自动测试技术讲稿-第二章6.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章 智能仪器基本系统的设计,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,自动测试技术,西安电子科技大学机电工程学院,测控工程与仪器系 贺华,第,2,章,自动测试技术,智能仪器基本系统的设计,2.1,仪器中单片机的工作模式与端口特性,2.2,存贮系统的扩展设计,2.3,仪用键盘系统设计,2.4,数据显示系统设计,自动测试技术,第,2,章 智能仪器基本系统的设计,2.2,存贮系统的扩展设计,存贮系统的扩展设计就是要按仪器的功能、规模要求为单片机配接适当的片外存贮器。设计时要根据单片机的性能，对所需扩展的存贮器的容量，工作速度和负载能力等进行必要的估算，然后按实际需要选择存贮器标准器件，再按单片机寻址空间的分配要求设计地址译码电路，完成对扩展存贮系统的总体设计。,下面我们先了解一下各种单片机存贮器的组织形式，片内存贮器的结构与容量，在此基础之上再介绍存贮器的扩展设计方法。,提纲：,2.2.1,各种单片机存贮系统的组织形式,2.2.2,常用存贮器集成芯片,2.2.3,单片机寻址空间的分区设计,2.2.4 51/96,机扩展存贮系统设计,2.2.5 M68HC11,存贮器的扩展设计,2.2.1,各种单片机存贮系统的组织形式,一、,Mcs-51,系列机的存贮系统组织形式,Mcs-51,单片机的存贮器由片内片外两部分组成，按其作用又可分为程序存贮器和数据存贮器两种。程序存贮器一般用,EPROM,来构成，用来存放可执行的程序和命令；数据存贮器一般用,RAM,器件来构成，只能用于存放数据。,程序存贮器用 信号只读，数据存贮器用,/RD,、,/WR,信号进行读写。,二、,8098,存贮系统的组织形式,Mcs-96,系列和,8098,单片机没有程序存贮器和数据存贮器之分，它们的存贮器系统是统一编址的。,采用片内数据、程序存储器，片外数据、程序存储器及,I/O,口统一编址的冯,.,诺依曼结构。,16,条地址线，可寻址范围为,64K,，存贮器系统的组织形式可以用图,2-6,表示。,1,、存储器空间,除,0000H00FFH,以及,1FFEH207F,为专用外空间外，其余空间可由用户自由分配。,（一）存储器空间分配（四个区域）,0000H00FFH,（,256 Byte,）,片内：数据存储器区，由专用寄存器和寄存器阵列两部分构成。,片外：程序存储器区，常被,Intel,公司开发系统使用，用户自然也可使用，但因范围小，使用不方便。,0100H1FFFH(8KB),片外：数据,/,程序存储器区或,I/O,接口，通常建议安排为程序存储器区，这样可以使系统具有与片内,RAM,区相衔接的,8K RAM,空间。,2000H3FFFH(8KB),片内：（,ROM/EPROM,型）：程序存储器,片外：（无,ROM,型）：数据,/,程序存储器或,I/O,口区，,通常建议安排为程序存储器区，特别是,2000H2FFFH,空间，,因为：,（,1,）,2000H207FH,为特殊存储空。,（,2,）,单片机复位后，总是从,2080H,开始执行程序。,4000H0FFFFH(46KB),片外：数据,/,程序存储器或做,I/O,口区。,（二）内部,RAM,空间（,00H0FFH,）,（,1,）、专用寄存器（,00H17H,，共,24,字节）：,每一地址均有两个单元，一个供读操作，一个供写操作，且功能不同。,R0,：（零存储器）读出值为零，对其写并不会改变它的值在零存储器寻址方式（变址寻址的一种）中，做零基值用。在计算和比较操作中做零常数用。,AD_RESULT,：（,A/D,结果寄存器）存放,10 bit A/D,转换结果。只能按字节分两次读取。,AD_COMMAND,：（,A/D,命令寄存器）决定,A/D,转换器的工作方式（通道选择与启动方法）,HSI_MODE,：（高速输入口方式寄存器）记录高速输入口,HSI,的触发方式。,HSI_TIME,：（高速输入口时间寄存器）记录高速输入口发生输入的时间。只能按字节读出。,HSI_STATUS,：（高速输入口状态寄存器）说明在,HSI_TIME,记录的时刻，哪些,HSI,引脚发生了事件，以及它们当前的状态。