基于51單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展方案

MCS~51單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展通常采用數(shù)據(jù)總線和地址總線，即P0 13和P2 13來(lái)完成，最大尋址空間可達(dá)64KB.隨著單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的推廣和不斷擴(kuò)大，特別是在GPS數(shù)據(jù)采集和傳輸。電力系統(tǒng)故障錄波。瞬態(tài)過(guò)程研究以及智能家居測(cè)控系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和圖像信息遠(yuǎn)大于51單片機(jī)的尋址空間，甚至達(dá)到幾MB.傳統(tǒng)的單片機(jī)擴(kuò)展板一般采用小容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，如32KB的62256芯片來(lái)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的擴(kuò)展。以51單片機(jī)為應(yīng)用平臺(tái)，擴(kuò)展了3片62256，達(dá)到了96KB的存儲(chǔ)空間，屬于經(jīng)典的擴(kuò)展方案，但即使3-8譯碼器全譯碼，其存儲(chǔ)空間也只能達(dá)到256KB，不能滿足大型應(yīng)用系統(tǒng)的指標(biāo)要求。Flash存儲(chǔ)器是20世紀(jì)80年代末逐漸發(fā)展起來(lái)的一種新型的半導(dǎo)體不揮發(fā)存儲(chǔ)器，它兼有RAM和ROM的特點(diǎn)，既可在線擦除。改寫(xiě)，又能在掉電后保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失。

F29C51004是5V CMOS Flash存儲(chǔ)器，由SyncMOS公司生產(chǎn)，與其他種類的Flash存儲(chǔ)器相比具有隨機(jī)讀取速度快。可單字編程?？煽啃愿叩忍攸c(diǎn)，在嵌入式開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中舉足輕重。以往的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展板常借助單片機(jī)的P1做片選，使得I/O El被大量占用，不利于系統(tǒng)的升級(jí)和可持續(xù)利用。文獻(xiàn)［2J提出了一種新穎的的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方法，拿出地址為OFFFFH的存儲(chǔ)單元作為片選地址寄存器，然后通過(guò)該寄存器的數(shù)據(jù)來(lái)譯碼，對(duì)Flash芯片進(jìn)行片選。本文的基礎(chǔ)之上做出了改進(jìn)，既保留了其不占用任何I/O的優(yōu)點(diǎn)，又達(dá)到了擴(kuò)展更大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的目的。以MCS-51單片機(jī)和大容量Flash芯片F(xiàn)29C51004為例，設(shè)計(jì)了8MB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展板。

1 擴(kuò)展板硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是如何進(jìn)行存儲(chǔ)芯片的片選，而又不占用；/O以及F29C51004與單片機(jī)地址線連接的問(wèn)題。單片機(jī)的地址總線總共有16根，而F29C51004的存儲(chǔ)容量已經(jīng)超出了單片機(jī)的尋址范圍，其19根地址線無(wú)法全部連接至單片機(jī)的地址總線上。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展常利用單片機(jī)閑置的P1日I/0線來(lái)作為頁(yè)面地址輸出引腳，但在實(shí)際的應(yīng)用中，P1 El常被大量占用。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可將頁(yè)面地址提前從數(shù)據(jù)總線中輸出并存放在鎖存器中備用。將鎖存器直接掛在數(shù)據(jù)總線上，并為其安排一個(gè)I/O地址，構(gòu)成頁(yè)面寄存器。在訪問(wèn)儲(chǔ)器時(shí)，提前將頁(yè)面地址作為數(shù)據(jù)寫(xiě)入頁(yè)面寄存器中。