单片机大容量数据存储器的扩展
郑州航院机电工程学院单片机课程设计——51单片机大容量数据存储器的系统扩展
目 录
一、 1.1 摘要 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
1.2关键词 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
1.3基本原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
二、设计方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 三、 硬件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
2.1系统的硬件设计及功能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
2.2各元件的功能及作用 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
2.3简单大容量数据存储器系统扩展 „„„„„„„„„„„„„„„„8
三 、 系统软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
四、结束语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13 郑州航院机电工程学院单片机课程设计——51单片机大容量数据存储器的系统扩展
一、
1.1摘要
在单片机构成的实际测控系统中，仅靠单片机内部资源是不行的，单片机的最小系统也常常不能满足要求，因此，在单片机应用系统硬件设计中首先要解决系统扩展问题。51单片机有很强的外部扩功能, 传统的用IO口线直接控制大容量数据存储器的片选信号的扩展系统存在运行C51编译的程序时容易死机的缺点。文中介绍了一种改进的基于CPLD的51系列单片机大容量数据存储器的扩展方法，包括硬件组成和软件处理方法。
1.2关键词
CPLD 数据存储器 EPM7128
1.3基本原理
MCS-51 单片机系统扩展时，一般使用P0 口作为地址低8位（与数据口分时复用），而P2口作为地址高8位，它共有16根地址总线，最大寻址空间为64KB。但在实际应用中，有一些特殊场合，例如，基于单片机的图像采集传输系统，程控交换机话单的存储等，需要有大于64KB 的数据存储器。
二、设计方案
在以往的扩展大容量数据存储器的设计中，一般是用单片机的IO口直接控制大容量数据存储器的片选信号来实现，但是这种设计在运行以C51编写的程序（以LARGE 方式编译）时往往会出现系统程序跑飞的问题，尤其是在程序访问大容量数据存储器（如FLASH）的同时系统产生异常（如中断），由于此时由IO 口控制的片选使FLASH 被选中而SRAM 无法被选中，堆栈处理和函数参数的传递无法实现从而导致程序跑飞的现象。文章介绍一种基于CPLD 的大容量数据存储器的扩展系统，避免了上述问题的产生，提高了扩展大容量数据存储器系统的可靠性。该系统MCU 采用89C52，译码逻辑的实现使用了一片EPM7128 CPLD 芯片，系统扩展了一片128K 的SRAM，一片4M 字节的NOR FLASH，以上芯片均为5V 供电。
三、硬件设计
2.1 系统的硬件构成及功能
W241024A 是128K × 8 位的静态RAM，共需17 根地址线，其A0~A7 接经CPLD 锁存输出的郑州航院机电工程学院单片机课程设计——51单片机大容量数据存储器的系统扩展
A0~A7,A8~A14 接89C52 的A 8 ~ A 1 4 ，A 1 5 、A 1 6 分别接C P L D 输出的S R A M _ A 1
5 、SRAM_A16；M29F032D 是4M × 8 位的NOR 型FLASH，共需22 根地址线。A0~A14 的接法与W241024A 的相同，A15~A21接经CPLD 锁存输出AL15~AL21；所有数据存储器的读写控制线与M C
U 相应的读写控制线相连。S R A M 和F L A S H 的片选信号由C P L D 内部译码产生：/ C S
_ S R A M 接S R A M 的片选，/ C S _ F L A S H 接F L A S H 的片选。
2．2各元件的功能及作用
1.CPLD 的功能实现
CPLD就是复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件（CPLD）。CPLD提供了非常好的可预测性，因此对于关键的控制应用非常理想。CPLD主要是由可编程逻辑宏单元 (MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。
IDT7205为FIFO型异步读写的存储器芯片，容量为8192×9比特，存取时间为12ns，有空、半满、满三个标志位，最大功耗为660mW，工作电压为+5V。
