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第七章：存储器扩展精讲

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微机原理第七章 系统扩展原理与接口技术

微机原理第七章 系统扩展原理与接口技术

存储器。
WR
RD：输出，用于片外数据存储器（RAM）的读、写控
6
制。当执行片外数据存储器操作指令MOVX时，自动生成。
2014-12-28
图7–2 地址锁存器
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在单片机应用系统中，为了唯一地选择片外某一存储单
元或I/O端口，需要进行二次选择。 一是必须先找到该存储单元或 I/O 端口所在的芯片，一般称 为“片选” 。 二是通过对芯片本身所具有的地址线进行译码，然后确定唯
一的存储单元或I/O端口，称为“字选”。
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―片选” 常用的方法有四种：“线选法” 、“地址译码法” 、 应用 “可编程器件PAL/GAL‖ 或“I/O口线” 。 (1) 线选法：线选法一般是利用单片机的最高几位空余的 地址线中一根(如P2.7) 作为某一片存储器芯片或I/O接口芯片的 “片选” 控制线。用于应用系统中扩展芯片较少的场合。 (2)译码法：用译码器对空余的高位地址线进行译码，而 译码器的输出作为“片选” 控制线。常用的译码器有3/8译码器 74LS138、双2/4译码器74LS139、4/16译码器74LS154等。 3/8译码器74LS138的管脚见图7–3。 G1、 G2A 、 G2B ：使能端。当G1=1， G2A = G2B =0时， 芯片使能。 C、B、A：译码器输入，高电平有效。 Y ：译码器输出，低电平有效。
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部分地址译码
全地址译码
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图7–3 74LS138三-八译码器
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图7–4 64K全地址译码电路
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#0 RAM地址分配为0000H～1FFFH,共8K。(A15=A14=A13=0) #1芯片地址分配为2000H～3FFFH,共8K.(A15=A14=0, A13=1) #2 芯片地址分配为4000H～5FFFH，共8K。 (A15=0，A14=1， A13=0) #3 芯片地址分配为6000H～7FFFH，共8K。(A15=0，A14=1， A13=1) #4 芯片地址分配为8000H～9FFFH，共8K。(A15=1，A14=0， A13=0) #5 芯片地址分配为A000H～BFFFH，共8K。 (A15=1，A14=0， A13=1) #6 芯片地址分配为C000H～DFFFH，共8K。(A15=A14=1， A13=0) #7 I/O地址分配为E000H～FFFFH，共8K。(A15=A14=A13=1)

第7章MCS-51单片机的常用外设扩展

第7章MCS-51单片机的常用外设扩展

（2）数据线
2732的8位数据线直接与单片机的P0口相连。P0口作 为地址/数据线分时复用。
（3）控制线
CPU执行2732中存放的程序指令时，取指阶段就是对 2732进行读操作。注意，CPU对EPROM只能进行读操作， 不能进行写操作。CPU对2732的读操作控制都是通过控制线 实现的。2732控制线的连接有以下几条：
2.硬件电路 单片机与6116的硬件连接如图7-4所示。
3.连线说明
• 地址线：A0～A10连接单片机地址总线P0.0～P0.7、P2.0、P2.1、P2.2 共11根；
• 数据线：I/O0～I/O7连接单片机的数据线，即P0.0～P0.7；
• 控制线：片选端连接单片机的P2.7，即单片机地址总线的最高位A15； 读允许线连接单片机的读数据存储器控制线；
• 对于没有内部ROM的单片机或者程序较长、片内ROM容 量不够时，用户必须在单片机外部扩展程序存储器。 MCS-51单片机片外有16条地址线，即P0口和P2口，因此 最大寻址范围为64K字节（0000H—FFFFH）。
• 这里要注意的是，MCS-51单片机有一个管脚 EA跟程序存 储器的扩展有关。如果接高电平，那么片内存储器地址范 围是0000H—0FFFH（4K字节），片外程序存储器地址范 围是1000H—FFFFH（60K字节）。如果接低电平，不使 用片内程序存储器，片外程序存储器地址范围为0000H— FFFFH（64K字节）。
1. 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×8 位）、6264（8K×8位）、62256（32K×8位）等。
根据题目容量的要求我们选用SRAM6116，采 用单一+5V供电，输入输出电平均于TTL兼容，具有 低功耗操作方式，管脚如图7-3所示。

