項(xiàng)目五存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)5.1并行存儲(chǔ)器的擴(kuò)展設(shè)計(jì)“十四五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程/learn/NTVU-1206695819?tid=1474236512#/learn/content項(xiàng)目導(dǎo)讀在日常生活中可以發(fā)現(xiàn)，空調(diào)、熱水器等設(shè)定好溫度后，下次開機(jī)依然是上次設(shè)定的溫度值；打開電視機(jī)時(shí)所看到的依然是上次看的電視頻道。為何這些數(shù)據(jù)不會(huì)改變？因?yàn)閿?shù)據(jù)被保存起來了，被保存在存儲(chǔ)器里。

那么單片機(jī)如何來和這些存儲(chǔ)器連接并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的呢？學(xué)海領(lǐng)航

[嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)技能報(bào)國]近年來，我國科技創(chuàng)新成果不斷取得新突破，“神舟”“天宮”飛得更高，“蛟龍”探海潛得更深，“天眼”望得更遠(yuǎn)，“神威”“天河”算得更快，高鐵馳騁大江南北等，一大批大國重器、中國制造名片享譽(yù)全球，中國科技創(chuàng)新成就引發(fā)了全球矚目和贊譽(yù)。任務(wù)內(nèi)容利用存儲(chǔ)器芯片6264設(shè)計(jì)一個(gè)外部RAM擴(kuò)展系統(tǒng)，并完成數(shù)據(jù)的存取。/previewIndex/1066651學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)不斷苦練內(nèi)功，堅(jiān)持科技創(chuàng)新，在關(guān)鍵核心領(lǐng)域精耕細(xì)作，把核心技術(shù)牢牢掌握在自己手中，提升中國制造品質(zhì)。知識(shí)目標(biāo)

1.了解單片機(jī)三總線接口；2.掌握并行存儲(chǔ)器芯片擴(kuò)展的接口電路設(shè)計(jì)；

3.鞏固C51中存儲(chǔ)類型和存儲(chǔ)區(qū)域的對(duì)應(yīng)關(guān)系；4.掌握C51中絕對(duì)地址的訪問方法。技能目標(biāo)學(xué)會(huì)并行存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)及讀寫程序的編寫。知識(shí)點(diǎn)知識(shí)1

三總線接口及其擴(kuò)展性能知識(shí)2

并行EPROM程序存儲(chǔ)器概述知識(shí)3

單片并行EPROM程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)充知識(shí)4

并行RAM的擴(kuò)展知識(shí)5

C51語言的指針知識(shí)6

C51語言中絕對(duì)地址的訪問知識(shí)7

多片EPROM程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

單片機(jī)通過三總線結(jié)構(gòu)，即地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）、控制總線（CB）,進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。知識(shí)1三總線接口及其擴(kuò)展性能/previewIndex/10666531．地址總線（AB）地址總線用來傳送存儲(chǔ)單元或外部設(shè)備的地址。51單片機(jī)由P0口提供低8位地址線。由于P0口同時(shí)又作為數(shù)據(jù)口，地址數(shù)據(jù)是分時(shí)控制輸出，所以低8位地址必須用鎖存器鎖存。也就是在P0口加一個(gè)鎖存器，鎖存器的輸出就是低8位地址。鎖存器的鎖存控制信號(hào)由單片機(jī)ALE控制信號(hào)提供，在ALE下降沿將低8位地址鎖存。地址總線高8位由P2口直接輸出。P0、P2口在作為地址總線使用時(shí)就不能再用作一般的I/O口，這在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)一定要注意。

地址總線的寬度是16位，其尋址范圍是216=64KB，地址范圍是0000H～FFFFH。知識(shí)1三總線接口及其擴(kuò)展性能2．?dāng)?shù)據(jù)總線（DB）

數(shù)據(jù)總線用來傳送數(shù)據(jù)和指令碼，51單片機(jī)由P0口提供數(shù)據(jù)線，其寬度為8位。3．控制總線（CB）控制線用來傳送各種控制信息。51單片機(jī)用于系統(tǒng)擴(kuò)展的控制線有/WR、/RD、/PSEN、ALE、/EA。

/WR、/RD信號(hào)用于擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫控制。

/PSEN用于擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器的讀控制。ALE的下降沿使P0口輸出的地址鎖存。

/EA用于選擇片內(nèi)或片外程序存儲(chǔ)器。/EA=0時(shí)，只訪問外部程序存儲(chǔ)器；/EA=1時(shí)，系統(tǒng)從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始執(zhí)行程序。知識(shí)1三總線接口及其擴(kuò)展性能

