单片机数据存储器RAM的扩展实例

单片机数据存储器RAM的扩展实例
RAM 是用来存放各种数据的，MCS-51 系列8 位单片机内部有128 B RAM 存储器，CPU 对内部RAM 具有丰富的操作指令。

但是，当单片机用于实时数
据采集或处理大批量数据时，仅靠片内提供的RAM 是远远不够的。

此时，我
们可以利用单片机的扩展功能，扩展外部数据存储器。

常用的外部数据存储器有静态RAM(Static Random Access MemorySRAM)和动态RAM(Dynamic Random Access MemoryDRAM)两种。

前者读/写速度高，一般都是8 位宽度，易于扩展，且大多数与相同容量的EPROM 引脚兼容，有
利于印刷板电路设计，使用方便;缺点是集成度低，成本高，功耗大。

后者集成
度高，成本低，功耗相对较低;缺点是需要增加一个刷新电路，附加另外的成本。

MCS-51 单片机扩展片外数据存储器的地址线也是由P0 口和P2 口提供的，
因此最大寻址范围为64 KB(0000H～FFFFH)。

一般情况下，SRAM 用于仅需要小于64 KB 数据存储器的小系统，DRAM 经常用于需要大于64 KB 的大系统。

实例：在一单片机应用系统中扩展2 KB 静态RAM。

芯片选择
单片机扩展数据存储器常用的静态RAM 芯片有6116(2K 乘以8 位)、
6264(8K 乘以8 位)、62256(32K 乘以8 位)等。

根据题目容量的要求，我们选用SRAM 6116。

6116 的管脚与EPROM 2716 管脚兼容，管脚如图所示
硬件电路。

STC单片机内部扩展RAM的应用作者：郭天祥来源：原创更新时间：2008-11-27 21:19:35 浏览次数：5803RAM是用来在程序运行中存放随机变量的数据空间，51单片机默认的内部RAM只有128字节，52单片机增加至256字节，STC89C52增加到512字节，STC89C54、55、58、516等增加到1280字节，对于编程者来说，一个芯片的RAM越多，写起程序来就越容易得心应手，不会总考虑RAM不够用而担心这担心那，连过多的变量都不敢定义。

在前面我们写程序时曾讲到过，如果定义一个变量后，不对这个变量进行初始化，这个变量默认的初值就是0，其实这个结论是需要一定的条件的，在用KEIL编写程序时，总程序中所有变量占用的字节之和小于128字节，并且存储器模式为small模式的前提下，对定义的变量不进行初始化时，编译器会默认将变量值设定为0。

一旦程序中的总变量超过128字节，必须对所有变量进行初始化，否则，没有被初始化的变量默认值将是不确定的。

当变量总和超过128字节时，必须还要在编译器中重新设定存储器的存储模式，存储器模式一共有3种，分别为small、compact和large模式，在KEIL编译器中有选项可进行选择，选项表如图4.4.1所示。

它决定了没有明确指定存储类型的变量、函数参数等数据的默认存储区域。

如果在某些函数中需要使用非默认的存储模式，也可以使用关健字直接说明。

下面对这三种模式分别做介绍。

1. small模式small模式中，所有缺省变量参数均装入单片机内部128字节RAM中，当定义类似如：uchar a; float b;等变量时，这些变量都装入内部128字节RAM中。

使用该模式的优点是访问速度快，缺点是空间有限，而且是对堆栈的空间分配比较少，难以把握，碰到需要递归调用的时候需要小心。

所以这种模式只适用于小程序。

2. compact模式compact模式中，所有缺省变量均位于单片机内部256字节RAM中，和在small模式中使用关健字pdata 来定义变量的效果相同，如：uchar pdata a[100];在该种模式下，程序总变量不得超过256字节，对于只有128字节的单片机，使用此模式定义变量超过128字节时，程序将出错。

典型外部ROM和RAM器件的使用实例详解来源：开拓电子（）录入： autumn1 实例功能在很多应用场合，51单片机自身的存储器和I/O口资源不能满足系统设计的需要，这时就要进行系统扩展。