EPM7128是可编程的大规模逻辑器件，为ALTERA公司的MAX7000系列产品，具有高阻抗、电可擦等特点，可用门单元为2500个，管脚间最大延迟为5ns，工作电压为+5V。
MSM486DX属于PC104嵌入式系统的5X86系列，为AMD-133MHz CPU，具有COM1、COM2两个串口，一个LPT并口，一个FLOPPY接口，一个IDE接口，一个VGA/LCD接口，一个AT-KEYBOARD 接口，16个中断，额定功率为8W，工作电压为+5V。
使用CPLD 器件可以提高系统设计的灵活性，并且可以简化电路设计，节省很多常规电路中的接口器件和I/O 口线。系统将单片机的地址线、各种控制和状态信号均引入CPLD，实现系统的地址译码和部分I/O 控制。系统中C P L D 采用的是MAX7000 系列的EPM7128STC100 － 10。AL15~AL22 为系统锁存出来的高8 位地址，该地址锁存器的地址为：0x7F00；状态缓冲器地址为：0x7F20，通过状态缓冲器可以读取FLASH 的当前状态，判断FLASH 当前状态是忙还是空闲，如果应用系统中还有其它状态信号可以接至该状态缓冲器的输入端。/CS2~/CS7 可以用作其他器件的片选。
1 2 8 K 的S R A M 被S R A M _ A 1 5 和S R A M _ A 1 6 分成4 个B A N K ，每个B A
N K 均为3 2 K ，其中B A N K 0 地址范围是：0x0000～0x7EFF，当A15 为0 时BANK0 被选中，BANK0 可用来存储用户定义的各种变量，以LARGE 方式编译的C51 用户函数的参数传递也在该郑州航院机电工程学院单片机课程设计——51单片机大容量数据存储器的系统扩展
区实现，只要设置C51 编译器的片外SRAM 的大小为0x7F00 字节 (32K － 256 字节)，起止地址为：0x0000。这样当系统在访问外部大容量数据存储器（如4M 的F L A S H ）并且系统产生中断时，由于系统在函数调用时自动使A15 为0 ，故此时BANK0 是可用的，这样保证了系统在这种情况下能稳定的运行。由于访问B A N K 1 ~ B A N K 3 时A 1 5 必须为1 ，故BANK1~BANK3
的地址范围均为：0x8000～0xFEFF，通过SRAM_A15 和SRAM_A16 来区分它们是属于哪个BANK 的，访问BANK1~BANK3 的前提是AL22 为0 。BANK1~BANK3 可用来存储用户数据。当AL22 和A15 均为1 时4M 的FLASH 被选中，FLASH 被AL15~AL21 分成了128 页，每页为32K。
图2 CPLD的内部结构图
2、 AT89C52简介
89C52是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器和256byte的随机数据存储器,器件采用ATMEL公司高密度\非易失性存储技术生产,与标准的51指令系统以8052产品引脚兼容,片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元,功能强大89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合.
主要性能参数:
.与MCS-51产品指令和引脚完全兼容
.8K字节可重擦写FLASH闪速存储器
.1000次擦写周期
.全静态操作:0Hz-24 Hz
.三级加密程序存储器
.256*8字节内部RAM 郑州航院机电工程学院单片机课程设计——51单片机大容量数据存储器的系统扩展
.32个可编程I/O口线
.3个16位定时/计数器
.8个中断源
.可编程串行UART通道
.低功耗空闲和掉电模式
功能特性概述:
AT89C52提供以下标准功能:8K字节FLASH闪存存储器,256字节内部RAM,32个I/O口线,3个16位定时/计数器,一个6向量两极中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路.同时,AT89C52可降至0 Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式:空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
引脚功能说明
．vcc:电源电压
．GND:地
．P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为 高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低８位）和数据复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
在FLASH编程时，P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。
