片工作在应用系统中时，PGM接5V。NC为未定义引脚，使用时悬空。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用16 （二）工作方式 EPROM一般有5种工作方式，由 、等信号的状态组合来确定。表8.2列出了27系列芯片的工作方式，表中“”代表无此项内容。我们仍然以2764为例来说明EPROM的工作方式。（1）读 当 ，2764被选中，此时，若 、VPP接5V、且 为高电平，由地址线A12A0状态指定单元的内容从O7O0输出。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用172024/8/22 周四单片机原理及其应用18 （2）未选中 时，2764未选中，此时，O7O0输出为高阻状态，2764处于低功耗维持状态。（3）编程 2764的VPP接指定的编程电压（如25V或12.5V）、且 为低电平时，2764处于编程方式，把程序代码写入芯片。写入存储单元的地址由地址线A12A0确定，写入内容从O7O0输入。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用19 （4）编程校验 编程校验是为了检查写入的内容是否正确。VPP保持编程电压、且 为高电平时，按读方式把写入的内容读出。（5）编程禁止 VPP保持编程电压，只要 时，2764处于编程禁止状态，禁止写入程序。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用20 8.3.2 外部程序存储器扩展原理及时序 （一）外部程序存储器扩展使用的控制信号 （1）EA用于片内、片外程序存储器配置，输入信号。当EA=0时，单片机的程序存储器全部为扩展的片外程序存储器；当EA=1 时，单片机的程序存储器可由片内程序存储器和片外程序存储器构成，当访问的空间超过片内程序存储器的地址范围时，单片机的CPU自动从片外程序存储器取指令。（2）ALE用于锁存P0口输出的低8位地址。（3）PSEN 单片机的输出信号，低电平时，单片机从片外程序存储器取指令；在单片机访问片内程序存储器时，该引脚输出高电平。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用21（二）外部程序存储器扩展原理8.3 程序存储器扩展（1）程序存储器全部为外部的程序存储器扩展电路2024/8/22 周四单片机原理及其应用22 8.3 程序存储器扩展（2）保留片内程序存储器的程序存储器扩展电路原理2024/8/22 周四单片机原理及其应用23（三）单片机CPU访问外部程序存储器的时序CPU访问外部程序存储器时，程序计数器PC内容的高8位（PCH）和低8位（PCL）分别从P2和P0口输出。由于PC为16位寄存器，因此，不论是芯片内部的程序存储器还是扩展的外部程序存储器，每个单元的地址必定是16位的。8.3 程序存储器扩展访问外部存储器的时序2024/8/22 周四单片机原理及其应用24 P0口输出的地址信息在ALE的上升沿被输出到地址锁存器的输出端，ALE下降沿时，该地址信息被锁存到地址锁存器的输出端，即低8位地址。然后，P0口由输出方式转换为输入方式，即浮空状态，等待CPU从程序存器中读取指令代码，而P2的输出的高8位地址保持不变。当 变为低电平时，P2口和地址锁存器输出的16位地址指定单元的内容指令代码传送到P0口供CPU读取。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用25 从时序图可以看出，在一个机器周期内，ALE出现两个正脉冲，两个负脉冲，说明CPU 在一个机器周期内可以两次访问外部程序存储器。通常，程序存储器可以选用EPROM和E2PROM。在选用芯片时，除了考虑芯片的存储容量之外，还必须使芯片的读取时间与单片机CPU的时钟匹配。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用26 8.3.3 EPROM 扩展电路（一）单芯片EPROM的扩展 （1）采用2764为8031单片机扩展8K的程序存储器。8031是MCS-51系列单片机中一款片内不含程序存储器的产品，因此，在使用8031单片机时，必须扩展程序存储器。由于芯片中没有程序存储器，8031单片机的程序存储器全部是外部的，因此，必须接地。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用27图8.7 8031单片机扩展8K的程序存储器8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用28 图中地址锁存器选用74LS373。