,HSO_TIME,：（高速输出口时间寄存器）存放高速输出口产生输出的时间。只能按字写入。,HSO_COMMAND,：（高速输出口命令寄存器）规定相对,HSO_TIME,所存放的时刻将发生什么内容的事件。,SBUF,（,RX,）：（串行口接收缓冲器）存放刚从串行口接收到的数据。,SBUF,（,TX,）：（串行口发送缓冲器）存放准备从串行口送出的数据。,INT_MASK,：（中断屏蔽寄存器）对八个中断类型分别允许或禁止中断。,INT_PENDING,：（中断悬挂寄存器）对八个中断类型发出的中断请求信号分别进行登记。,TIMER1,：（定时器,1,寄存器）存放定时器,1,当前的时间值。只能按字读出。,TIMER2,：（定时器,2,寄存器）存放定时器,2,当前的时间值。只能按字读出。,WATCHDOG,：（监视定时寄存器）用于监视运行中的软件是否正常。用特殊的命令字启动，运行软件必须在,64K,状态周期内进行一次复位，若软件故障未及时使其复位，则产生自动的复位信号，以便重新初始化，脱离故障状态。,BAUD_RATE,：（波特率寄存器）规定数据串行通信所用的波频率。,IOPORT0,：存放,P0,口各引脚的电平状态，,P0,为输出口。,IOPORT1,：存放,P1,口输入,/,输出的数据，仅,68,脚芯片有此口。,IOPORT2,：存放,P2,口输入,/,输出的数据。,SP_STAT串行口状态寄存器）反映串行接口当前的工作状态。,SP_CON,：（串行口控制寄存器）设置串行接口的工作方式。,IOS0,：（,I/O,状态寄存器,0,）记载,HSO,部件的当前状态，可供查询。,IOC0,：（,I/O,控制寄存器,0,）控制,HSI,引脚的替换功能，并对定时器,2,的复位源和时钟源作出选择。,IOS1,：（,I/O,状态寄存器,1,）存放软件定时器，定时器,1,和,2,以及高速输入口的状态信息。可供查询。,IOC1,：（,I/O,控制寄存器,1,）控制,P2,口引脚的复用功能及定时器和,HSI,的中断等。,PWM_CONTROL,：（脉冲调制控制寄存器）设置,PWM,波的脉冲宽度。,几点说明：,标有“保留”字样的地址空间，不应对其做相应的操作，以免出现不希望的结果。如对地址,0BH,、,0CH,、,0DH,进行写操作，会破坏,TIME1,、,TIME2,的内容。,按字操作的寄存器地址取其低字节（偶数）地址。高字节地址为对应偶数单元加,1,。,HSI_TIME,、,HSO_TIME,、,TIMER1,、,TIMER2,只能按字操作。其他,SFR,只能按字节操作。,乘法和除法指令中的源操作数和目的操作数不能是可写的,SFR,。,对于变址或间接寻址指令，所有,SFR,都不能作变址或间接寻址寄存器使用。,(2),、寄存器阵列：（,18H0FFH,，共,232,字节）,18H19H,：用做堆栈指针，若系统不设堆栈，则可按通用寄存器使用。,1AH0EFH,：通用寄存器，可按字节、字、双字存取。,0F0H0FFH,：可掉电保护的通用寄存器区。若希望在断电期间保持这些单元的内容有效，只需在,V,PD,的引脚加上,50.5V,的备用电压。不过应注意，正常运行时，,V,PD,就应和,Vcc,同时供电。,寄存器阵列中的,232,个寄存器，每个都可以做为累加器使用。,几点说明：,寄存器阵列中的,232,个寄存器，每个都可以做为累加器使用。,堆栈是向下（向低地址方向）生成的，,SP,指向实项。,PUSH,先减后进，,POP,先出后加。,相邻两单元可构成一个字，且低字节必须是偶数。字的地址用低字节地址表示。相邻四单元可以构成双字。且低字节地址必须是,4,的倍数（指十进制）。双字的地址用低字节地址表示。,内部,RAM,空间（,00H0FFH,）,(,三,),特殊的存储器空间（,1FFEH207FH,）,1FFEH1FFFH,：这两个单元分别被定义为,P3,和,P4,口的寄存器，当单片机外接存储器时，,P3,和,P4,口被用做地址,/,数据总线,AP0AP15,，不能再做,I/O,口用。此时可利用该两单元的地址作为按存储器配置的,P3,口和,P4,口的映射地址。进行,P3,和,P4,口的重构。若不拟进行,P3,和,P4,口的重构，则此两单元也和其他一般存储器单元一样使用。,2000H2011H,：该,18,个单元构成九个中断矢量，用于存放中断服务程序入口地址。