．P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。 郑州航院机电工程学院单片机课程设计——51单片机大容量数据存储器的系统扩展
与AT89C51不同之处，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）HE 输入（P1.1/T2EX）
．P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉倒高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
FLASH编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。
．P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的双向8位I/O。P3口输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对P3口写“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。
P3口除了作为一般的I/O线外，更重要的用途是它的第二功能
采用段式管理的大容量外部RAM扩展技术
应用天地
采用段式蕾疆的大謇■外部Ｒ Ａ Ｍ扩—攮术
■阜阳师范学院陈卫兵
在 ｃ ｓ ９ ６系列单片机的应用开发中，经常会遇到需要太客量的数据存储嚣的情况。本文针对
摘要 Ｍ ｃ Ｓ ９ ６系列单片机的内存体系结构特点，介绍一种段式管理的太容量数据存储器扩展技术。
此技术由于使用方便具有很高的实用性
关键词 单 机 段 物理地址 逻辑地址
ＭＣＳ９６系列单片机是一种１６位字长，比ＭＣＳ５１
系列单片机功能更全、性能更高的单片机，在仪器 仪表、过程控制等领域应用极为广泛。在采用
ＭＣＳ９６系列单片机的应用开发中．我们碰到一个难 题：当需要大容量的数据存储时 数据存储器的扩
展如采用与ＭＣ Ｓ ５１系列单片机同样的方法则无法
工作。因为其内存体系结构采用程序存储器与数据
存储器统一编址的普林斯顿结构．程序存储器的地
址与数据存储器的地址不能相同；而ＭＣＳ ５１系列单 片机采用程序存储器与数据存储器分开编址的哈佛
结构，程序存储器的地址与数据存储器的地址不冲
突，可以相同．因而其数据存储器扩展容易，而且
整个数据存储器地址空间连续 ＭＣＳ９６系列单片机 的普林斯顿内存体系结构浃定了不能简单采用与
ＭＣＳ ５ １系列单片机相同的数据存储器扩展技术 本 文针对ＭＣＳ９ ６系列单片机的内存体系结构特点给
出一种段式管理的大容量的数据存储器扩展技术。
１ 段式管理的大容量数据存储器扩展技术
设计思想概述 针对ＭＣ￥９６系列单片机的存储
结构特点．可看出扩展的数据存储器的低１６位地址
不能与程序存储器的地址相同，因此，必须从
ＭＣＳ９６系列单片机的内存体系结构中找出一个专门
的区域。本文将此区域定义为段．对其进行扩展， 通过各段的高地址来区分不同段。由于各段的实际
物理地址是不相连的．从用户角度看，直接使用物
理地址编程很麻烦，因此设计一个逻辑段表来管
理，并且设计一个简单的子程序来完成逻辑地址与 物理地址的转换．从而便于用户编程。具体过程如
单片机实验-扩展存储器读写实验
实验一 ：扩展存储器读写实验
一.实验要求 编制简单程序，对实验板上提供的外部存贮器（62256）进行读写操作。
二.实验目的
1．学习片外存储器扩展方法。
2．学习数据存储器不同的读写方法。
三.实验电路及连线
将P1.0接至L1。CS256连GND孔。
四.实验说明
1．单片机系统中，对片外存贮器的读写操作是最基本的操作。用户藉此来熟悉MCS51单片机编程的基本规则、基本指令的使用和使用本仿真实验系统调试程序
的方法。
用户编程可以参考示例程序和流程框图。本示例程序中对片外存贮器中一固定地
址单元进行读写操作，并比较读写结果是否一致。不一致则说明读写操作不可靠
或该存储器单元不可靠，程序转入出错处理代码段（本示例程序通过熄灭一个发光二极管来表示出错）。读写数据的选用，本例采用的是55（0101，0101）与
AA（1010，1010）。一般采用这两个数据的读写操作就可查出数据总线的短路、
断路等，在实际调试用户电路时非常有效。
用户调试该程序时，可以灵活使用单步、断点和变量观察等方法，来观察程序执
行的流程和各中间变量的值。 2．在I状态下执行MEM1程序，对实验机数据进行读写，若L1灯亮说明RAM读
写正常。
3．也可进入LCA51的调试工具菜单中的对话窗口，用监控命令方式读写RAM，
在I状态执行SX0000↓ 55，SPACE， 屏幕上应显示55，再键入AA，SPACE，屏幕上也应显示AA，以上过程执行效果与编程执行效果完全相同。
注：SX是实验机对外部数据空间读写命令。
4．本例中，62256片选接地时，存储器空间为0000~7FFFH。
