基于單片機P0口的片外數據存儲器擴展

隨著(zhù)單片機運算速度和處理能力的不斷提高，其在各個(gè)領(lǐng)域得到更廣泛的應用。然而。隨著(zhù)其應用領(lǐng)域的不斷擴大及集成化的不斷提高，其內部資源已不能滿(mǎn)足實(shí)際需求，往往需要對其內部資源進(jìn)行擴展。經(jīng)典的擴展方法主要是通過(guò)地址總線(xiàn)、數據總線(xiàn)即P0、P2口，以及控制線(xiàn)ALE、*****等來(lái)進(jìn)行數據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(mǎn)足需求。這里以MCS-8051系列單片機為例，介紹一種新的片外數據存儲器擴展方法，僅用單片機的P0口、P1．6及P1．7共10個(gè)端口便可實(shí)現256 KB數據存儲器的擴展。

1 總體設計思路
MCS-8051單片機片內部存儲空間為256 B，有P0、P1、P2、P3 4個(gè)I／O端口。實(shí)際應用中，其內部存儲空間往往不能滿(mǎn)足需求，常常會(huì )在片外進(jìn)行擴展。有別于經(jīng)典的擴展方法，這里并沒(méi)有用到P2口，僅用P0口和各個(gè)存儲器的地址線(xiàn)、數據線(xiàn)連接，組成地址總線(xiàn)和數據總線(xiàn)。同時(shí)將PO口的P0．0、P0．1和P0．2這3個(gè)端口引到譯碼器件的輸入端，譯碼后作為數據存儲器件的片選擇控制線(xiàn)，與單片機的其他控制端口一起形成控制總線(xiàn)。從而通過(guò)數據總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)這3個(gè)總線(xiàn)實(shí)現單片機片外256 KB數據存儲器的擴展。
單片機的PO口具備地址總線(xiàn)、數據總線(xiàn)及控制線(xiàn)的功能。由軟件來(lái)分時(shí)傳送地址信號、數據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數據存儲器的擴展電路主要由8片62256型數據存儲器、3片74IS373鎖存器和1片74LS138譯碼器件組成。62 256數據存儲器為32 KB靜態(tài)隨機存取存儲器，為片選信號輸入線(xiàn)，為寫(xiě)選通信號輸入線(xiàn)，為讀選通信號輸人線(xiàn)，A0～A14為地址輸入線(xiàn)，D0～D7為雙向三態(tài)數據線(xiàn)。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數據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(lái)傳輸地址信息和控制信息。同時(shí)，P0口還與數據存儲器的數據線(xiàn)相連接，用來(lái)傳輸數據信息。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(gè)端口共同作用下，使可實(shí)現地址信息和數據信息的分時(shí)傳送。T0～T7是8片62256數據存儲器，組成片外256 KB存儲空間。

3 軟件設計
3．1 數據存儲器擴展的軟件設計
MCS-8051單片機片外256 KB數據存儲器擴展，其軟件設計的主要思路是如何在MCS-805l單片機與要訪(fǎng)問(wèn)的片外存儲單元之間建立聯(lián)系，實(shí)現兩者的信息傳遞。MOVX指令執行時(shí)，將地址信息同時(shí)進(jìn)行鎖存，然后開(kāi)始傳送數據，其讀、寫(xiě)周期很短，但占用端口較多。為了節約端口資源，可將地址信息分時(shí)傳送，圖2是單片機讀、寫(xiě)片外數據存儲器的過(guò)程。與MOVX指令不同，單片機在訪(fǎng)問(wèn)片外存儲單元時(shí)，首先是分時(shí)將片外存儲單元的地址信息送入鎖存器并鎖存起來(lái)，然后再對片外數據存儲單元進(jìn)行讀、寫(xiě)操作，這是2個(gè)完全獨立的過(guò)程，這一特點(diǎn)大大節約了端口資源，但讀、寫(xiě)周期較長(cháng)。