规则为：偶地址存放入口地址的低字节，奇地址（偶地址,+1,）存放入口地址的高字节。其中第九个中断矢量为开发系统专用，用户不能使用。,2018H,：芯片配置字节（,CCB,）当系统复位且只有当系统复位时，其内容被装载到芯片配置寄存器（,CCR,）中，用以系统的配置。,201AH201BH,：自身跳转指令代码（,27FEH,），主要是提供给,EPROM,型芯片编程用。,2020H202FH,：该,16,字节的,128,位密码，是配合,ROM,加密用的。,2000H207FH,：空间范围内所有未提及的地址单元均为,Intel,公司开发所用的保留单元。除,2019H,单元写入,20H,，,201CH,单元写入,201CH,？外，其余保留单元均写入,0FFH,以保证和今后的新产品的兼容性。,系统的配置,芯片配置寄存器,CCR,用来存放有关对总线运行方式的配置信息。它是一个特殊的专门寄存器，不属于内部,RAM,中的专用寄存器。在系统工作过程中，无法对其进行访问和改写其内容。,在存储空间中，有一个特殊的单元，称为芯片配置字节（,CCB,），地址为,2018H,。在进行用户存储空间分配时，该单元应属于程序存储器区，对系统的配置信息事先编程于其中，当系统复位时,CCB,的内容被自动写入,CCR,，且所写内容直至下次复位前不可改变。系统每个总线周期都读一次,CCR,。,每次复位后，,CCR,的内容可来自以下三个地方的其中之一：,1,EA,=0,，来自片外程序存储器的,2018H,单元。,2,EA,=1,，来自片内程序存储器的,2018H,单元。,3,EA,接至,12.5V,，即在编程时，来自称之为,PCCB,（编程芯片配置字节）的单独非存储器映像单元。,8096H CCR,各数据位定义如下：,D0,：保留位（为与将来器件兼容，应设置为,1,）,D1,：数据总线宽度选择，置,1,选,16,位，置,0,选,8,位。,D2,：写选通方式选择，置,1,选,WR,和,BHE,，置,0,选,WRH,和,WRLD3,：地址有效选通信号选择，置,1,选,ALE,，置,0,选,ADV,。,D4,（,IRC0,）和,D5,（,IRC1,）：内部就绪控制方式。,D6,（,SEC0,）和,D7,（,SEC1,）：程序加密方式。,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,8098,的,CCR,各数据位定义情况如下：,D0,：保留位（为了与将来的器件相兼容，应设置为,1,）,D1,：数据总线宽度选择，只可置,0,选,8,位。,D2,：写选通方式，置,1,选标准写方式，置,0,选窄写方式。,D3,：地址有效选通信号选择，置,1,选,ALE,，置,0,选,ADV,。,D4,（,IRC0,）和,D5,（,IRC1,）：内部就绪控制方式。,D6,（,SEC0,）和,D7,（,SEC1,）：程序加密方式。,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,表,1.3,内部就绪控制,IRC1(CCR.5),IRC0(CCR.4),说 明,0,0,等待,1,个状态周期,0,1,等待个,2,状态周期,1,0,等待个,3,状态周期,1,1,闭锁等待状态（不等待）,表,1.4,程序保护方式,SEC1(CCR.7),SEC2(CCR.7),说 明,0,0,读和写保护,0,1,写保护,1,0,读保护,1,1,不保护,因此，在进行仪器系统设计时，一定要事前对,2018H,各位进行方式设定。,例如要求,8098,仪器系统的总线设为,8,位宽，采用标准总线控制方式，就绪控制设置插入一个等待状态，则,CCR,的控制字应为,8DH,。,系统的复位,所谓复位，就是要让单片机在正式工作前进入一种特定的状态，以此为起点，随后的工作情况才能是正常和可靠的。,复位信号,在电源电压,Vcc,和振荡器均处于稳定状态的情况下，使,RESET,引脚拉低至少两个状态周期以上。随后在将其拉高。单片机便会进入持续时间为,10,个状态周期的复位过程。在该过程中完成以下工作：,（,1,）使片内一些寄存器初始化，,PSW,清零。,（,2,）把,2018H,单元（芯片配置字节,CCB,）的内容装载到芯片配置寄存器,CCR,中。,（,3,）程序计数器,PC,被赋值为,2080H,。,随后单片机开始从,2080H,单元执行程序，进入正常工作状态。