五.实验程序框图 实验示例程序流程框图如下：
六.实验源程序：
ORG 0000H
LJMP START
ORG 0040H START:
MOV SP,#60H
MOV DPTR,#0000H ;置外部RAM读写地址
MOV A,#55H ;测试的数据一 MOV B,A
基于SPR4096的SPCE061A单片机存储器扩展设计
文章编号：１００１—９９４４（２００７）０６—００６１—０５
基于ＳＰＲ４Ｏ９６的ＳＰＣＥＯ６１ Ａ单片机存储器扩展设计
刘晓东，李淑波，施艳艳
（安徽工业大学电气信息学院，马鞍山２４３００２）
摘要：ＳＰＫ４０９６是一款高性能４Ｍｂｉｔｓ的ＦＬＡＳＨ存储器，广泛应用于语音图像处理等大容量存
储器扩展场合。该文介绍了ＳＰＫ４０９６芯片的特点及工作特性，根据ＳＰＲ＿４０９６的不同应用，设 计了与ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机分别采用总线与串行接口方式时的具体硬件连接原理图，给出了 两种接口方式下ＳＰＣＥ０６１Ａ对ＳＰＲ＿４０９６实现读写控制的软件设计要点及相应的程序代码。 关键词：存储芯片ＳＰＲ４０９６；总线接口；串行接口；高性能１６位单片机ＳＰＣＥ０６１Ａ
中图分类号：ＴＰ３３６ 文献标志码：Ａ
Ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ＦＬＡＳＨ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＳＰＣＥ０６１Ａ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＰＲ４０９６
ＬＩＵ Ｘｉａｏ．ｄｏｎｇ．Ｕ Ｓｈｕ－ｂｏ，ＳＨＩ Ｙａｎ．ｙａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ’ａｎｓｈａｎ ２４３００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳＰＲ４０９６ ｉｓ ａ ４Ｍｂｉｔｓ ＦＬＡＳＨ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｖｏｉｃｅ ａｎｄ ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｉｅｌｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ＳＰＲ４０９６．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｂｕｓ ｍｅｍｏｒｙ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｎｄ ｓｅｒｉａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ＳＰＲ４Ｏ９６ ａｎｄ ＳＰＣＥ０６１Ａ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅ。 ｓｉｇｎ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｏｄｅｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＰＲ４Ｏ９６；ｂｕｓ ｍｅｍｏｒｙ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ｓｅｒｉａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ＳＰＣＥ０６１Ａ
MCS-51单片机存储器的综合扩展及软件设计
第２０卷第１期 ２０ｏ７年１月 机电产品开簋与剀新 Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｖｏ１．２０．Ｎｏ．１ Ｊａｎ．，２００７
ＭＣＳ一５１单片机存储器的综合扩展及软件设计 王联奎 （菏泽学院机电工程系，山东菏泽２７４０３０） 摘要：ＭＣＳ一５１型单片机具有很强的系统扩展能力，可以扩展６４ＫＢ的程序存储器和６４ＫＢ的数据存储器 或输入／输出接口，以满足不同应用系统的要求。本文以智能温室测控系统为例，介绍了ＭＣＳ一５１ 型单片机存储器的扩展及软件设计。 关键词：单片机；存储器；综合扩展；软件设计 中圈分类号：ＴＰ３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—６６７３（２００７）０１—１５８—０２
