单片机片外数据存储器扩展设计技巧简介

随着单片机运算速度和处理能力的不断提高，其在各个领域得到更广泛的应用。然而。随着其应用领域的不断扩大及集成化的不断提高，其内部资源已不能满足实际需求，往往需要对其内部资源进行扩展。经典的扩展方法主要是通过地址总线、数据总线即P0、P2口，以及控制线ALE等来进行数据或程序存储器的扩展，最大寻址空间可达64KB，但这种方法占用端口较多，在有些情况下不能满足需求。这里以MCS-8051系列单片机为例，介绍一种新的片外数据存储器扩展方法，仅用单片机的P0口、P1.6及P1.7共10个端口便可实现256 KB数据存储器的扩展。

1 总体设计思路

MCS-8051单片机片内部存储空间为256 B，有P0、P1、P2、P3 4个I/O端口。实际应用中，其内部存储空间往往不能满足需求，常常会在片外进行扩展。有别于经典的扩展方法，这里并没有用到P2口，仅用P0口和各个存储器的地址线、数据线连接，组成地址总线和数据总线。同时将PO口的P0.0、P0.1和P0.2这3个端口引到译码器件的输入端，译码后作为数据存储器件的片选择控制线，与单片机的其他控制端口一起形成控制总线。从而通过数据总线、地址总线和控制总线这3个总线实现单片机片外256 KB数据存储器的扩展。

单片机的PO口具备地址总线、数据总线及控制线的功能。由软件来分时传送地址信号、数据信号和片选择控制信号。

2 硬件接口电路设计

MCS-805l单片机与多片62256数据存储器的扩展电路主要由8片62256型数据存储器、3片74IS373锁存器和1片74LS138译码器件组成。62 256数据存储器为32 KB静态随机存取存储器，

为片选信号输入线， 为写选通信号输入线， 为读选通信号输人线，A0～A14为地址输入线，D0～D7为双向三态数据线。该存储器件在不同操作方式下控制引脚电平的状态如表1所示。74LS373是带三态缓冲输出的8D触发器，OE为使能端，G为控制端。其功能如表2所示。

图l是MCS-8051单片机与多片62256数据存储器的硬件连接电路。单片机的P0口与译码器741S138、锁存器74LS373-0和 74LS373-l的输入端口相连，用来传输地址信息和控制信息。同时，P0口还与数据存储器的数据线相连接，用来传输数据信息。P1.6接到锁存器 74LS373-2的控制端G，P1.7接到锁存器74LS373-1的控制端G，ALE接到锁存器74LS373-0的控制端上。由此，在P1.6、 P1.7和ALE 3个端口共同作用下，使可实现地址信息和数据信息的分时传送。T0～T7是8片62256数据存储器，组成片外256 KB存储空间。

3 软件设计

3.1 数据存储器扩展的软件设计

MCS-8051单片机片外256 KB数据存储器扩展，其软件设计的主要思路是如何在MCS-805l单片机与要访问的片外存储单元之间建立联系，实现两者的信息传递。MOVX指令执行时，将地址信息同时进行锁存，然后开始传送数据，其读、写周期很短，但占用端口较多。为了节约端口资源，可将地址信息分时传送，图2是单片机读、写片外数据存储器的过程。与MOVX指令不同，单片机在访问片外存储单元时，首先是分时将片外存储单元的地址信息送入锁存器并锁存起来，然后再对片外数据存储单元进行读、写操作，这是2个完全独立的过程，这一特点大大节约了端口资源，但读、写周期较长。

随着单片机运算速度和处理能力的不断提高，其在各个领域得到更广泛的应用。然而。随着其应用领域的不断扩大及集成化的不断提高，其内部资源已不能满足实际需求，往往需要对其内部资源进行扩展。经典的扩展方法主要是通过地址总线、数据总线即P0、P2口，以及控制线ALE、*****等来进行数据或程序存储器的扩展，最大寻址空间可达64KB，但这种方法占用端口较多，在有些情况下不能满足需求。这里以MCS-8051系列单片机为例，介绍一种新的片外数据存储器扩展方法，仅用单片机的P0口、P1.6及P1.7共10个端口便可实现256 KB数据存储器的扩展。

3.2 数据存储器扩展的软件实例分析

分析对数据存储器扩展软件设计可知，单片机通过P1口读、写片外数据存储单元时，软件设计具有重要作用。下面通过一实例介绍单片机访问片外数据存储单元的过程。

以下程序段首先是将片外存储器000000H单元中的内容读到片内存储器30H单元中，然后再将片内存储器30H单元中的内容写到片外存储器 077FFFH单元中。在程序中，首先将片内存储单元20H、21H和22H定义为地址信息存储单元，20H是高8位地址信息存储单元，仅低3位有效;21H是中8位地址信息存储单元，低7位有效;22H是低8位地址信息存储单元，8位全有效。所以，其寻址空间为000000H～007FFFH、 010000H～017FFFH、020000H～027FFFH、030000H～037FF