由于系统中只有1片EPROM，它的片选端 接地，使2764始终处于被选中的状态。另外，2764的容量为8K，在电路中仅使用了地址总线的低13位，即A12A0，也就是说，P2口仅有P2.4P2.0被使用了。必须指出的是，虽然P2口剩余的口线没有被2764使用，但是，它们不能再作为I/O口线使用了。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用298.3 程序存储器扩展扩展得到的8K程序存储器的地址范围 由于单片机复位后，程序计数器PC的内容为0000H，对于8031来说，该单元必定位于扩展的外部程序存储器，因此，令“”为0，把上述编码写成十六进制数，我们得到了扩展的外部程序存储器的地址范围是00001FFFH，也就是说，对于扩展的2764的8K个单元，每个单元的地址是唯一的。2024/8/22 周四单片机原理及其应用30（2）采用2764为80C51单片机扩展8K的程序存储器 8.3 程序存储器扩展 80C51是MCS-51系列单片机中一款片内含有4K程序存储器的产品。假设某一应用系统采用80C51单片机，而其程序代码容量大于4K，在保留片内4K程序存储器的基础上，再扩展8K的外部程序存储器，在这种情况下，EA必须接高电平，以使单片机复位后，首先从单片机内部的程序存储器执行程序，内部程序存储器占用了程序存储器地址空间的前4K，即00000FFFH。只有当程序计数器PC内容大于0FFFH时，CPU才会从外部扩展的程序存储器取指令。2024/8/22 周四单片机原理及其应用31保留片内程序存储器的扩展方案80C51单片机扩展8K的程序存储器8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用328.3 程序存储器扩展保留片内程序存储器的扩展方案的单元地址分析2024/8/22 周四单片机原理及其应用33 在保留片内程序存储器的前提下，外部程序存储器的地址如何确定呢？显然，00000FFFH这4K的地址空间已被内部程序存储器占用，外部程序存储器空间不能包含这一地址范围。我们令A13的状态为“1”，A15A14都为0，那么，外部扩展的8K程序存储器地址范围为20003FFFH。当PC内容在00000FFFH范围内时，虽然2764的A13A0的状态给出了单元地址，但是为高电平，CPU不会从2764芯片中取指令的。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用34 实际上，在上图中A15、A14、A13并没有接到2764芯片上，它们与CPU访问2764无关，为了避免与片内的地址冲突，也可以令A15A14A13101，此时，外部程序存储器的地址范围为：A000BFFFH。显然，A15A14A13取不同的状态时，外部程序存储器的地址范围是不同的，这种现象为地址重叠。克服地址重叠现象的方法是采用所有的地址线全译码。8.3 程序存储器扩展地址重叠现象：2024/8/22 周四单片机原理及其应用35采用地址线全译码的扩展电路8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用36（二）多芯片EPROM的扩展 MCS-51单片机扩展多片程序存储器芯片时，程序存储器芯片地址线、数据线和输出控制（）连接与单个芯片的连接是一样的，如何分配存储空间，使扩展的各个存储器芯片之间在使用过程中不发生访问冲突，是多个芯片扩展的关键。在设计时，必须保证各个芯片上的存储单元的地址在应用系统中是互不相同的。（1）必须保证各个芯片不会在同一时刻被CPU选中，（2）在被选中的芯片上的各个存储单元的地址是唯一的。多个芯片的扩展主要解决的问题是保证各个芯片不会在同一时刻被选中，即芯片片选设计。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用37 片选信号的产生方法：（1）采用线选法：通常用扩展时芯片没有使用的高位地址线直接选择芯片。（2）译码器译码法：用扩展时芯片没有使用的高位地址线作为译码器的输入，译码产生片选信号。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用38 （1）2片外部程序存储器的扩展用2片2764为80C51单片机扩展16K的外部程序存储器。8.3 程序存储器扩展80C51单片机扩展16K的外部程序存储器2024/8/22 周四单片机原理及其应用39为了使扩展的程序存储器空间与80C51片内的4KROM不冲突（地址范围：00000FFFH），令P2.51，扩展16K的外部程序存储器地址分配如下（默认为0）：8.3 程序存储器扩展系统的程序存储器空间分配为：片内ROM：00000FFFH；IC2：20003FFFH；IC3：60007FFFH。