单片机第09章dpj

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1、第9章单片机系统的扩展主讲：朱兆优本章学习要点：(1)单片机外部扩展和总线构成原理，串行总线、并行总线扩展技术；(2)采用线选法、译码法扩展单片或多片存储器、TTL芯片的方法；(3)扩展外部存储器或TTL芯片的端口地址编址方法；(4)I2C、SPI、1/2/3Wire总线的接口和编程应用。9.1单片机系统扩展概述单片机内部资源不够用，需要外部扩展RAM、ROM或I/O口。1、传统的扩展办法采取外部扩展并行器件，如：ROM---2764、27128、27256、27512等。RAM---6264、62128、62256、6251

2、2或2864等。I/O口---8255A、8155H等。通过三总线把单片机与外部器件连接起来，进行数据、地址、控制信号的传输。传统的扩展结构如下：实际上这些器件已经淘汰，也很不实用。2、现代的扩展方法（1）单片机选型：从外部转到内部，重视单片机选型，根据不同的应用，选择不同性能的单片机芯片。（2）串行总线扩展：有I2C接口的AT24Cxx系列和SPI接口的W25Xxx系列。W25X64容量高达8MB，W25Q128容量高达16MB。因此，今后的片外扩展将以串行总线为主，传统的三总线的应用扩展将出现在以ARM为核心的大系统结构上

3、。9.2单片机系统总线的构造单片机系统扩展出总线，所有器件都挂接在一条总线上。9.2.1单片机系统总线三大总线数据总线---与外部器件之间传输数据地址总线---向外发出地址信号控制总线---是一组控制信号线9.2.2单片机系统三总线的构造单片机的三总线分别由P0口、P2口和控制信号构成。三总线构造如下图：9.3单片机系统的扩展接口1．片外并行器件的连接方法(1)查阅芯片资料(2)按引脚功能分类。(3)同类线相连(4)片选信号接地址线。2．系统扩展要求(1)能区分不同的地址空间，每个存储单元或端口都各有一个地址。(2)能够控制不

4、同的芯片，读、写操作时不会相互干扰。(3)系统的地址编址不重叠，避免发生数据冲突。3．存储器地址分配方法(1)线选法线选法是指直接利用单片机系统的地址线作为扩展芯片的片选信号。(2)译码法把地址用译码器进行译码，然后将译码器的输出信号作为扩展芯片的片选信号。9.3.2扩展的外部单元的编址编址方法如下：(1)基本地址计算(2)加权地址计算(3)空地址线处理(4)将加权地址＋固定地址，再叠加到基本地址的高位上，得出器件的地址范围。例如假定扩展了2个芯片(IC1、IC2)，其连接关系如图9-3所示，要求计算这2个芯片的地址范围。单片

5、机一次只能访问一个芯片。基本地址线12根，则基本地址为000～FFFH，加权地址线2根和空线2根(在高4位)，计算出IC1、IC2的地址空间如下：9.3.3单片机扩展存储器的接口设计1．2764和6264的引脚功能(1)双向三态数据线8根：D0～D7。(2)地址线13根：A0～A12。(3)控制线：OE——输出允许控制端(读选通信号输入线)，低电平有效；WE——写允许信号输入线，低电平有效；PGM——编程时，编程脉冲的输入端，低电平有效；——片选信号，低电平有效；CS——片选信号使能端，高电平有效，即当=0，同时CS=1时，芯

6、片才被有效选中。(4)电源和地线：+5V供电。2764、6264B引脚排列如图2、单片机与存储器的典型接口电路确定IC1、IC2和IC3的地址分配如下：IC1：6000H～7FFFH;IC2：A000H～BFFFH;IC3：C000H～DFFFH;对A100H地址的读操作指令为：MOVDPTR,#0A100HMOVXA,@DPTR对C200H地址的写操作指令为：MOVA,#DataMOVDPTR,#0C200HMOVX@DPTR,A3．操作时序对程序存储器和数据存储器的操作是严格分开的。假设执行一个2字节、1周期指令“MOVA

7、,#Data”对外部数据存储器的读操作，如MOVXA,@DPTR9.4I/O端口扩展与设计传统的I/O端口扩展通常采用8255A/8155H和TTL芯片；现代的I/O口扩展采取选择片内带有不同端口数量的单片机芯片。单片机品种多，有5~64个数字I/O引脚9.4.1I/O接口概述串行I/O接口---采用逐位串行移位的方式传输数据，可以满足速度要求不高的串行设备接口要求；并行I/O接口---采用并行方式传输数据，可以与外设高速传输数据。1．I/O接口的功能(1)数据传输速度匹配。(2)输出数据锁存。(3)输入数据三态缓冲。(4)信

8、号或电平变换。2．I/O接口与端口的区别I/O接口(Interface)是CPU与外界的连接电路，是CPU与外界进行数据交换的通道。I/O端口(Port)是CPU与外设直接通信的地址，通常是把I/O接口电路中能够被CPU直接访问的寄存器或缓冲器称之为端口。3.I/O端口的编址