０引言 ＭＣＳ一５１型单片机是一高性能的单片机系列，具有 很强的系统扩展能力，可以扩展６４ＫＢ的程序存储器和 ６４ＫＢ的数据存储器或输入／输出接口，以满足不同应用 系统的要求。程序存储器和外部数据存储器的地址空间 是重叠的，实际访问时用相应的控制信号ＰＳＥＮ和ＲＤ 与ＷＲ加以区分。 １ 设计实例 以智能温室测控系统为例，需要保存的参量如表１所示。 表１需要保存的参量 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｔｈａｔ ｎｅｅｄ ｔｏ ｂｅ ｓａｖｅｄ 鑫数 事例 类型 字节数 温室内空气温度 ３０．５００℃ 数值型 ３字节（高位在前） 温室内空气温度 ８５．５％ＲＨ 数值型 ２字节（高位在前） 温室内土壤水分古量 ４９．５％ＲＨ 数值型 ２字节（高位在前） 温室内土壤温度 一ｌ０．５０ 数值型 ３字节（高位在前） 温室内ＣＯ２浓度 ｌＯ００ｐｐｍ 数值型 ２字节（高位在前） 温室内关照强度 ３伽ｌｏ】 数值型 ２字节（高位在前） 温室外空气温度 一ｌ１．５０℃ 数值型 ３字节（高位在前） 温室外光照强度 ３Ｏ００Ｌｘ 数值型 ２字节（高位在前） 各执行机构 二进制 １字节 本组数据测试时间月份 ｌ２月 日期型 １字节 本组数据测试时间日期 ３０日 日期型 １字节 本组数据测试时间小时 ２ｌ点 日期型 １字节 顶留空间 ６字节 合计 ３０字节 ２程序存储器的扩展 ＭＣＳ－５１单片机最大可寻址６４Ｋ的程序存储器，程 收稿日期：２００６—１０—２５ 作者简介：王联奎（１９６２－），男，山东曾县人，副教授。主 要从事机电一体化方向研究。 １５８ 序存储器芯片插座采用２８脚统一插座，通过拨码开关 ＳＷ１的不同设置状态可选择插入２７Ｃ５１２、２７Ｃ２５６和 ２７Ｃ１２８，如图１所示。 拨码开关：５、６、７、８代表“ＯＮ”状态；１、３＝ ＯＮ；２、４＝ＯＦＦ；设置为２７Ｃ５１２。１、４＝ＯＮ；２、３＝ ＯＦＦ；设置为２７Ｃ２５６；２、４＝ＯＮ；１、３＝ＯＦＦ；设置为 ２７Ｃ１２８。
一种改进的51单片机大容量数据存储器的系统扩展
工业技 ！ ： ＳＯｉｌ ＮＯｌ＆¨Ｏｌ】ＮＯｆ ＯＯＹ ＩＮｆ ｏ｝｛ＭＡ ｌ＿０Ｎ 一种改进的５ １单片机大容量数据存储器 的系统扩展 魏秋菊’张华 （１． ．－Ｌ－ＩＬ地质职工大学石家庄０５００８１ ２．河北地质职工大学石家庄０５００８１） 摘要 在５１单片机应用系统中，有一些特殊的应用场合需要使用大容量的数据存储器。传统的用ＩＯ口线直接控制大容量数据 存储器的片选信号的扩展系统存在运行Ｃ５１编译的程序时容易死机的缺点。文中根据作者实际使用的应用系统，介绍了一种改进的 基干ＣＰ［ Ｄ的５ｌ系列单片机火容量数据存储器的扩展疗法，包括硬件组成和软件处理方法。实践证明基于这种设计的大容量数据存 储器的扩腥系统具有对仔储据操作简便，系统运行稳定的特点。 关键词：单片机 ＣＰＬＤ 大容量数据存储器 中图分类号：ＴＰ３１ 文献表示码：Ａ １．引言 ＭＣＳ ５ １单片机系统扩腱时，一般使用Ｐ０口作为地址低８ 位（与数据口分时复用），而Ｐ２口作为地址高８位，它共有ｌ６根 地址总线，最人寻址空间为６４ＫＢ。但在实际应用中，有一些特 殊场合，例如，基于单片机的图像采集传输系统，程控交换机话 单的存储等，需要有火千６４ＫＢ的数据存储器。在以往的扩展人 容量数据存储器的设计中，一般是用单片机的ＩＯ口直接控制大 容量数据存储器的片选信号来实现，但是这种设计在运行以Ｃ５ ｌ 编写的程序（以ＬＡＲＧＥ方式编译）时往往会出现系统程序跑飞 的问题，尤其是在程序访问大容量数据存储器（如ＦＩ ＡＳＩＩ）的 时系统产生异常（如中断），由ｒ此时由１０ ｕ控制的片选使 ＦＬＡＳＨ被选中 ＳＲＡＭ无法被选中，堆栈处理和闯数参数的传 递无法实现从而导致程序跑飞的现象。文章根据作者实际使用的 应用系统，介绍一种基于ＣＰＩ Ｄ的大容量数据存储器的扩展系 统，避免ｒ上述问题的产生，提高ｒ扩腱大容量数据存储器系统 的叮靠性。该系统ＭＣＵ采用８９Ｃ５２，译码逻辑的实现使用了一 片ＥＰＭ７１２８ ＣＰＩ Ｄ芯片，系统扩展了一片１２８Ｋ的ＳＲＡＭ，一 片４Ｍ字节的ＮＯＲ ＦＩ ＡＳＩｔ，以上芯片均为５Ｖ供电 下面介绍 其硬什组成及软件处理方法。 ２．系统的硬件组成 ２．１系统的硬件组成 Ｗ２４１０２４Ａ是ｌ２８Ｋ×８位的静态ＲＡＭ，共需ｌ７根地址线， 其Ａ０ Ａ７接经ＣＰＩ Ｄ锁存输出的Ａ０ Ａ７，Ａ８一Ａ１４接８９Ｃ５２的 Ａ ８ Ａ１ ４，Ａｌ ５、Ａｌ ６分别接ＣＰＬＤ输出的ＳＲＡＭ Ａ１ ５、 ＳＲＡＭ～Ａｌ６；Ｍ２９Ｆ０３２Ｄ是４Ｍ Ｘ ８位的ＮＯＲ型ＦＬＡＳＨ，共 需２２根地址线。Ａ０－Ａ１４的接法 Ｗ２４１０２４Ａ的相同，Ａ１５ Ａ２ｌ 接经ＣＰＬＤ锁存输出的ＡＬｌ５－ＡＬ２ｌ；所有数据存储器的读写控 制线与ＭＣＵ相应的读写控制线相连。ＳＲＡＭ和ＦＬＡＳＨ的片 选信号由ＣＰＩ Ｄ内部译码产生：／ＣＳ ＳＲＡＭ接ＳＲＡＭ的片 选，／ＣＳ—ＦＩ ＡＳＨ接ＦＬＡＳＨ的片选。 ２．２ ＣＰＬＤ的功能实现 使用ＣＰＬＤ器件可以提高系统．Ｌ殳计的灵活性，并且可以简 化电路设计，节省很多常规电路中的接口器件和Ｉ／Ｏ Ｌ＝＝１线。系 统将单片机的地址线、各种控制和状态信 均引入ＣＰＩ Ｄ，实 现系统的地址译码和部分Ｉ／０控制。