2024/8/22 周四单片机原理及其应用40 （2）多片外部程序存储器的扩展 译码器译码方法是使用译码器对MCS-51单片机的高位地址进行译码，用译码器的输出作为存储器芯片片选，以实现各扩展芯片片选不会同时有效，避免CPU访问冲突事件的发生。译码器译码方法是单片机扩展时常用的一种方法。常用的译码器芯片有24译码器（74LS139）、38译码器（74LS138）和416译码器（74LS154）。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用411）24译码器74LS139引脚图 74LS139真值表 8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用42 （2）38译码器 8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用4374LS138的功能表8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用44 （3）采用译码器译码产生片选的程序存储器扩展8.3 程序存储器扩展采用4片2764为80C51扩展32K的外部程序存储器2024/8/22 周四单片机原理及其应用45扩展32K的外部程序存储器地址分配如下（默认为0）：8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用46系统中各个芯片的地址范围如下IC3地址范围：00001FFFH；IC4地址范围：20003FFFH；IC5地址范围：40005FFFH；IC6地址范围：60007FFFH；8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用47 扩展32K的外部程序存储器采用全译码方式产生片选信号的电路：8.3 程序存储器扩展 采用译码器译码的方法产生片选时，如果全部的高位地址线都参加译码，称为全译码；如果仅有部分高位地址线参与译码，称为部分译码。2024/8/22 周四单片机原理及其应用48 扩展程序存储器应注意：（1）根据应用系统容量要求选择EPROM 芯片时，应使应用系统电路尽量简化，在满足容量要求时尽可能选择大容量芯片，以减少芯片组合数量。（2）择好EPROM容量后，要选择好能满足应用系统应用环境要求的芯片型号。如最大读取时间、电源容差、工作温度以及老化时间等。（3）通用EPROM 芯片管脚有一定的兼容性，在电路设计时应充分考虑其兼容特点。如2764、27128、27256，可将第26、27 管脚的印刷电路连线设计成易于改接的形式。8.3 程序存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用49 8.4.1 常用静态数据存储器芯片单片机扩展外部数据存储器时，大都采用静态RAM，使用较为方便，不需要考虑刷新的问题。常用的静态数据存储器芯片有：6116（2K8）、6264（8K8）、62256（32K8）等。8.4 数据存储器扩展6116 6264622562024/8/22 周四单片机原理及其应用50 6116 是2Kx8 位静态随机存储器芯片，采用CMOS 工艺制作，单一+5V 电源，额定功耗160mW，典型存取时间为200ns，24个引脚，双列直插式封装。A0A10：11位地址线；共有2048个单元。IO0IO7：8位数据线；CE：片选信号，低电平有效；OE：输出控制。在CE为低电平时，OE为低电平把A0A10所指定的单元的内容从数据线IO0IO7输出。WE：写入控制。在CE为低电平时，WE为低电平把数据线IO0IO7输入的数据写入到A0A10指定的单元。8.4 数据存储器扩展（1）61162024/8/22 周四单片机原理及其应用516116的工作方式8.4 数据存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用52 （2）6264 6264是8K8 位的静态随机存储器芯片，单一+5V 电源，额定功耗200mW，典型存取时间为200ns。28个引脚，双列直插式封装。8.4 数据存储器扩展6264的工作方式2024/8/22 周四单片机原理及其应用53（3）62256 62256是32K8 位的静态随机存储器芯片，单一+5V 电源，28个引脚，双列直插式封装。