目前程序和數(shù)據(jù)一般保存在單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，早期的單片機(jī)，如8031等，由于內(nèi)部沒有程序存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量小，而需要外部擴(kuò)展。51系列單片機(jī)的地址線是A0-A15，共16根，因此最大外部擴(kuò)展范圍是64KB，程序存儲(chǔ)器一般采用EPROM進(jìn)行擴(kuò)展，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般采用RAM進(jìn)行擴(kuò)展。知識(shí)2并行EPROM程序存儲(chǔ)器概述/previewIndex/1066649EPROM27C16~27C512的芯片引腳配置圖知識(shí)2并行EPROM程序存儲(chǔ)器概述引腳功能：A0~A15：地址線。O0~O7：數(shù)據(jù)線。/CE：芯片片選端。低電平允許芯片工作，高電平時(shí)禁止工作。/OE/Vpp：輸出使能信號(hào)/編程電壓。正常操作時(shí)，低電平允許輸出，通常與單片機(jī)的讀控制信號(hào)相連。編程方式下，此引腳接編程電壓。/PGM：編程脈沖輸入端。知識(shí)2并行EPROM程序存儲(chǔ)器概述注意：（1）地址總線的連接（2）數(shù)據(jù)總線的連接

（3）存儲(chǔ)器片選端的連接（4）/OE端的連接知識(shí)3單片并行EPROM程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)充/previewIndex/1066647注意：（1）地址總線的連接（2）數(shù)據(jù)總線的連接

（3）存儲(chǔ)器片選端的連接（4）/OE、/WE端的連接知識(shí)4并行RAM的擴(kuò)展/previewIndex/1066650片外RAM的讀寫由單片機(jī)的/RD（P3.7）和/WR（P3.6）信號(hào)控制，而片外EPROM的輸出允許/OE端由單片機(jī)的讀選通/PSEN信號(hào)控制。地址空間可以重疊。

下圖為片外擴(kuò)展64KBEPROM和32KBRAM系統(tǒng)。同時(shí)擴(kuò)展EPROM和RAM指針是C語言中一種重要的數(shù)據(jù)類型，合理地使用指針，可以有效地表示數(shù)組等復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，直接處理內(nèi)存地址。KEILC51語言除了支持C語言中的一般指針外，還根據(jù)51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提供了一種新的指針數(shù)據(jù)類型——存儲(chǔ)器指針。KEILC51支持一般指針和存儲(chǔ)器指針。知識(shí)5

C51語言的指針/previewIndex/10666451.一般指針定義格式：

數(shù)據(jù)類型*[存儲(chǔ)區(qū)域]變量名；其中，數(shù)據(jù)類型是指針指向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)類型，存儲(chǔ)區(qū)域是指針本身的存儲(chǔ)區(qū)域，缺省狀態(tài)下則按照編譯器指定的默認(rèn)區(qū)域存放。例1：long*ptr;//定義ptr為一個(gè)指向long型數(shù)據(jù)的指針，而ptr本身則依存儲(chǔ)模式存放例2：char*xdataXptr;//定義Xptr為一個(gè)指向char型數(shù)據(jù)的指針，而Xptr本身則存放xdata區(qū)域中知識(shí)5C51語言的指針2.存儲(chǔ)器指針基于存儲(chǔ)器的指針在說明時(shí)即可以指定指針本身的存儲(chǔ)區(qū)域，也可以指定指針?biāo)赶蜃兞康拇鎯?chǔ)區(qū)域。存儲(chǔ)器指針的定義格式如下：

數(shù)據(jù)類型[存儲(chǔ)區(qū)域1]*[存儲(chǔ)區(qū)域2]變量名；其中：“存儲(chǔ)區(qū)域1”為指針?biāo)赶蜃兞康拇鎯?chǔ)區(qū)域；

“存儲(chǔ)區(qū)域2”為指針本身的存儲(chǔ)區(qū)域。例1：chardata*str; //定義str指向data區(qū)中的char型變量，其本身按默認(rèn)模式存放例2：intxdata*datapow; //定義pow指向xdata區(qū)中的int型變量，本身存放在data區(qū)中知識(shí)5C51語言的指針

