系统扩展—分离总线

　　单片机的芯片内集成了计算机的基本功能部件,已具备了很强的功能,当片内ROM,RAM的容量,并行I/O端口,定时器及中断源等资源都还可以很方便地进行功能扩展.特别是用的较多的廉价的EPROM.片内RAM中具有128字节,一般也都需要扩展.

　　由8051系列单片机的结构可知,虽然芯片内部有4个8位I/O端口,但如果使用8031芯片,则可供外部输入/输出设备使用的端只有P1一个.这对于众多的外部设备如键盘,显示器,开关,A/D转换,D/A转换等是远不够用的.这就需要扩展I/O接口.另外,外部设备与单片机在运行速度上存在这很大的差别,要把快捷的单片机与慢速的外接设备(如打印机)有机地联系起来,就需要在单片机与外部设备之间搭一缓冲桥梁,使二者能很好的匹配.这种用来使单片机与外部设备交换信息的桥梁就叫做接口.

　　并行接口电路作为单片机与外设间的缓冲界面应具备以下功能:

　　1、每个端口都具有数据存和缓冲的功能,以便暂存数据和信息;2、每个端口都具有与CPU进行信息交换应答信号;3、具有片选与控制引脚端,以作为CPU选中本芯片的片选端和传送控制命令被控端;4、可用程序选择工作方式和功能,即通常讲的可编程.

　　很多接口电路都被制成标准通用接口芯片.用户可根据系统的需要,选用适当的接口芯片与单片机连接起来,并用程序设置其工作方式,以组成用户所需要的完整的单片机应用系统.

　　单片机的系统扩展包括程序存储器扩展,数据存储器扩展和接口芯片扩展等,所有这些扩展都要用到单片机的外部总线,所以我们先学习单片机的总线扩展.8051系列单片机由于受引脚的限制,数据线和地址线低8位是分别复用的.为了将它们分离出来,以便和单片机之外的芯片(如ROM,RAM等)准确地连接,在单片机外部增加了地址锁存器,构成与一般CPU类似的三总线.即数据总线,地址总线和控制总线.

　　采用74373作地址锁存器CPU访问片外存储器的过程如下:将低8位地址送P0口,高8位地址送P2口,同时,地址锁存允许信号ALE由低电平变为高电平,待地址信号稳定后,ALE由高变低,将出现在P0口上的地址信号锁存到外部地址锁存器74hc373输出端.由于ALE信号为低电平时,74373的输出端不会随输入端的变化而变化,此时再将传送的数据送P0口,则此时单片机的高8位地址总线和低8位地址总线就分离开了,这样就可以通过这组总线与外部存储器相连.

　　在下面的学习过程中,我们要注意片选信号的三种连接方式:全译码方式,部分译码方式和线选方式,还要注意区分两个概念:CPU的逻辑存储单元地址,和存储器的物理存储单元地址.