,2.2.2,常用存贮器集成芯片,由于各种单片机片内存贮器的容量总是有限的，特别是片内无,EPROM,芯片，因此仪器设计中经常要求进行存贮器的扩展设计。这样，扩展存贮系统也就成为绝大多数智能仪器基本系统的重要组成部分。,被用作扩展存贮器的存贮器件有两类：一类是只读存贮器，用来存放仪器的功能程序和监控程序及,些必要的数据表，能长期保存掉电不丢失,容量较大；另一类是随机存贮器，只用来存放一些临时的测量数据或中间结果，不要求长久保存，一般容量较小。,EPROM,EPROM,（,Erasable Programmable ROM,，可擦除可编程,ROM,）芯片可重复擦除和写入，解决了,PROM,芯片只能写入一次的弊端。,EPROM,芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的,集成电路,，紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到,EPROM,擦除器。,EPROM,内资料的写入要用专用的编程器，并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程,电压,（,VPP=1224V,，随不同的芯片型号而定）。,EPROM,的型号是以,27,开头的，包括低功耗的,COMS,器件,27Cxxx,，如：,27C32,、,27C64,、,27C128,、,27C512,。,如,27C020(8*256K),是一片,2M Bits,容量,的,EPROM,芯片。,EPROM,芯片在写入资料后，还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住，以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。,EPROM,芯片在空白状态时（用紫外光线擦除后），内部的每一个,存储单元,的数据都为,1,（高电平）。,EEPROM,EEPROM,（电可擦写可编程,只读存储器,）是可用户更改的只读存储器（,ROM,），其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程（重写）。不像,EPROM,芯片，,EEPROM,不需从,计算机,中取出即可修改。在一个,EEPROM,中，当计算机在使用的时候是可频繁地重编程的。,EEPROM,的一种特殊形式是,闪存,，其应用通常是个人电脑中的,电压,来擦写和重编程。,EEPROM,一般用于,即插即用,（,Plug&Play,）。,常用在接口卡中，用来存放硬件设置数据。,也常用在防止,软件,非法拷贝的,硬件锁,上面。,实际中,EEPROM,集成器件有,28,系列。,表,2-9,常用存贮器芯片的特性,FLASH,存储器,又称闪存，它结合了,ROM,和,RAM,的长处，不仅具备电子可擦除可编程（,EEPROM,）的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据（,NVRAM,的优势），,U,盘和,MP3,里用的就是这种存储器。在过去的,20,年里，嵌入式系统一直使用,ROM,（,EPROM,）作为它们的存储设备，然而近年来,Flash,全面代替了,ROM,（,EPROM,）在嵌入式系统中的地位，用作存储,Bootloader,以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用（,U,盘）。,目前,Flash,主要有两种,NOR Flash,和,NADN Flash,。,NOR Flash,的读取和我们常见的,SDRAM,的读取是一样，用户可以直接运行装载在,NOR FLASH,里面的代码，这样可以减少,SRAM,的容量从而节约了成本。,NAND Flash,没有采取内存的随机读取技术，它的读取是以一次读取一块的形式来进行的，通常是一次读取,512,个字节，采用这种技术的,Flash,比较廉价。用户不能直接运行,NAND Flash,上的代码，因此好多使用,NAND Flash,的开发板除了使用,NAND,Flah,以外，还作上了一块小的,NOR Flash,来运行启动代码。