8.4 数据存储器扩展62256的工作方式2024/8/22 周四单片机原理及其应用54 8.4.2 外部数据存储器的扩展方法及时序8.4 数据存储器扩展单片机扩展外部RAM 的原理图2024/8/22 周四单片机原理及其应用558.4 数据存储器扩展 扩展的外部数据存储器通过地址总线、数据总线和控制总线与MCS-51单片机相连，由P2口提供存储单元地址的高八位、P0口经过锁存器提供地址的低8位，P0口也分时提供双向的数据总线，外部数据存储器的读写由MCS-51单片机的RD（P3.7）和 WR（P3.6）控制。显然，程序存储器与外部数据存储器使用同一地址总线，它们的地址空间是完全重叠的，但由于单片机访问外部程序存储器时，使用PSEN控制对外部程序存储器单元的读取操作，即使程序存储器和数据存储器的单元地址完全相同，也不会造成访问冲突。MCS-51单片机的外部数据存储器的最大寻址空间为64K，即00000FFFFH。由于MCS-51单片机的外部数据存储器和外部I/O口是统一编址的，它们共同占用这一地址空间。2024/8/22 周四单片机原理及其应用56读取外部数据存储器由下列指令实现：MOVX A,DPTR 或 MOVX A,Ri。CPU执行这种指令需要2个机器周期，第1个机器周期CPU从程序存储器中取指令，第2个机器周期CPU执行指令，读取数据存储器的指定单元的内容。在读取周期中，P2口输出外部数据存储器单元地址的高八位（A15A8），P0口输出单元地址的低八位（A7A0）。8.4 数据存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用57 MCS-51单片机读外部数据存储器的时序8.4 数据存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用58 MCS-51 单片机写外部数据操作过程与的读周期类似。外部数据存储器写入操作由下列指令实现：MOVX DPTR,A 或 MOVX Ri,A。8.4 数据存储器扩展MCS-51 单片机写外部数据存储器的时序2024/8/22 周四单片机原理及其应用59 8.4.3 静态RAM扩展电路 （一）单片静态RAM芯片的扩展 （1）采用6264为MCS-51单片机扩展8K外部数据存储器8.4 数据存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用608.4 数据存储器扩展若默认为0，用6264扩展的8K外部数据存储器地址范围是：00001FFFH。8K外部数据存储器地址分析：2024/8/22 周四单片机原理及其应用61 （2）单片机外部RAM的使用 例1 把系统中的0250H单元的内容转存到单片机内部RAM的20H单元。例2 单片机内部RAM的寄存器R3的内容转存到系统中的1000H单元。8.4 数据存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用62采用线选法为80C51扩展24K外部数据存储器的电路 8.4 数据存储器扩展（二）多片静态RAM芯片的扩展 （1）线选法2024/8/22 周四单片机原理及其应用638.4 数据存储器扩展24K外部数据存储器地址分析：2024/8/22 周四单片机原理及其应用64系统的外部数据存储器的24K地址空间分配为：IC3：C000DFFFH；IC4：A000BFFFH；IC5：60007FFFH。线选法的优点是电路连接简单，产生片选信号时不必另加其他逻辑元件，但是，这种方法导致存储器芯片的地址空间是不连续的，不能充分地利用存储空间，扩展的存储器容量有限，8.4 数据存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用65 （2）译码器译码法 8.4 数据存储器扩展采用译码器译码方法为80C51扩展32K外部数据存储器的电路 2024/8/22 周四单片机原理及其应用668.4 数据存储器扩展32K外部数据存储器地址分析：2024/8/22 周四单片机原理及其应用67译码器译码方法采用译码电路把存储器的地址空间划分为若干块，可以扩展多个芯片，并且能充分地利用地址空间，使扩展的存储器地址空间连续，适合于多芯片扩展的复杂系统。在实际扩展外部数据存储器时，根据应用系统容量要求选择静态RAM 芯片时，在满足容量要求时尽可能选择大容量芯片，以减少芯片数量，提高系统的可靠性。8.4 数据存储器扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用68 8.5.1 E2PROM芯片 E2PROM为电擦除可编程的ROM，可以和EPROM芯片一样用于扩展程序存储器。由于这种芯片在应用系统中可以在线改写，并且在断电状态下保持数据不变，也可以用于扩展外部数据存储器，用来存储参数，在智能仪器仪表、控制装置、开发装置中被广泛应用。