系统中ＣＰＬＤ采用的是 ＭＡＸ７０００系列的ＥＰＭ７ｌ２８ＳＴＣ１００—１０。 ＡＬｌ５－ＡＬ２２为系统锁存出来的高８位地址，该地址锁存器 的地址为：０ｘ７Ｆ００；状态缓冲器地址为：０Ｘ ７Ｆ２０，通过状 态缓冲器可以读取ＦＬＡＳＨ的当前状态，划断ＦＬＡＳＨ当前状态 是忙还是空闲，如果应用系统中还有其它状态信号可以接至该 状态缓冲器的输入端。／ＣＳ２－／ＣＳ７可以用作其他器件的片选。 ｌ２８Ｋ的ＳＲＡＭ被ＳＲＡＭ．Ａ１ ５和ＳＲＡＭ—Ａｌ６分成４个 ＢＡＮＫ，每个ＢＡＮＫ均为３２Ｋ，其中ＢＡＮＫ０地址范围是： ＯｘＯ０００～０ｘ７ＥＦＦ，当Ａｌ５为０时ＢＡＮＫ０被选中，ＢＡＮＫ０可 用来存储用户定义的各种，叟量，以ＬＡＲＧＥ方式编译的Ｃ５１用 户函数的参数传递也在该区实现，只要设置Ｃ５ ｌ编译器的片外 ＳＲＡＭ的大小为０ｘ７Ｆ００字节（３２Ｋ一２５６字节），起止地址为： ０ｘ００００。这样当系统在访问外郜大容量数据存储器（如４Ｍ的 ＦＬＡＳ｝｛）并且系统产生中断时，由于系统在函数调用时自动 使Ａｌ５为０，故此时ＢＡＮＫ０是可用的，这样保证了系统在这 种情况下能稳定的运行。 由于访问Ｂ Ａ Ｎ Ｋ ｌ Ｂ Ａ Ｎ Ｋ ３时Ａ ｌ ５必须为ｌ，故 ＢＡＮＫ ｉ ＢＡＮＫ３的地址范围均为：０ｘ８０００～０ｘＦＥＦＦ，通过 ＳＲＡＭ—Ａ１５和ＳＲＡＭ—Ａｌ６来区分它们是属干哪个ＢＡＮＫ的， 访问ＢＡＮＫｌ ＢＡＮＫ３的前提是ＡＬ２２为０。ＢＡＮＫｌ ＢＡＮＫ３町 用来存储用户数据。当ＡＩ ２２和Ａｌ５均为ｌ时４Ｍ的ＦＬＡＳＩｔ被 选中，ＦＬＡＳＨ｝皮ＡＩ ｌ５’ＡＬ２１分成了ｌ２８页，每页为３２Ｋ。下 面介绍访问大容量数据俘储器的软件实现。 ３ 软件处理方法 如用ＫＥＩＩ 编译Ｃ５ ｌ程序时，首先设置项日的编译模式为 ＬＡＲＧＥ模式，并设置片外ＸＲＡＭ的相关参数为：ＳＴＡＲＴ： ０ｘ００００，ＳＩＺＥ：０ｘ７Ｆ００。访ＩｈＪ ＢＡＮＫ０时无需编写子程序， 系统可以直接访问。ｉｊ了问ＳＲＡＭ的ＢＡＮＫｒＢＡＮＫ３步骤为： ①锁存高８位地址使ＡＬ２２为０，设置ＢＡＮＫ值（要访问ｓＲＡＭ 的绝对物理地址除十３２Ｋ，商为ＢＡＮＫ值，余数为ＢＡＮＫ内 的偏移地址） ②在０ｘ８０００～０ｘＦＥＦＦ地址范围内操作ＳＲＡＭ （Ａｌ５—１）。Ｗｒｉｔｅ—Ｓｒａｍ—Ｂａｎｋｌ２３函数的功能为写一个字节数 据至片外ｓＲＡＭ的ＢＡＮＫ ｌ～ＢＡＮＫ３，Ｒｅａｄ Ｓｒａｍ—Ｂａｎｋ１２３函 数的功能是从ｓＲＡＭ的ＢＡＮＫｌ ＢＡＮＫ３读一个字节数据。相 关Ｃ５ ｌ示例代码如 ｖｏｉｄ Ｗｒｉｔｅ ＳｒａｍＢａｎｋ１２３（ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ ａｄｄｒｅｓｓ， ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ｖａ１） ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ｂａｎｋ‘ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ａｄｄｒ＿ｂａｎｋ； ｂａｎｋ＝ａｄｄｒｅｓｓ／０ｘ８０００ｌ／／商为ＢＡＮＫ值。 ｉｆ（（ｂａｎｋ＞＝１）＆＆（ｂａｎｋ＜ ３）） １ ａｄｄｒ—ｂａｎｋ—ａｄｄｒｅｓｓ％０ｘ８０００‘／／余数 为ＢＡＮＫ内地址。 ＸＢＹＴＥ【０ｘ７ｆ００】一ｂａｎｋ； ／／ＡＬ２２＝０， 设置ＢＡＮＫ值。 ＸＢＹＴＥ［０ｘ８０００＋ａｄｄｒ ｂａｎｋ】＝ｖａｌ‘／／写 科技资讯ＳＯｌＥＮＯＥ＆ＴＫＯＨＮＯＩ ＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡ Ｉ ＩＯＮ １
8031单片机各种系统扩展
. . . 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。 . . . AD012PA021AD113PA122AD214PA223AD315PA324AD416PA425AD517PA526AD618PA627AD719PA728PB029CE8PB130RD9PB231WR10PB332IO/M7PB433ALE11PB534PB635PB736TMROUT6PC037PC138TMRIN3PC239PC31PC42RESET4PC558155edcdpbafg70123456VCCPC0PC1PC2PC3200Ω×8PA0~PA701234567891011121314155.1KΩ×4D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE1174LS373A1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y7774LS138VCCP25P26P27A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CS120CS226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D7196264VCCEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108031WRP20P21P22P23P24接8031RD