数字电子技术基础PPT第7章 存储器

数字电子技术基础PPT第7章 存储器
第7章 存 储 器
存储器是一种能存储大量二进制信息的电子器件，它是由许多 存储单元组成的。每个存储单元都有唯一的地址代码加以区分，能 存储1位（或1组）二进制信息，存储器被大量用在嵌入式（单片机） 系统中。本章主要介绍只读存储器与随机存储器的结构、工作原理 与实际的存储器
7.1 只读存储器 7.1.1 只读存储器概述 只读存储器（ROM）的特点是存储单元断电后，数据不会丢失。 1．不可写入数据的只读存储器 （1）二极管ROM 以二极管作为存储单元的存储器。 （2）掩模存储器（MROM，Mask ROM） 掩模只读存储器是数据在存储器的制作过程中就永久地保存在存储阵列中的只读存 储器。 2．可写入数据的存储器 （1）一次编程存储器（PROM，Programmable ROM） 一次编程存储器是用户使用专用编程设备可以进行一次编程的只读存储器。 （2）可擦除存储器（EPROM，Erasable Programmable ROM） 可擦除只读存储器，常用的紫外线可擦除可编程只读存储器（UV EPROM）是可 用紫外线擦除数据、用专用编程设备写入数据的只读存储器。擦除数据时，需要将 该存储器芯片用紫外光照射几十分钟。 （3）电擦除存储器（E2PROM，Electrical Erasable Programmable ROM） 电可擦除可写入的只读存储器，是电擦除、写入数据的只读存储器。数据的擦除与 写入在毫秒数量级。 （4）快闪存储器（FLASH ROM） 快闪电可擦除、写入存储器，是读写速度更快、容量更大的电可擦除可写入的只读 存储器。
（4）闪速存储器 闪速（FLASH）存储器按照存储矩阵的结构不同，分为NOR及NAND两类，其 矩阵结构与前述掩模存储器基本相同。 FLASH与E2PROM的主要区别是E2PROM具有位擦除能力，而FLASH存储器不 具有这个能力，只能块或字节擦除，因此存储单元可以使用一个浮栅MOS管实现， 占有更小的面积，具有更大的容量。 NOR FLASH读写速度较NAND FLASH快，可以块或字节为单位读写. NAND FLASH的单元尺寸比NOR FLASH的小，因此同样大小的芯片面积， NAND FLASH的容量比NOR FLASH大得多。

第七章--存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列

第七章--存储器、复杂可编程器件和现场可编程门阵列
ROM 的主要技术指标是存储容量。 它 一般用[ 存储字数：2N ] [ 输出位数：M ] 来表示( 其中N为存储器的地址线数 )。例 如：128字 8位、1024字 8位等。
四. ROM的应用举例
1. 用于存储固定的专用程序
2. 利用ROM可实现查表或码制变换等功能 查表功能 －－ 查某个角度的三角函数 把变量值（角度）作为地址码，其
（2）列真值表—函数运算表
（3）写标准与或表达式
Y7=m12+m13+m14+m15 Y6=m8+m9+m10+m11+m14+m15 Y5=m6+m7+m10+m11+m13+m15 Y4=m4+m5+m7+m9+m11+m12
Y3=m3+m5+m11+m13 Y2=m2+m6+m10+m14 Y1=0 Y0= m1+m3+m5+m7+m9+m11+m13+m15 (4)画ROM存储矩阵结点连接图 为做图方便，我们将ROM矩阵中的二极管用节点表示。
对应的函数值作为存放在该地址内的数 据，这称为 “造表”。使用时，根据输 入的地址(角度)，就可在输出端得到所 需的函数值，这就称为“查表”。
码制变换 －－ 把欲变换的编码作为地 址，把最终的目的编码作为相应存储单 元中的内容即可。
3. ROM 在波形发生器中的应用
CP 计数脉冲
计 数 器
3
4
ROM
D/A 送示波器
A2 A1 A0
00 0 0 01 010 011 100 1 01 110 11 1