一般小容量的用,NOR Flash,，因为其读取速度快，多用来存储操作系统等重要信息，而大容量的用,NAND FLASH,，最常见的,NAND FLASH,应用是嵌入式系统采用的,DOC,（,Disk On Chip,）和我们通常用的,闪盘,，可以在线擦除。目前市面上的,FLASH,主要来自,Intel,，,AMD,，,Fujitsu,和,Toshiba,，而生产,NAND Flash,的主要厂家有,Samsung,和,Toshiba,。,RAM,（随机存取存储器）,RAM,（随机存取存储器）,RAM-random access memory,随机存储器。存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。,按照存储信息的不同，随机存储器又分为静态随机存储器（,Static RAM,SRAM),和动态随机存储器（,Dynamic RAM,DRAM),。,SRAM,：静态,RAM,SRAM,（,Static Random Access Memory,，静态随机存储器），它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。优点：速度快，不必配合内存刷新电路，可提高整体的工作效率。缺点：集成度低，功耗较大，相同的容量体积较大，而且价格较高，少量用于关键性系统以提高效率。,DRAM,：动态,RAM,DRAM,（,Dynamic Random Access Memory,，动态随机存储器）是最为常见的系统内存。,DRAM,只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，,DRAM,使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新（,refresh,）一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。,SDRAM,：同步动态,RAM,SDRAM,：（,Synchronous Dynamic Random Access Memory,，同步动态随机存取存储器），为,DRAM,的一种，同步是指,Memory,工作需要同步时钟，内部命令的发送与数据的传输都以时钟为基准；动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失；随机是指数据不是线性依次存储，而是由指定地址进行数据读写。,存储单元结构不同导致了,RAM,容量的不同。一个,DRAM,存储单元大约需要一个晶体管和一个电容（不包括行读出放大器等），而一个,SRAM,存储单元大约需要六个晶体管。,DRAM,和,SDRAM,由于实现工艺问题，容量较,SRAM,大，但是读写速度不如,SRAM,。一个是静态的，一个是动态的静态的是用的双稳态触发器来保存信息，而动态的是用电子，要不时的刷新来保持。,静态,RAM,是靠双稳态触发器来记忆信息的；动态,RAM,是靠,MOS,电路中的栅极电容来记忆信息的。由于电容上的电荷超过一定时间时（大约,2ms,），会泄漏，其存储的信息会自动丢失，需要定时给与补充，所以动态,RAM,需要设置刷新电路。但动态,RAM,比静态,RAM,集成度高、功耗低，从而成本也低，适于作大容量存储器。,SRAM,其实是一种非常重要的存储器，它的用途广泛。,SRAM,的速度非常快，在快速读取和刷新时能够保持数据完整性。,SRAM,内部采用的是双稳态电路的形式来存储数据。所以,SRAM,的电路结构非常复杂。制造相同容量的,SRAM,比,DRAM,的成本高的多。正因为如此，才使其发展受到了限制。,因此目前,SRAM,基本上只用于,CPU,内部的一级缓存以及内置的二级缓存，仅有少量的网络服务器以及路由器上能够使用,SRAM,。,所以主内存通常采用动态,RAM,，而高速缓冲存储器（,Cache,）则使用静态,RAM,。另外，内存还应用于显卡、声卡及,CMOS,等设备中，用于充当设备缓存或保存固定的程序及数据。,DPRAM,：双端口,RAM,DPRAM,（,Dual Port Random Access Memory,，双端口随机存储器）是常见的共享式多端口存储器，双口,RAM,最大的特点是存储数据共享。一个,DPRAM,存储器配备两套独立的地址、数据和控制线，允许两个独立的,CPU,或控制器同时异步地访问存储单元。