基于51單片機P0口的片外數(shù)據(jù)存儲器擴展

隨著單片機運算速度和處理能力的不斷提高，其在各個領域得到更廣泛的應用。然而。隨著其應用領域的不斷擴大及集成化的不斷提高，其內(nèi)部資源已不能滿足實際需求，往往需要對其內(nèi)部資源進行擴展。經(jīng)典的擴展方法主要是通過地址總線、數(shù)據(jù)總線即P0、P2口，以及控制線ALE、*****等來進行數(shù)據(jù)或程序存儲器的擴展，最大尋址空間可達64KB，但這種方法占用端口較多，在有些情況下不能滿足需求。這里以MCS-8051系列單片機為例，介紹一種新的片外數(shù)據(jù)存儲器擴展方法，僅用單片機的P0口、P1．6及P1．7共10個端口便可實現(xiàn)256 KB數(shù)據(jù)存儲器的擴展。

1 總體設計思路
MCS-8051單片機片內(nèi)部存儲空間為256 B，有P0、P1、P2、P3 4個I／O端口。實際應用中，其內(nèi)部存儲空間往往不能滿足需求，常常會在片外進行擴展。有別于經(jīng)典的擴展方法，這里并沒有用到P2口，僅用P0口和各個存儲器的地址線、數(shù)據(jù)線連接，組成地址總線和數(shù)據(jù)總線。同時將PO口的P0．0、P0．1和P0．2這3個端口引到譯碼器件的輸入端，譯碼后作為數(shù)據(jù)存儲器件的片選擇控制線，與單片機的其他控制端口一起形成控制總線。從而通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線這3個總線實現(xiàn)單片機片外256 KB數(shù)據(jù)存儲器的擴展。
單片機的PO口具備地址總線、數(shù)據(jù)總線及控制線的功能。由軟件來分時傳送地址信號、數(shù)據(jù)信號和片選擇控制信號。

2 硬件接口電路設計
MCS-805l單片機與多片62256數(shù)據(jù)存儲器的擴展電路主要由8片62256型數(shù)據(jù)存儲器、3片74IS373鎖存器和1片74LS138譯碼器件組成。62 256數(shù)據(jù)存儲器為32 KB靜態(tài)隨機存取存儲器，為片選信號輸入線，為寫選通信號輸入線，為讀選通信號輸人線，A0～A14為地址輸入線，D0～D7為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。該存儲器件在不同操作方式下控制引腳電平的狀態(tài)如表1所示。74LS373是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器，OE為使能端，G為控制端。其功能如表2所示。

圖l是MCS-8051單片機與多片62256數(shù)據(jù)存儲器的硬件連接電路。單片機的P0口與譯碼器741S138、鎖存器74LS373-0和74LS373-l的輸入端口相連，用來傳輸?shù)刂沸畔⒑涂刂菩畔?。同時，P0口還與數(shù)據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)線相連接，用來傳輸數(shù)據(jù)信息。P1．6接到鎖存器74LS373-2的控制端G，P1．7接到鎖存器74LS373-1的控制端G，ALE接到鎖存器74LS373-0的控制端上。由此，在P1．6、P1．7和ALE 3個端口共同作用下，使可實現(xiàn)地址信息和數(shù)據(jù)信息的分時傳送。T0～T7是8片62256數(shù)據(jù)存儲器，組成片外256 KB存儲空間。

3 軟件設計
3．1 數(shù)據(jù)存儲器擴展的軟件設計
MCS-8051單片機片外256 KB數(shù)據(jù)存儲器擴展，其軟件設計的主要思路是如何在MCS-805l單片機與要訪問的片外存儲單元之間建立聯(lián)系，實現(xiàn)兩者的信息傳遞。MOVX指令執(zhí)行時，將地址信息同時進行鎖存，然后開始傳送數(shù)據(jù)，其讀、寫周期很短，但占用端口較多。為了節(jié)約端口資源，可將地址信息分時傳送，圖2是單片機讀、寫片外數(shù)據(jù)存儲器的過程。與MOVX指令不同，單片機在訪問片外存儲單元時，首先是分時將片外存儲單元的地址信息送入鎖存器并鎖存起來，然后再對片外數(shù)據(jù)存儲單元進行讀、寫操作，這是2個完全獨立的過程，這一特點大大節(jié)約了端口資源，但讀、寫周期較長。