SPCE061A单片机程序存储器的扩展技术
第２１卷第４期 ２ｏｏ８年７月 机电产品开发与 新
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＶＯ１．２１．Ｎｏ．４ Ｊｕｌｙ．。２００８
ＳＰＣＥ０６１ Ａ单片机程序存储器的扩展技术
李辉，宁秭，邓遵义
（河南工业大学，河南郑州４５０００７）
摘 要：由于ＳＰＣＥ０６１Ａ受到其操作系统结构的限制，程序存储空间一般只限于片内３２Ｋ ＦＬＡＳＨ，虽然
可以采用ＳＰＲＡ０９６对其存储空间进行扩展．但是一般只限于语音资源的存储。本文旨在研究对
其程序存储空间的扩展技术。在对单片机内部存储空间和ＳＰＲＡ０９６的内部结构及存取方法分析
研究的基础上．对片内３２Ｋ ＦＬＡＳＨ进行统筹分析与优化，建立扩展空间程序资源在片内的映射
区．从而突破了ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机３２Ｋ程序存储空间的约束，为大型程序在ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机
上的应用开辟了一种可行的途径。
关键词：ＳＰＣＥ０６１Ａ：程序扩展：映射区；机器人
中图分类号：ＴＰ３６８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—６６７３（２００８）０４—０６７—０３
０引言
ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机是一款ｌ６位结构的微控制器．由
于其语音功能强大．目前已成为基于语音控制的机器人
ＭＣＵ的首选芯片。由于其片内只内嵌了３２Ｋ字闪存
（ＦＬＡＳＨ），程序存储空间不足已经成为限制机器人功能
的突出问题【ｌｌ２，５１。目前用户对ＳＰＣＥ０６１Ａ存储空间的扩
展，主要集中在对语音资源存储空间的扩展上 ，由
于受到操作系统的制约，对程序空间扩展的应用案例还
未见报道。
本文试图在ＳＰＣＥ０６ＩＡ单片机内部建立程序映射
区，将部分程序代码储存在ＳＰＲ４０９６存储器芯片中。当
需要运行这部分程序代码时，将其从ＳＰＲ４０９６存储器中
提取出来，映射到片内映射区即可运行。
ＳＰＣＥ０６１Ａ单片机最大可扩展ｌ６片ＳＰＲ４０９６，每片
AT89S51单片机最小系统组成及存储器的扩展
1 第五章 AT89S51单片机最小系统组成及存储器的扩展
本章主要讲述了单片机系统的最小组成以及各种存储器电路的扩展方法，特别对GAL译码方法进行了讨论。
5.1 单片机最小系统组成
能使单片机工作的最少器件构成的系统称为单片机的最小系统。对于AT89S51单片机，由于其内部有4K可在线编程的Flash存储器，用它组成最小系统时，不需机外扩程序存储器，只要有复位电路和时钟电路即可，因此，由AT89S51单片机组成的最小系统如图5.1所示：
图5.1是一个实际应用的最小系统，74HC14可以提高复位的可靠性；另外，当P0用作I/O口时，需要接10k~20k的上拉电阻。
5.2 单片机的时序
时序就是进行某种操作时，各种数据、控制信号先后出现的顺序。单片机的工作时序是个很重要的概念，了解时序是进行硬件电路设计的第一步
5.2.1 单片机取指和执行时序
运行单片机程序时，总是按照取指、译码、执行，再取指、再译码、再执行的顺序进行。为了说明CPU的时序，把12个振荡周期称为一个机器周期，2个振荡周期被称为一个状态（state），每个状态中，前一个振荡周期被称为相（Phase）1，第二个振荡周期被称为相（Phase）2，这样任何一个振荡周期都可以用SiPj（i=1~6;j=1~2）来表示。ALE信号总是在一个机器周期的S1P2、S2P1和S4P2、S5P1被激活。
单周期指令总是从S1P2开始取指，当操作码被锁存到指令寄存器时，如果是双字节指令，在同一机器周期的S4读第二个字节代码；如果是个单字节指令，在S4仍会读一次，但这次读到的内容将被忽略或丢弃。在任何情况下，指令都是在S6P2执行完毕。单周期、单字节指令和单周期、双字节指令的取指、执行过程如图5.2的（A）、（B）所示。AT89S51单片机的指令中，大多数指令都是单周期或双机器周期指令，只有乘法指令（MUL，multiply）和除法指令（DIV，divide）需要四个机器周期才能完成。
单片机与外部存储器的数据交互
单片机与外部存储器的数据交互
在单片机系统中，外部存储器的数据交互是非常重要的。单片机通常具有内部存储器，但其容量有限，不足以存储大量数据。因此，需要与外部存储器进行数据交互，以扩展系统的存储容量。