因为数据共享，就必须存在访问仲裁控制。内部仲裁逻辑控制提供以下功能：对同一地址单元访问的时序控制；存储单元数据块的访问权限分配；信令交换逻辑（例如中断信号）等。,FRAM,：铁电体,RAM,FRAM,（,Ferroelectric Random Access Memory,，铁电体存储器），其将,ROM,的非易失性数据存储特性和,RAM,的无限次读写、高速读写以及低功耗等优势结合在一起。,FRAM,产品包括各种接口和多种密度，像工业标准的串行和并行接口，工业标准的封装类型，以及,4Kbit,、,16Kbit,、,64Kbit,、,256Kbit,和,1Mbit,等密度。,FRAM,提供一种与,RAM,一致的性能，但又有与,ROM,一样的非易失性。,FRAM,克服以上二种记忆体的缺陷并合并它们的优点，它是全新创造的产品，一个非易失性随机存取储存器。,高访问速度,现代的随机存取存储器几乎是所有访问设备中写入和读取速度最快的，取存延迟也和其他涉及机械运作的存储设备相比，也显得微不足道。,DRAM,需要刷新,现代的随机存取存储器依赖电容器存储数据。电容器充满电后代表,1(,二进制,),，未充电的代表,0,。由于电容器或多或少有漏电的情形，若不作特别处理，数据会渐渐随时间流失。刷新是指定期读取电容器的状态，然后按照原来的状态重新为电容器充电，弥补流失了的电荷。需要刷新正好解释了随机存取存储器的易失性。,对静电敏感,正如其他精细的集成电路，随机存取存储器对环境的静电荷非常敏感。静电会干扰存储器内电容器的电荷，引致数据流失，甚至烧坏电路。故此触碰随机存取存储器前，应先用手触摸金属接地。,与,SRAM,相比，,DRAM,具有集成度高、功耗低、价格低等优点，但因为其需要刷新电路，与,CPU,进行联接时比,SRAM,复杂。,静态,RAM,虽然集成度低、功耗高、但由于和,CPU,的接口电路简单，在单片机系统中被广泛采用。,SRAM,在单片机系统中主要用作数据存储器，常见的芯片有,6116,、,6264,、,628128,等。,表,2-9,常用存贮器芯片的特性,存储器的主要参数,存储器的主要性能参数有三个，即存储容量、存取周期和功耗。,（,1,）存储容量。,存储器是由许多存储单元组成，每个存储单元又由若干存储元组成，每个存储元存放,1,位二进制代码。存储容量是表示存储器存放信息量的指标。存储容量越大，所能存储的信息就越多。一个存储器芯片的容量常用有多少个存储单元以及每个存储单元可存放多少位二进制数来表示。例如，某存储器芯片有,1024,个单元，每个存储单元可存放,4,位二进制数，则常以,10244,表示该存储器芯片的容量。容量的单位用,K,表示，,1K,即表示,1024,（,210,）个存储单元，这样，上述存储器芯片的容量便可记作,1K4,。在单片机系统中，存取数据时常以字节（,Byte,）为单位，一个字节规定由,8,个二进制位组成，因此，单片机中的数据存储器一般情况下每个单元都是由,8,个存储元组成，表示存储器容量时更常见的是,KB,。,存储器的主要参数,（,2,）存取周期。,存储器从接收到寻找存储单元的地址码开始，到它取出或存入数据所需要的时间，称为存取周期，这是用以表示存储器工作速度的重要指标。,MOS,型存储器的存取周期约为,100300ns,。,（,3,）功耗。,每个存储器芯片的功率称为功耗，单位为,mW,芯片。功耗又分为工作功耗和维持功耗维持功耗是存储器未选通时，处于低功耗、高输出阻抗、后备状态下时的功耗，芯片被选通后，它能自动进入读写工作状态，对,DRAM,而言，维持功耗要比工作功耗小,12,个数量级。有时功耗的单位为,W,b(,每存储位的功耗,),。,2.2.3,单片机寻址空间的分区设计,实际中多数单片机仪器系统的寻址空间为,64 K,。为了有效利用这个空间，使仪器系统的各个组成部件能各就各位，在进行仪器系统电路设计时一般都要对单片机的寻址空间进行区间划分。,扩展存贮器件,:EPROM,、,EEPROM,、,SRAM,等存储器件,I,/O,器件：可编程并行接口器件、,ADC,器件、,DAC,器件、键盘、显示模块等等,考虑到扩展存贮器件占用的寻址空间最大，区间划分首先要满足扩展存贮器空间的需要，也即要以存贮器空间的大小为依据。,常用存贮器件的容量有,4K,32K,等多种形式，因此区间的划分可按,4K,、,8K,、,16K,等多种形式进行。