第七章 存储器

第七章 存储器

存储器的应用一、二
1.存储数据、程序
2.实现逻辑函数
例7.4 试用ROM实现下列各函数：
Y1 ABC ABC ABC ABC
Y2 BC CA
Y3 ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD
Y4 ABC ABD ACD BCD
作业
P147 7.RAM存储矩阵共需要32根行选择线X0~X31和8根列选择线Y0~Y7。
2）地址译码
23=8
25=32
1 A0
1 A1 1 A2
译
1 A3
码
1 A4
器
000 A5 A6 A7
译码器
位线
……
字线
A7~A0=00011111时，选中哪个单元?
[31，0]
▲ 因此，该RAM存储矩阵共需要5+3根地址线A7~A0即可全部寻址。
2. 动态存储单元DRAM
SRAM是利用双稳态触发器来保存信息的，只要不断电，信息是不会 丢失的，所以谓之静态；
DRAM利用MOS （金属氧化物半导体）电容存储电荷来储存信息，电 容是会漏电的，所以必须通过不停的给电容充电来维持信息，这个充电 的过程叫再生或刷新（REFRESH）。由于电容的充放电是需要相对较长 的时间的，DRAM的速度要慢于SRAM。但SRAM免刷新的优点需要较复杂的 电路支持，如一个典型的SRAM的存储单元需要六个晶体管（三极管）构 成，而DRAM的一个存储单元最初需要三个晶体管和一个电容，后来经过 改进，就只需要一个晶体管和一个电容了。由此可见，DRAM的成本、集 成度、功耗等明显优于SRAM。
N=总存储容量/一片存储容量= 256 4 =8（片） 64 2
先位扩展: 64×2RAM64×4RAM，需两片64×2RAM组成64×4RAM；