在本例中，将结合片外ROM和片外RAM的典型芯片的应用，说明如何扩展单片机的数据存储器和程序存储器。

本例中3个功能模块描述如下：∙单片机系统：扩展单片机的存储器，实现片外存储器的访问。

∙外围电路：分为3个内容。

首先是用地址锁存器完成单片机系统总线的扩展，其次是扩展片外ROM器件2764,第三是扩展片外RAM6264.∙C51程序：用C51完成对片外存储器的读写。

本例目的在于希望keiltop读者在读完本例后，能完成相关的电路设计。

∙器件原理本实例中将首先介绍单片机的三总线概念和形成，随后介绍单片机弦叫线的扩展。

在单片机系统扩展时，引入片外典型存储器件，最后给出典型片外ROM和RAM的电路连接和使用方法。

2.1单片机的三总线(1)什么是单片机的三总线？单片机三总线指数据线、地址线和控制线。

单片机CPU所要处理的就是这3种不同的总线信号。

数据线：数据总线用来传送指令和数据信息。

P0口兼做数据总线DB0~DB7.地址线：用来指定数据存储单元的志趣分配信号线。

在8051系列中，提供了引脚ALE,在ALE为有效高电平，在P0口上输出的是地址信息，A7-A0。

另外，P2口可以用于输出地址高8位的A15~A8,所以对外16位地址总线由P2和P0锁存器构成。

控制线：8051系列中引脚输出控制线，如读写信号线、PSEN、ALE以及输入控制信号线，如EA、TST、T0、T1等构成了外部的控制总线。

(2)如何实现外部总线的扩展？由于单片机的输入输出引脚有限，一般的，我们采用地址锁存器进行单片机系统总线的扩展。

常用的单片机地址锁存器芯片有74LS373，图1-22所示为74LS373的引脚以及它们用作地址锁存器的连接方法。

74LS373是带三态输出的8位锁存器。

单片机大容量FLASHRAM的扩展作者：北方交换大学史红梅余祖俊来源：《电子产品世界》微机监控设备常常需要对监控的数据进行实时记录，以便于事后分析处理，为事故分析、设备故障诊断和维修提供准确可靠的信息，如飞机“黑匣子”、列车“运行记录器”等。

数据信息的记录需要大数据容量和实时快速的读写速度，以及在掉电和复位等干扰下的可靠的数据保护。

现在一般采用非易失性RAM（NVRAM）为存储介质，其缺点是没有硬件和软件写保护，在强干扰下，程序误写的概率大。

新型闪速存储器（FLASHRAM）由于同时具有EPROM的可编程能力和EEPROM的电可擦写功能，又能像SRAM一样进行随机快速访问，因而越来越多的受到国内外的广泛关注和应用。

28F040是一个容量为512K×8Bit可块擦除、字节编程的EEPROM，其擦除、编程电压均为5V。

美国SST公司FLASHRAM28S040的性能特点及技术参数（1）单电源5V供电（2）容量512×8Bit（3）数据保存时间大于10年（4）重复擦写次数典型值100，000次（5）可分块擦除每块256字节（6）可进行硬件及软件定写保护（7）快速读取时间（150～200）ns其引脚功能如下：A0～A18为地址线，A0～A7选择一块数据中的某个字节，A8～A18是块地址。

DQ7～DQ0为数据I/O总线，读周期输出数据，在写周期接收数据。

CE为片先线，低电平时芯片被选中。

OE为输出使能端。

WE为写信号使能端。

VCC为电源，接+5V；VSS接地。

28SF040是一个容量为512Kbyte的CMOS快速闪存，可块擦除、字节编程的EEPROM，与现存的EPROM、EEPROM兼容。

它非常适合用程序和数据重复写入的场合。

对这种系统的应用来说，28SF040可提高性能和稳定性。

FLASHRAM与80C196单片机接口实例28SF040是容量并行存储器共计512Kbyte，而80C196全部寻址空间仅为64Kbyte，因此直接寻址大于64Kbyte的存储器是不行的，需要采用分而扩展技术，即CPU只提供大容量存储器的低位地址线，如A0～A12，而高位地址线A13～A18则通过扩展的CPU的I/O口来分页寻址。

STM32F103_外部RAM⽤作运存概述SRAM的简介折腾过电脑的朋友都知道，当电脑运⾏⽐较卡的时候，我们可以通过给电脑加装内存条来改善电脑的性能。

那么号称微型计算机的单⽚机能不能像电脑⼀样加装内存条呢？装内存条倒是不⾏，但是我们可以给单⽚机外加和内存条效果⼀样的SRAM来提升单⽚机的性能。

下⾯以STM32F407ZGT6单⽚机来讲解⼀下来扩展外部SRAM。

原理：给STM32芯⽚扩展内存与给PC扩展内存的原理是⼀样的，只是PC上⼀般以内存条的形式扩展，内存条实质是由多个内存颗粒(即SRAM芯⽚)组成的通⽤标准模块，⽽STM32直接与SRAM芯⽚连接。

SRAM，型号IS62WV51216，管脚图如下：IS62WV51216的管脚总的来说⼤致分为：电源线、地线、地址线、数据线、⽚选线、写使能端、读使能端和数据掩码信号线。

从这个图中我们可以看出IS62WV51216有19根地址线和16根数据线，从这些数据中我们可以分析出IS62WV51216的存储⼤⼩为1M，那么这个1M是怎么分析出来的呢？我们得来说说IS62WV51216的存储原理。