,常用的译码器有,74LS138(3-8),、,74LS139(2-4),、,74LS154(4-16),一、区间为,4KB,的分区设计,二、区间为,8KB,的分区设计,三、地址可配置的地址译码电路,2.2.4,51,96,机扩展存贮系统设计实例,一、程序存贮器的扩展设计,寻址空间划分之后就可以进行存贮器的扩展设计了。单片机仪器中的程序存贮器常用,2732,、,2764,、,27128,、,27256,等,EPROM,器件来构成。,1,、用,2732,设计的程序存贮器,(1)2732,的引脚功能。,2732 EPROM,存贮器容量为,4K,字节，有,12,位地址线，它的封装引脚及功能表如图,2-12,所示。,图,2-12 2732,封装及引脚功能,(2)2732,与,8031,的接口方法。,(3)2732,与,8098,的接口方法。如果主机是,8098,，由于它的复位向量地址为,2080H,，这样，,2732(I),中的存贮单元就可以从,2000H,开始编址，寻址范围成为,2000H,2FFFH,。相应地，,8098,的复位处理程序要从,2080H,单元开始存放。另外，,8098,实行程序,/,数据存贮统一编址工作方式，它没有设置,/PSEN,只读线，要用,/RD,线与,2732,的,/OE,端相连。其它引脚的连接方法与,8031,相同。,2,、用,2764,设计的程序存贮器,(1)2764,的引脚功能。,2764EPROM,存贮容量为,8K,字节，拥有,13,条地址线,A12,A0,，它的封装引脚及其功能表如图,2-14,所示。,(2)2764,的接口方法。,3,、用,27128,27512,设计的程序存贮器,27128,27512 EPROM,存贮容量为,(16,64)K,字节、拥有,14,16,条地址线，其封装引脚和功能表如图,2-16,所示。可以看出，,27128,27512,在引脚结构和功能上与,2764,相比除分别多了,1,、,2,、,3,条地址线和编程线配置稍有不同外，其它都是相同的。因此它们与单片机的接口设计方法与,2764,是一样的。,采用,EEPROM,器件进行存贮系统扩展设计时，设计方法与,EPROM,电路相同。,由于,EEPROM,采用电擦除方式，在实际使用时对它的写输入端,(/WR),状态要加以特别注意。在只读状态时，最好将,/WR,端与实际写信号输入线断开，用一只电阻将它接在,+5V,上并要加以滤波。在需要编程改写其内容时才将实际写信号接到,/WR,端上。,二、数据存贮器的扩展设计,常见的,RAM,器件有,6116容量,2K,字节,)6264(,容量,3K,字节,),、,62256(,容量,32K,字节,),三种。,1,、,6116,存贮器接口设计,(1)6116,的引脚功能。,6116,是小型智能仪器中常用的,RAM,器件之一。它的存贮容量为,2K,字节，,24,引脚封装，有,11,条地址线，,8,条数据线。芯片引脚功能如图,2-17,所示：,图,2-17 6116RAM,的功能,(2)6116,的接口方法。,(a)RAM 6116,的接口电路,(b),分区空间的再分配,一般来讲，,RAM,器件的使用和单片机的性能有关，如,8031,、,8751,和,80c552,等单片机，它们对存贮器中程序和数据的读出方式是不同的。,当,RAM,的,/OE,端与单片机,/RD,线相连时，单片机只能从,RAM,读取非执行数据，,RAM,器件只作数据存贮器用。,当,RAM,的,/OE,端与单片机的,/PSEN,相连时，单片机可从中读取可执行的程序，,RAM,器件只作程序存贮器用。,若要求两种功能兼有，则,/OE,信号的逻辑值应能满足：,/OE=/RD /PSEN,。,(c)51,机双工读,2,、,6264,62256,存贮器接口设计,6264,是一种,8K,字节的,RAM,器件，有,13,条地址线，采用,28,脚封装，其引脚和功能如图,2-19,所示，图中同时画出了,62256,的引脚图。,上述讨论的设计方法同样适用,CMOS,的,80c31,和,80c552,机种，不过所有接口器件最好采用,74HCxxx,型的，,EPROM,存贮器也应采用,27Cxxx,型的，,RAM,器件要用低功耗型的。具体连接方法与上述相同。,2.2.5 M68HC11,存贮器的扩展设计,大纲不做要求，自学,第二章6结束,同学们再见,