第七章 存储器

第七章 存储器
第 7章
存 储 器
存储器是大多数数字系统和计算机中 不可缺少的部分， 不可缺少的部分，本章首先通过实训使读 者了解电可编程只读存储器EPROM的使 EPROM 者了解电可编程只读存储器EPROM的使 用方法，然后详细介绍RAM和ROM的种 用方法，然后详细介绍RAM和ROM的种 类及工作原理， 类及工作原理，最后介绍几种常用的集成 存储器芯片以及存储器的具体应用。 存储器芯片以及存储器的具体应用。
内
7.1 概述
容
提
要
7.2 存储器的种类
7.2.1 随机存取存储器RAM 随机存取存储器RAM 7.2.2 ROM
7.3 存储器的应用 7.4 存储器实用芯片简介
20102010-9-14 存储器— 存储器— 2
7.1 概述
在实训中，我们对存储器有了一个定性的认识， 在实训中，我们对存储器有了一个定性的认识，它能够将 信息存储起来，并且可以按照需要从相应的地址取出信息。 信息存储起来，并且可以按照需要从相应的地址取出信息。 在实际应用中，存储器也是数字系统和计算机中不可缺少 在实际应用中， 的组成部分，用来存放数据、资料及运算程序等二进制信息。 的组成部分，用来存放数据、资料及运算程序等二进制信息。 若干位二进制信息（例如实训中所使用的2764就是 位的存储器） 就是8 若干位二进制信息（例如实训中所使用的2764就是8位的存储器） 构成一个字节。一个存储器能够存储大量的字节，实训中2764 构成一个字节。一个存储器能够存储大量的字节，实训中2764 能够存储8K个字节 其存储容量为8K×8=64KB。 2764”中的 个字节， 能够存储8K个字节，其存储容量为8K×8=64KB。“2764”中的 64”就代表了存储器芯片的容量 就代表了存储器芯片的容量。 “64”就代表了存储器芯片的容量。 大规模集成电路存储器的种类很多，不同的存储器，存储 大规模集成电路存储器的种类很多，不同的存储器， 容量不同，具有的功能也有一定的差异， 容量不同，具有的功能也有一定的差异，掌握和使用不同的存 储器，是学习数字电路和今后工作中十分重要的内容。 储器，是学习数字电路和今后工作中十分重要的内容。
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《单片微机原理及应用》教学课件
二、程序存储器 ROM 的扩展
《单片微机原理及应用》教学课件
单片机内部没有ROM,或虽有ROM但容量太小时,必 须扩展外部程序存储器方能工作。最常用的 ROM器 件是EPROM。典型的EPROM芯片有Intel公司的 2716(2K×8)、2732(4K×8)、 2764(8K×8)、…..等
轮流出现低电平，可保证一次只选一片。
《单片机应用系统设计》教学课件
例1 扩展三片2K存储芯片，试用线选法给出接线图和地址。 分析：显然要11根地址线和3根片选线，分配如下 低位地址线：P0.7-P0.0--A7-A0，P2.2-P2.0--A10-A8， 合成11根地址线； 高位地址线： P2.5 、 P2.4 、 P2.3--A13 、 A12 、 A11 ，作 3 片的片 选，余下： P2.7、P2.6不用，取00 扩展接线结构如图：
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
6116
Vcc A8 A9 WE OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
6264
Vcc WE CE2 A8 A9 A11 OE A10 CE1 D7 D6 D5 D4 D3
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
2764
Vcc PGM NC A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
Vpp Vpp Vcc A12 A12 PGM A7 A7 A13 27128 A6 A6 A8 A5 A5 A9 A4 A4 A11 A3 A3 OE A2 A2 A10 A1 A1 CE A0 A0 D7 D0 D0 D6 D1 D1 D5 D2 D2 D4 GND GND D3 《单片机应用系统设计》教学课件
《单片机应用系统设计》教学课件
扩展的接线如下页图所示：
《单片机应用系统设计》教学课件
三、数据存储器 RAM 的扩展
《单片微机原理及应用》教学课件
有时需要扩展外部数据存储器RAM方能工作(如数 据采集系统数据量较大，需要专设 RAM或 Flash RAM)。最常用的 RAM器件是SRAM。
如:6116(2K)/6264(8K)/62128(16K)/628128(128K) ……
《单片机应用系统设计》教学课件
2）线选法扩展二片2K容量的EPROM，2716，共4K 地址线：A10-A0共11根，接8051P2.2-P2.0 P0.7-P0.0 片选线：利用 P2.3 ，加一个非门，接存储芯片的片 选端，既可完成2片的选择，而P2.7-2.4，取0值 数据线：P0.7-P0.0→分别接2片2716的D7-D0 控制线：PSEN→分别接2片2732的OE端 ALE →锁存器74LS373的门控端G 扩展的接线如下页图所示： 2716的地址范围： 1号片0000H-07FFH 2号片0800H-0FFFH
6116的地址范围：0000H-07FFH
《单片机应用系统设计》教学课件