⾸先，我们来谈⼀谈⼀般的SRAM的存储原理：sram的存储模型我们可以⽤矩阵来说明：SRAM内部包含的存储阵列，可以把它理解成⼀张表格，数据就填在这张表格上。

和表格查找⼀样，指定⼀个⾏地址和列地址，就可以精确地找到⽬标单元格，这是SRAM芯⽚寻址的基本原理。

这样的每个单元格被称为存储单元，⽽这样的表则被称为存储矩阵。

地址译码器把N 根地址线转换成2的N次⽅根信号线，每根信号线对应⼀⾏或⼀列存储单元，通过地址线找到具体的存储单元，实现寻址。

如果存储阵列⽐较⼤，地址线会分成⾏和列地址，或者⾏、列分时复⽤同⼀地址总线，访问数据寻址时先⽤地址线传输⾏地址再传输列地址。

但是呢？你会发现，这个原理好像不太适⽤于IS62WV51216，为什么呢？其实不然，因为我们使⽤的SRAM⽐较⼩，IS62WV51216没有列地址线。

单片机外部RAM扩展模块MCS-51系列单片机外部RAM为64K，在一些特殊场合下，远不能满足需要，本文就AT89C51讨论MCS-51系列单片机大容量RAM的扩首先介绍128K随机读取RAM HM628128。

HM628128是32脚双列直插式128K静态随机读取RAM，它具有容量大、功耗低、价格便宜、集成度高、速度快、设计和使用方便等特点。

如若在系统中加入掉电保护电路，保护数据有很高的可靠性，可以和EEPROM相媲美。

技术特性：（1）最大存取时间为120ns；（2）典型选通功耗75mW；典型未选通功耗10uW；（3）使用单一5V电源供电；（4）全静态存储器，不需要时钟及时序选通信号；（5）周期时间与存取时间相等；（6）采用三态输出电路，数据输入和输出端公用；图6 HM628128外部引脚（7）所有输入和输出引脚均与TTL电平直接兼容；（8）有两个片选端，适合于低功耗使用，即为了保存信息，用电池作为后备电源。

保存信息的最低电源电压Vcc=2V。

引脚安排及功能表：图6是HM628128的外部引脚排列图，各引脚名称及功用分别如下：A0～A16是17条地址线；I/O0～I/O7是8条双向数据线；CS1是片选1，低电平有效，CS2是片选2，高电平有效；WR是写控制线，当CS1为低电平，CS2为高电平时，WR的上升沿将I/O0～I/O7上的数据写到A0～A16选中的存储单元中；OE是读出允许端，低电平有效。

HM628128的功能表如表3所示。

其中，H表示高电平，L表示低电平，X表示任意状态由于AT89C51直接外部RAM容量为64K，地址线为16条，其中低8位地址和数据分时复用，因此需要外部地址锁存器和ALE锁存信号来锁存低8位地址。

又由于AT89C51的外部数据和外设地址通用，若扩展外设必然占用数据地址。

因此本系统采用P2.7（A15）口来区分数据和外设：当P2.7（A15）口为高电平时，选择外部数据；P2.7（A15）口为低电平时，则为外设。

单片机系统扩展在由单片机构成的实际测控系统中，最小应用系统往往不能满足要求，因此在系统设计时首先要解决系统扩展问题。

单片机的系统扩展主要有程序存储器（ROM）扩展，数据存储器（RAM）扩展以及I/O口的扩展。

MCS-51单片机有很强的扩展功能，外围扩展电路、扩展芯片和扩展方法都非常典型、规范。

本章首先通过实训初步了解扩展的方法及应用，然后详细讨论各种扩展的常见电路、芯片以及使用方法。

实训6 片外RAM对信号灯的控制及可编程I/O口的应用1.实训目的(1) 掌握扩展片外RAM的方法及使用。

(2) 熟悉8155可编程接口芯片的内部组成。

(3) 掌握8155初始化的方法及I/O口的使用。

(4) 了解8155内部定时器和RAM的编程使用。

(5) 认识片外RAM及8155相关地址的确定。

2.实训设备和器件实训设备：单片机开发系统、微机。

实训器件：实训电路板1套。

3.实训电路图下图为实训电路图，与附录1中的电路图连接完全相同。

图6.1 实训6电路图4.实训步骤与要求1)查阅附录实训电路板原理图及芯片手册，初步认识51单片机扩展片外RAM 所使用的芯片6264的管脚排列，以及与单片机的连接关系；初步分析8155与单片机的连接及三个I/O口与外部LED的关系。

2)将电路板与仿真器连接好。

3)输入参考程序1，汇编并调试运行，观察P1口发光二极管的亮灭状态。

4)输入参考程序2，汇编并调试运行，观察电路板中LED(共阴极)的显示情况。

参考程序1：对片外RAM写入数据并输出，控制P1口的亮灭状态。

ORG 0000HMOV DPTR,#1000H ；指向片外RAM的首地址MOV A,#0FEH ；设置第一个要送入的数据MOV R1,#08H ；设循环次数WRITE: MOVX @DPTR,A ；向RAM中写入数据INC DPTR ；片外RAM地址加1CLR CYRL A ；更新数据DJNZ R1,WRITE ；8次未送完，继续写入，否则顺序执行下一条指令MOV R1,#08H ；再次设置循环次数START: MOV DPTR,#1000H ；指向第一个数据单元1000HREAD: MOVX A,@DPTR ；读出数据到A累加器MOV P1,A ；送P1口点亮发光二极管LCALL DELAY ；延时一段时间INC DPTR ；更新地址DJNZ R1,READ ；连续读出8个数据，送P1口显示SJMP START ；8个数据读完，继续从第一个数据单元开始。