单片机程序存储器的扩展

当单片机内部程序存储器容量不足时，就需要进行程序存储器的扩展。单片机的程序存储器扩展使用只读存储器芯片。只读存储器ROM中的信息一旦写入之后就不能随意更改，即不能在程序运行过程中写入新的内容，而只能读存储单元内容。因为掉电后ROM中存放的数据不会丢失，所以ROM适宜存放程序、常数、表格等。存储器扩展的核心问题是存储器的编址问题。所谓编址就是给存储单元分配地址。由于存储器通常由多片芯片组成，因此存储器的编址分为两个层次，即存储器芯片的选择和存储器芯片内部存储单元的选择。

一、存储器编址技术

编址就是给存储单元分配地址。使用系统提供的地址线，通过适当的连接，使得一个地址唯一对应存储器中一个存储单元。存储器芯片的选择有两种方法：

1．线选法----直接以系统的地址作为存储芯片的片选信号。优点是简单不需增加额外电路，适用于小规模单片机系统的存储器扩展；缺点是存储空间不连续。

2．译码法---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。优点是存储空间连续，适用于大容量多芯片存储器扩展；缺点是硬件设计需要增加译码器。

3．译码器

译码法时需要采用译码芯片，常见译码芯片有：74LS139（双2－4译码器）和74LS138（3－8译码器）等，它们的CMOS型芯片分别是74HC139和74HC138。74LS138如图1所示。

74LS138的真值表说明了其输入输出以及控制信号的关系，如图2所示。

二、EEPROM接口设计

以2764为例来说明存储器的扩展接口设计方法。2764是一种8K×8位的紫外线擦除电可编程只读存储器，单一 5V供电，工作电流为100mA，维持电流为50mA，读出时间最大为250ns。2764为双列直插式28引脚的标准芯片，容量为8K×8位。其引脚见图3。

2764在使用时，只能将其所存储的内容读出。即首先送出要读出的单元地址，然后使和均有效（低电平），则在芯片的D0～D7数据线上就可以输出要读出的内容。其过程的时序关系如图4所示。

以下两个例子均采用2764，分别采用线选法和译码法来进行程序存储器扩展。

例1．采用线选法，使用两片2764，一共构成8K×2=16K的有效地址。

解：2764有13根地址线，分别由P0.0~P0.7、P2.0~P2.4提供，系统的P2.5~P2.7没有用，采用2片2764构成系统，则可以使用P2.5~P2.7中的任何2根作为线选线，在本设计中采用P2.5和 P2.6作为线选线，则可分析得到这2块芯片的基本地址范围。

假设未用地址线取0，则2764（1）的基本地址范围：4000H~5FFFH。

假设未用地址线取0，则2764（2）的基本地址范围：2000H~3FFFH。

例2．用EPROM2764扩展生成24KB的程序连续存储空间，采用74LS138译码，要求该24KB的地址空间从8000H开始编码。

解：由于1块2764芯片是8KB，所以要生成24KB的程序存储空间需要3块2764芯片；由于生成的是连续的存储空间，所以采用译码法。地址空间要求从8000H开始编码，则

2764（1）的基本地址范围：8000H~9FFFH：

2764（2）的基本地址范围：A000H~BFFFH：

2764（3）的基本地址范围：C000H~DFFFH：

观察3块芯片的高位地址线A15~A13，并考虑74LS138译码器的输入与输出之间的关系（见图2）可知，3块2764芯片应依次接Y4、Y5、Y6输出端。扩展电路图见图6。