并行扩展是指单片机与外围设备之间采用并行接口的连接方式,数据传输采用并行传送方式。并行扩展方式一般采用总线并行扩展,即数据传送由数据总线完成,地址总线负责外围设备的寻址,而传输过程中的传输控制,诸如读、写操作等,则由控制总线来完成。与串行扩展相比,并行扩展的数据传输速度较快,但扩展电路较复杂。
1. 总线的概述
总线是单片机应用系统中,各部件之间传输信息的通路,为cpu和其他部件之间提供数据、地址以及控制信息。按总线所在位置可分:内部总线和外部总线,前者是指cpu系统内部各部件之间的通路,后者指cpu系统和其外围单元之间的通路,通常所说总线是指外部总线。按通路上传输的信息可分:数据总线(db,data bus)、地址总线(ab,address bus)和控制总线(cb,control bus)。
2.并行扩展总统组成
80c51系列总线型单片机中,由p0口做地址/数据复用口;p2口做地址线的高八位;p3口的 、 加上控制线 、ale、 等组成控制总线。
(1)地址总线a0~a15
地址总线的高8位由p2口提供的,低8位由p0口提供。在访问外部存储器时,由地址锁存信号ale的下降沿把p0口的低8位以及p2口的高8位锁存至地址锁存器中,从而构成系统的16位地址总线。
实际应用系统中高位地址线并不固定为8位,需要用几位就从p2口中引出几条线。
(2)数据总线d0~d7
数据总线由p0口提供,因为p0口既用作地址线,又用作数据线(分时使用),因此,需要加一个8位锁存器。在实际应用时,先把低8位地址送锁存器暂存,然后再由地址锁存器给系统提供低8位地址,而把p0口作为数据线使用。
在读信号 与写信号 有效时,p0口上出现的为数据信息。
(3)控制总线
系统控制总线共12根,即p3口的第二功能再加上reset、 、ale和 。实际应用中的常用控制信号如下:
①使用ale作为地址锁存的选通信号,以实现低8位地址的锁存。
②以 信号作为扩展程序存储器的读选通信号。
③以 信号作为内、外程序存储器的选择信号。
④以 和 作为扩展数据存储器和i/o端口的读、写选通信号。执行movx指令时,这两个信号分别自动有效。
并行总线扩展的主要问题是总线连接电路设计、器件的选择以及器件内部的寻址等。
并行总线扩展时,其所有的外围扩展设备的并行总线引脚都连到相同的数据总线(db)、地址总线(ab)以及公共的控制总线 、 上。其中数据总线为三态口,在不传送数据时为高阻态。总线分时对不同的外设进行数据传送。
3. 总线扩展的方法
总线连接方式的重点在于外围设备片选信号的产生。该信号主要由以下两种方法产生。
(1)线选法:用所需的低位地址线进行片外存储单元i/o端口寻址,余下的高位地址线输出各芯片的片选信号。
(2)译码法:该方法需要用到译码器。采用译码法时,仍由低位地址线作片外寻址,而高位地址线用于译码器的输入,译码器的输出信号作各芯片的选通信号。