KEILC51語言允許在程序中指定變量存儲(chǔ)的絕對(duì)地址，常用的絕對(duì)地址的定義方法有三種：采用關(guān)鍵字“_at_”定義變量的絕對(duì)地址；采用存儲(chǔ)器指針指定變量的絕對(duì)地址；利用頭文件absacc.h中定義的宏來訪問絕對(duì)地址。知識(shí)6

C51語言中絕對(duì)地址的訪問/previewIndex/10666441.采用關(guān)鍵字_at_格式：數(shù)據(jù)類型[存儲(chǔ)區(qū)域]標(biāo)識(shí)符_at_地址常數(shù)其中：“地址常數(shù)”為所定義變量的絕對(duì)地址，它必須位于有效的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)。例1：intxdataFLAG_at_0x8000; //定義int型變量FLAG存儲(chǔ)在片外RAM中，首地址為0x8000使用絕對(duì)變量時(shí)的注意點(diǎn)①絕對(duì)變量必須是全局變量，即只能在函數(shù)外部定義；②絕對(duì)變量不能被初始化；③函數(shù)及bit型變量不能用“_at_”進(jìn)行絕對(duì)地址定位。知識(shí)6

C51語言中絕對(duì)地址的訪問2.采用存儲(chǔ)器指針方法是先定義一個(gè)存儲(chǔ)器指針變量，然后對(duì)該變量賦以指定存儲(chǔ)區(qū)域的絕對(duì)地址值。例1： charxdata*cx_ptr;//定義指向片外RAM中char類型變量的指針

chardata*cd_ptr;//定義指向片內(nèi)RAM中char類型變量的指針

cx_ptr=0x2000;//指針cx_ptr指向片外2000H單元

cd_ptr=0x35; //指針cd_ptr指向片內(nèi)35H單元 *cx_ptr=0xbb; //對(duì)片外2000H單元賦值bbH *cd_ptr=0xaa; //對(duì)片外35H單元賦值aaH知識(shí)6

C51語言中絕對(duì)地址的訪問3．采用頭文件absacc.h中定義的宏在KeilC51中，用“#include<absacc.h>”即可使用其中定義的宏來訪問不同存儲(chǔ)區(qū)域的絕對(duì)地址。包括CBYTE、DBYTE、PBYTE、XBYTE、CWORD、DWORD、PWORD、XWORD，分別對(duì)應(yīng)code、data、pdata、xdata區(qū)的字節(jié)、字變量。例1： XBYTE[0x0002]=0x01; //對(duì)外部RAM的0002H單元賦值為1知識(shí)6C51語言中絕對(duì)地址的訪問

不管是RAM還是EPROM，多片存儲(chǔ)器的擴(kuò)展只需對(duì)片選進(jìn)行處理即可。常用的是線選法和地址譯碼法。

下面以EPROM為例進(jìn)行介紹。知識(shí)7多片EPROM存儲(chǔ)器的擴(kuò)展/previewIndex/10666431．線選法

例：27C16是2K字節(jié)的存儲(chǔ)器，所以它的地址線是A0～A10，共11根，與16根地址線的51單片機(jī)相連，還剩五根高位地址線。這五根高位地址線可以分別用來連接27C16的片選端。這樣最多可接五片27C16。每片都有自己的尋址范圍且地址不會(huì)重疊。如果不需要擴(kuò)展，多余的高位地址線也可以空著不連。知識(shí)7多片EPROM存儲(chǔ)器的擴(kuò)展2．地址譯碼法地址譯碼法只需在線選法的基礎(chǔ)上加譯碼器就可以了，例如利用74LS138擴(kuò)展存儲(chǔ)器芯片時(shí)，最多能接八個(gè)芯片的片選端。74LS138芯片引腳和真值表如下圖所示。知識(shí)7多片EPROM存儲(chǔ)器的擴(kuò)展例：采用27C16擴(kuò)展3片外部程序存儲(chǔ)器，畫出原理圖，寫出各芯片地址范圍。知識(shí)7多片EPROM存儲(chǔ)器的擴(kuò)展知識(shí)7多片EPROM存儲(chǔ)器的擴(kuò)展圖中：27C16（1）的地址范圍是0000H～07FFH；27C16（2）的地址范圍是0800H～0FFFH；27C16（3）的地址范圍是1000H～17FFH。任務(wù)實(shí)施任務(wù)小結(jié)

（1）單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)，包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。其中地址總線的低8位A7～A0由P0口、ALE經(jīng)過鎖存器得到。（2）硬件連接時(shí)，地址線、數(shù)據(jù)線只需一一對(duì)應(yīng)連接即可。（3）控制