8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用69 （1）对硬件电路没有特殊要求，操作使用简单；（2）不须设置单独的擦除操作，可在写入的过程中自动擦除。但擦抹时间较长，约需10ms 左右，因此，写入数据时应保证有足够的写入时间。有的E2PROM 芯片设有写入结束标志可供中断或查询。（3）E2PROM芯片有并行总线传输和采用串行数据传送2种类型。串行E2PROM芯片具有体积小、成本低、电路连接简单、占用系统地址线和数据线少的优点，但数据传送速率较低。（4）在应用中，E2PROM芯片可作为程序存储器使用，也可作为数据存储器使用。8.5 E2PROM的使用E2PROM芯片的特点：2024/8/22 周四单片机原理及其应用70 常见的E2PROM典型产品型号（Intel公司）有2816/2816A(2K8)、2817/2817A(2K8)、2864A(8K8)等。2816/2816 A、2817/2817A与2716和6116管脚兼容，2864A与2764和6264管脚兼容。8.5 E2PROM的使用2816/2816A 2817/2817A2864/2864A2024/8/22 周四单片机原理及其应用71E2PROM的主要性能8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用72 （1）2816A 2816A的工作方式除了全片擦除方式外，其他与6116工作方式基本相同。2816A的工作方式8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用73（2）2817A 2817A的工作方式8.5 E2PROM的使用 2817A有3种工作方式，为2817A的准备好与忙状态输出引脚，R/B=1，表示2817A处于空闲状态，R/B=0，表示2817A正在进行写入操作。R/B为漏极开路输出，应用时应加上拉电阻。2024/8/22 周四单片机原理及其应用74当 为高电平时，2817A处于低功耗维持方式，此时，数据总线和 呈高阻状态。2817A的读操作方式与EPROM的读出操作相同。在进行字节写入时，当CPU发出写入命令后，2817A便锁存地址、数据和控制信号，从而启动一次写操作。在写入操作期间，输出低电平，此时2817A的数据总线呈高阻状态，因此，允许CPU在此期间执行其他任务。一旦一次字节写入操作完毕，2817A便将 置为高电平，以此通知CPU可以进行新的读写操作。8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用75 （3）2864A 2864A有4种工作方式。8.5 E2PROM的使用 当CE为高电平时，2864A处于低功耗维持方式，此时，数据总线输出呈高阻状态，其状态与EPROM和SRAM的维持方式相同 2864A的读出方式与EPROM和SRAM的读出方式相同。2024/8/22 周四单片机原理及其应用76 2864A具有2种写入方式：字节写入和页面写入。2864A提供了1个16个单元的页暂存器，并把整个E2PROM存储器阵列以16个单元为1页的格式划分为512页面。页面地址由2864A的地址线A12A4确定，A3A0用来确定页暂存器的16个单元中的被操作单元。页面写入分2步进行：首先，在CPU指令控制下，把数据写入页暂存器，即页装载。然后，2864A在其内部时序管理之下，把页暂存器的内容送入指定的E2PROM单元中，即页面存储。8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用77 进行页装载操作时，对于选中的2864A芯片（），2864A在 的下跳沿锁存CPU提供的地址信息A12A0，在 的上升沿时锁存数据总线的内容。从 的下跳沿开始，用户的写入程序应当在有效的20内向写暂存器写入数据，并按照这个时间要求把数据逐一送入页暂存器。写入页暂存器的过程是重复进行的，直到写完一页的16个单元为止。写入页暂存器的过程相当于给用户的写入程序提供了一个20宽度的窗口时间，写入程序必须保证在这个窗口时间内完成一个字节的写入。8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用78 如果超出窗口时间20而CPU仍然没有写入下一个数据时，2864A将完成本次页装载操作，自动地进入页面存储操作周期。另外，由于2864A的E2PROM是按页配置的，在对页暂存器的每一个完整的装载过程中，2864A地址的高八位A12A4必须保持不变，以保证在本次装载过程是对相同的页操作。2864A的页面存储操作是在页装载操作完成之后，即20的窗口定时时间超出后自动进入的。