扩展一片2K容量的RAM，6116
《单片机应用系统设计》教学课件
2 ）线选法扩展二片 2K 容量的 RAM6116 ，一片 4K 容量的 ROM2716

2716：0000H~07FFH 6116（1）：0000H~07FFH 6116（2）：0800H~0FFFH《单片机应用系统设计》教学课件
3）数据/地址区分--74LS373（8D三态同相锁存器） D7-D0：8位并行数据输入端 Q7-Q0：8位并行数据输出端 G： 为1时,D端数据 = Q端数据 为0时,Q端数据保持。
《单片机应用系统设计》教学课件
2、存储器扩展的片选技术 片选两种方法: 线选法和译码法。
《单片机应用系统设计》教学课件
存储器与指令关系
内部
数据存储器 MOV 指令
外部
MOVX指令 RD、WR 信号 MOVC 指令 PSEN 信号 EA＝ 0
程序存储器
MOVC指令 EA＝1
《单片机应用系统设计》教学课件
如下图： 采用一片2716（2KB）和一片6116（2KB）组成 一个既有程序存储器又有数据存储器的扩展系统，系统只 用外部的程序存储器。 （1）请将下图中已标识符号而未连的线连起来。 （2）说明2716和6116基本地址范围。 （3）写一对6116全部单元初始化的子程序。（标号自定）
CE
OE/Vpp O0-O7
2732
2732---4K EPROM
《单片机应用系统设计》教学课件
1）扩展一片4K容量的EPROM，2732 地址线：A11-A0共12根，接8051P2.3-P2.0 P0.7-P0.0 片选线：P2.7-2.4，不用，取 0值，2732片选端直接 接地，常选中。 2732的地址范围：0000H~0FFFH
27256
Vcc A14 A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
2732(8x4K)
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 O0 O1 O2 GND Vcc A8 A9 A11 OE/Vpp A10 CE O7 O6 O5 O4 O3
2732引脚功能
A0-A11 地址线 选片 输出允许/ 编程电源 数据线
P0.7~P0.0 00H FFH 00H FFH 00H FFH
《单片机应用系统设计》教学课件
☞ 译码寻址：用地址线加译码器件对外寻址
+5V
P0.7P0.0
74LS138
G G2A G2B A B C Y0 Y1 Y2 Y7
MCS -51
0#
/CE
1#
/CE
2#
/CE
7#
/CE
常用译码器件： 74LS138：3-8译码器 74LS139：双2-4译码器
第七讲：存储器扩展
本讲重点： 片外RAM与片外ROM扩展（参考范例应用）。
存储器配置（片外RAM/ROM）
可寻址片外RAM 64K字节 （0000H—FFFFH）； 可寻址片外ROM 64K字节 （0000H—FFFFH）； 片内 掩膜 ROM 4K字节 （0000H—0FFFH）；

FFFFH FFFFH
8051 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2-P2.0 EA ALE P0.7-P0.0 PSEN RD WR G 74LS373 74LS138 C B A Y0 Y1
A0-A10 CE 2716 OE O0-O7
A0-A10 CE 6116 OE WE O0-O7
《单片机应用系统设计》教学课件
P0.7~P0.0 00H FFH 00H FFH 00H FFH
3号片
1800H~1FFFH
《单片机应用系统设计》教学课件
2）译码法 译码法将低位地址总线直接连至各芯片的地址 线 , 将高位地址总线经地址译码器译码后作为各芯 片的片选信号。 一般使用2/4译码器、3/8译码器，对P2口高位 地址线进行译码，适用于大规模扩展。 3/8译码器74LS138的引脚图：如图所示
《单片机应用系统设计》教学课件

编址：P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 1号片 0 0 1 1 0 0 1 1 2号片 0 0 1 0 0 0 1 0 3号片 0 0 0 1 0 0 0 1 显然，三片的地址范围是： 1号片 3000H~37FFH 2号片 2800H~2FFFH
P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1
《单片机应用系统设计》教学课件
单片机总线扩展结构
《单片机应用系统设计》教学课件
RAM,ROM存储器扩展
《单片机应用系统设计》教学课件
一、存储器扩展的基本方法
《单片微机原理及应用》教学课件
1、存储器扩展的基本问题。 1） 地址线与存储器容量的关系 A9-A0： 10根地址线，有 210=1KB A10-A0： 11根地址线，有 211=2K A11-A0： 12根地址线，有 212=4K 等等 2）16位地址/8位数据的形成 高 8 位地址的形成： P2 口送出高 8 位地址， A15A8 ，执行 MOVX 、 MOVC 指令时 P2 口数据作为地址送出。 低 8 位地址和数据的复用： ALE 高电平信号与 P0 口有效地址信号同时出现， ALE 下降沿时锁存低 8 位 地址，ALE低电平时P0口为数据。
片内 FFH 80H 7FH 00H
RAM
64K 字节
可寻址 片外 RAM
8051
0FFFH 4K 字节
64K 字节
可寻址 片内
掩膜 ROM 0000H
可寻址 片外 ROM
128字节
0000H
0000H
《单片微机原理及应用》教学课件
单片机总线
地址总线： A0--A15共16根，由 P0P2口组成 数据总线： D0--D7共8根，P0口组 成。 控制总线： ALE,PSEN,EA,RD,WR
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
62128
Vcc WE A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
《单片机应用系统设计》教学课件

6116的引脚结构如下图所示
6116----2K SRAM
6116引脚功能
A0~A10 CE OE WE 地址线 选片 读 写
A
B C G2A G2B G Y7 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9
74LS138