单片机RAM扩展技术

RAM是用来存放各种数据的，MCS-51单片机内部有128B（51子系列）/256B（52子系列）的RAM存储器，CPU对内部RAM具有丰富的操作指令。但当单片机用于实时数据采集或处理大批量数据时，仅靠片内提供的RAM是远远不够的。此时，可以采用外部的RAM来扩展单片机的数据存储器。由于单片机的引脚无动态刷新功能，因此，单片机一般仅采用静态RAM（即SRAM）来扩展数据存储器。

1.常见的数据存储器RAM的芯片

常用的SRAM芯片有2114（1K×4bit）、6116（2K×8bit）、6264（8K×8bit）、62256（32K×8bit）等。图7-25为常用SRAM芯片的引脚图。

2.片外数据存储器RAM的操作时序

扩展RAM和扩展ROM类似，由P2口提供高8位地址，P0口分时地作为低8位地址线和8位双向数据总线。

（1）外部RAM的读时序。图7-26为外部RAM读时序图。当执行指令MOVX A，@Ri或MOVX A，@DPTR时进入外部数据RAM是的读周期。在第一个机器周期的第一个ALE的上升沿，把外部程序存储器的指令MOVX读入后就开始了对片外RAM的读过程。第一个机器周期的第一个ALE高电平期间，在P0处于高阻三态后，根据指令间址提供的地址，P2口输出外部RAM的高8位地址A15～A8，P0端口输出低8位地址A7～A0；在第一个机器周期的第一个ALE下跳沿，P0输出的低8位地址被锁存在锁存器中，随后P0又进入高阻三态，信号有效后，被选中的RAM的数据在第二个机器周期出现在数据总线上，P0处于输入状态，CPU从P0读入外部RAM的数据。

图7-25　常用SRAM芯片的引脚

图7-26　外部RAM的读时序

（2）外部RAM的写时序。图7-27为外部RAM写时序图。当执行MOVX@Ri，A或MOVX@DPTR，A指令时进入外部数据存储器的写周期。写外部RAM的操作时序与读外部RAM的时序差别在于：①有效代替有效，以表明这是写数据RAM的操作；②在P0输出低8位地址A0～A7后，P0立即处于输出状态，提供要写入外部RAM的数据供外部RAM取走。

由以上时序分析可见，访问外部数据RAM的操作与从外部程序存储器ROM取指令的过程基本相同，只是前者有读有写，而后者只有读而无写；前者用选通，而后者用选通；前者一个机器周期中ALE两次有效，后者则只有一次有效。因此，不难得出MCS-51单片机与外部RAM的连接方法。(www.xing528.com)

图7-27　外部RAM的写时序

图7-28　单片机扩展数据存储器RAM电路

（3）片外数据存储器RAM的扩展方法。与程序存储器ROM扩展原理相同，数据存储器RAM的扩展也是使用P0、P2端口作为地址总线、数据总线。

当使用MOVX A，@Ri或MOVX@Ri，A指令时，系统使用P0端口输出地址信号（P2端口不用）；当使用MOVX A，@DPTR或MOVX@DPTR，A指令时，P0端口输出DPTR提供的低8位地址信号，P2端口输出DPTR提供的高8位地址信号。

与ROM扩展不同，访问外部RAM的指令是MOVX，在时序中将产生 信号，因此，将信号分别与片外RAM相应的读、写相连接，就能够实现系统对片外RAM的读/写控制。外部数据存储器的扩展方法如图7-28所示。

由于数据存储器的扩展方法和程序存储器的扩展方法相同，只是控制信号不同，在此就不多举例了，读者可根据选用芯片数据手册连接电路，然后根据连接好的电路，确定地址范围。下面仅举例说明当存储器RAM芯片不足8位时，它们如何与单片机相连接。

【例7-5】 采用2114（1K×4bit）芯片在8031片外扩展1KB数据存储器。

由于2114芯片的容量为1K×4bit，每片2114共有1K个存储单元，但每个单元仅有4位，而8031的数据总线为8位，因此，需要进行位扩展。两片2114并联连接起来后每个单元正好为8位，此时两片的第1片数据线作为低4位数据，而第2片数据线作为高4位数据，而两片的其他引脚只需对应连接在一起即可，这样两片并接后就可得到1K×8bit=1KB的数据存储器。图7-29为采用两片2114SRAM的扩展连接电路图。另外，2114芯片的为读、写复用引脚，当、1时分别处于写、读状态。

图7-29　两片2114 SRAM的扩展连接电路