单片机应用技术：扩展原理及存储器编址

单片机通过三总线扩展外部接口电路，各个外围功能芯片通过三组总线与单片机相连。这三组总线分别是地址总线、数据总线和控制总线。三总线结构如图8.4所示。

图8.4　三总线结构

1.单片机系统扩展原理

（1）地址总线。

如果单片机扩展外部的存储器芯片，在一个存储器芯片中有许多存储单元，要依靠地址进行区分，在单片机和存储器芯片之间要用一些地址线相连。除存储器之外，其它扩展芯片也有地址问题，也需要和单片机之间用地址线连接，各个外围芯片共同使用的地址线构成了地址总线。

地址总线是公用总线中的一种，由于单片机向外部输出地址信号，它是一种单向的总线。地址总线的根数决定了单片机可以访问的存储单元数量和I/O端口的数量。如果有n根地址线，就可以产生2n个地址编码，可访问2n个地址单元。

（2）数据总线。

数据总线用于外围芯片和单片机之间进行数据传递，如将外部存储器中的数据送到单片机的内部，或者将单片机中的数据送到外部的D/A转换器。在51单片机中，数据的传递是用8根线同时进行的，即51单片机的数据总线的宽度是8位，这8根线就被称为数据总线。数据总线是双向的，既可以由单片机传到外部芯片，也可以由外部芯片传入单片机。

（3）控制总线。

控制总线是一组控制信号线，有些是由单片机送出（控制其它芯片）的，而有一些则是由其它芯片送出（由单片机接收，以确认这些芯片的工作状态等）的。对于51单片机而言，这一类线的数量较少。这类线就其某一根而言是单向的，可能是单片机送出的控制信号，也可能是外部送到单片机的控制信号，但就其总体而言，则是双向的，因为控制总线里面一部分是送出信号的，一部分是接收信号的。

系统的扩展归结为三总线的连接，连接时应遵守以下原则：(www.xing528.com)

（1）连接双方的数据线、地址线、控制线要相互对应，即数据线连数据线，地址线连地址线，控制线连控制线。要特别说明的是，程序存储器接，数据存储器接和。

（2）控制线相同的地址线不能相同，地址线相同的控制线不能相同。

（3）片选信号有效的芯片才能被选中工作，当同类芯片仅有一片时片选端可接地，当同类芯片有多片时片选端可通过线译码、部分译码、全译码接地址线，在单片机系统中一般采用线选法。AT89C51单片机与总线接口的信号图如图8.5所示。

2.存储器扩展编址技术

存储器扩展时有两种编址方法，即线选法和译码法。

（1）线选法。

线选法就是直接以系统的地址作为存储芯片的片选信号，为此只需把高位地址线与存储芯片的片选信号直接连接即可。线选法的优点是简单明了，不需要另外增加电路；缺点是存储空间不连续，适合于小规模单片机系统的存储器扩展。

（2）译码法。

译码法就是使用译码器对系统的高位地址进行译码，以其译码输出作为存储芯片的片选信号。这是一种最为常用的存储器编址方法，能有效利用空间，特点是存储空间连续，适合大容量多芯片存储器扩展。

图8.5　AT89C51单片机与总线接口的信号图