其全部过程是由内部自动完成的。8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用79 页面存储操作时，首先把选中的页的内容擦除，然后，把页暂存器的内容作为新的数据送入E2PROM指定的页。在页面存储操作过程中，2864A所有的控制信号无效，数据总线呈高阻状态。这样，2864A在页面存储操作时可以使用数据总线传送其他信息。在此期间，如果对2864A执行读出操作，读出内容是最后写入的字节，但是，它的最高位是原来写入字节的最高位的反码，这个反码会一直保留到页面存储操作完成为止。在写入程序中可以通过以该位为标志查询本次页面存储操作是否结束。8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用80 2864A的字节写入方式与2817A相同。实际上，按字节写入操作仅仅把一个字节写入页暂存器，然后进入页面存储操作周期，其内部仍然是按页操作的，但是有效数据为一个字节，其他15个字节的内容的写入为无效的重复操作。8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用81 8.5.2 E2PROM扩展电路 （1）MCS-51单片机与2817A的连接单片机通过查询 的状态来实现对2817A的写入操作。也可以采用延时等待和中断方式。8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用822817A与MCS-51单片机的连接电路8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用83 （2）MCS-51单片机与2864A连接 8.5 E2PROM的使用2864A与MCS-51单片机的连接电路2024/8/22 周四单片机原理及其应用84 由于接高电平，单片机芯片内部的程序存储器保留，当P2.70时，默认P2.61，P2.50，2864A的地址范围为：40005FFFH。在程序设计时可以采用检测写入数据最高位状态的方法，来确定写入操作是否完成。在单片机执行完向页暂存器的写指令后，不断地把最后写入的单元内容与其读出的内容相比较，当二者最高位不同时，重复检测，直到结果一致，表示本次写入操作完成。根据2864A的操作时序，写入程序设计时字节装入页暂存器的窗口时间在3到20的范围内，这样，能够保证2864A在内部时序控制下自动进入下一个窗口时间。8.5 E2PROM的使用2024/8/22 周四单片机原理及其应用85 在实际应用中，有时需要同时扩展程序存储器、数据存储器或者接口电路，如何把程序存储器的64K和外部数据存储器的64K空间分配给系统中的芯片，并使程序存储器芯片之间、数据存储器以及接口芯片之间的地址不发生重叠，避免单片机访问时产生冲突，是单片机硬件系统设计时必须考虑的问题。8.6程序存储器和数据存储器的同时扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用86 （1）采用线选法扩展程序存储器和数据存储器 8.6程序存储器和数据存储器的同时扩展一种采用线选法扩展程序存储器和数据存储器的电路2024/8/22 周四单片机原理及其应用87 当P2.50，P2.61，默认P2.70时，IC3和IC5的地址范围是：40005FFFH；当P2.51，P2.60，默认P2.70时，IC4和IC6的地址范围是：20003FFFH；由于 接高电平，单片机片内ROM占用了00000FFFH的地址空间。如果把 接地，本方案是无效的。接地，意味着单片机的程序存储器全部是外部的，当单片机上电或复位后，（PC）0000H，CPU从0000H单元取指令，此时P2.50、P2.60，IC4和IC6同时选中了，访问冲突发生了。8.6程序存储器和数据存储器的同时扩展2024/8/22 周四单片机原理及其应用88 （2）采用译码器译码方法扩展程序存储器和数据存储器8.6程序存储器和数据存储器的同时扩展一种采用译码器译码方法扩展程序存储器和数据存储器的电路2024/8/22 周四单片机原理及其应用89当P2.70时，译码器74LS139被选中，P2.5和P2.6作为译码器的输入，译码器输出 、和 分别用来作为IC3、IC4、IC5和IC6的片选。这是一种程序存储器和外部数据存储器统一编址的方案，4块芯片上的存储器空间连续，不会产生地址重叠。各个芯片对应的存储空间为 IC3：00001FFFH；IC4：20003FFFH；IC5：40005FFFH；IC6：60007FFFH；8.6程序存储器和数据存储器的同时扩展ENDSO LONG SO LONG!