一、单片机系统中的外部存储器
外部存储器是指单片机系统中除了内部存储器之外的存储器设备，包括闪存、EEPROM、SD卡等。这些外部存储器具有较大的容量，并可以长期保存数据。在单片机系统中，外部存储器对于实现数据存储和读取起着重要的作用。
二、数据存储与读取的基本流程
在单片机系统中，数据存储与读取的基本流程如下：
1. 初始化外部存储器：首先，需要对外部存储器进行初始化设置，包括设置存储器的通信接口、地址线和数据线的连接方式等。
2. 写入数据：接下来，单片机将需要存储的数据通过数据线发送给外部存储器，同时发送相应的地址信息，以确定数据写入的位置。外部存储器将数据存储后，发送写入完成的信号给单片机。
3. 读取数据：当需要读取外部存储器中的数据时，单片机通过发送相应的地址信息，并请求读取数据。外部存储器将数据通过数据线发送给单片机，完成数据的读取过程。
三、数据交互的通信方式 单片机与外部存储器之间的数据交互可以通过多种通信方式进行，例如SPI、I2C、USART等。下面以SPI通信方式为例进行介绍。
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行外围设备接口，主要用于单片机与外部设备之间的通信。它使用四根信号线进行数据交互，包括时钟线、数据线、主片选线和从片选线。
在SPI通信中，单片机作为主设备，外部存储器作为从设备。主设备通过时钟线控制数据传输的时序，通过数据线发送数据。从设备在接收到主设备的请求后，通过数据线将数据发送给主设备。主设备和从设备通过片选线来选择通信的对象。
四、外部存储器的读写操作
在单片机中，与外部存储器的数据交互主要包括读写操作。下面分别介绍外部存储器的写操作和读操作。
基于单片机PO口的片外数据存储器扩展
第１８卷第３期 Ｖ０１．１８ Ｎｏ．３ 电子设计工程 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１０年３月 Ｍａｒ．２０１０
基于单片机Ｐ０口的片外数据存储器扩展
白雷杰，赵志伟，彭立山
（渤海石油装备巨龙钢管管件分公司河北沧州０６２６５８）
摘要：单片机作为一种微型计算机，其内部具有一定的存储单元（８０３１除外），但由于其内部存储单元及端口有限。很 多情况下难以满足实际需求。为此介绍一种新的扩展方法，将数据线与地址线合并使用。通过软件控制的方法实现数
据线与地址线功能的分时转换，数据线不仅用于传送数据信号，还可作为地址线、控制线，用于传送地址信号和控制 信号，从而实现单片机与存储器件的有效连接。以单片机片外２５６ ＫＢ数据存储空间的扩展为例．通过该扩展方法．仅
用１０个Ｉ／Ｏ端口便可实现，与传统的扩展方法相比，可节约８个Ｉ／Ｏ端口。
关键词：单片机：数据存储器：扩展
中图分类号：ＴＰ３３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—６２３６（２０１０）０３—０１２９—０３
Ｔｈｅ ｏｆｆ－ｃｈｉｐ ｄａｔａ ｍｅｍｏｒｙ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＣＭ Ｐ０ ｐｏｒｔ
ＢＡＩ Ｌｅｉ－ｊｉｅ，ＺＨＡＯ Ｚｈｉ—ｗｅｉ，Ｐｅｎｇ Ｌｉ—ｓｈａｎ
（Ｂｏｈａｉ ｏｉｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｆｉｔｔｉｎｇｓ Ｂｒａｎｃｈ ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃａｎｇｓｈｏｕ ０６２６５８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ａ ｍｉｃｒｏ—ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｔｈｅ ＳＣＭ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍｅｍｏｒｙ ｈａｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｕｎｉｔｓ（ｅｘｃｅｐｔ ８０３ １），ｂｕｔ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｕｎｉｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｒｔｓ ａｒｅ ｌｉｍｉｔｅｄ，ｉｎ ｍａｎｙ ｃａｓｅｓ ｉｔ ｃａｎ ｎｏｔ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｄｅｍａｎｄ．Ｓｏ ｗｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａ ｎｅｗ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