第8章 单片机系统扩展设计
系统接口扩展技术
存储器扩展技术
输入输出（I/O）和中断扩展技术
MCS-51单片机并行接口基本方法
单片机与片外并行器件接口设计有两个任务：硬件电路连接和软件编程
硬件接口就是解决三种总线的连接：
数据总线：片外器件的数据总线宽度不超过8位时，直接与单片机相连即可；大于8位时，需要分时来存取。
地址总线：先对片外器件分配地址，然后进行相应的硬件连接。
控制总线：根据片外器件工作的定时逻辑，利用单片机控制信号以及与I/O口线的组合，完成对器件的控制和读写操作。
存储器扩展技术
通常把半导体存储器分为易失性存储器和非易失性存储器
EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM）或E2PROM：电可擦除可编程ROM。
Flash Memory：Intel和Toshiba公司20世纪80年代首先推出的可快速擦写ROM。
BBSRAM（Battery Backed SRAM）：Dallas Semiconductor公司的电池后备供电的静态存储器，掉电后信息可保存10年。
FRAM（Ferroelectric RAM）：Ramtron公司研制的铁电存储器。（100亿—1亿亿次写）
存储器扩展的基本方法
按照总线连接方式，MCS-51单片机扩展存储器可分为并行扩展和串行扩展。
基本方法是：按照单片机和不同存储器芯片的时序，来完成硬件连接和软件编程。
存储器的基本操作控制包括片选控制和读写操作控制。
存储器片选控制
串行接口扩展时，通常采用I/O口来选择相应的存储器，地址信息包含在串行协议中。
采用并行接口时，片选的方法有:
线选法：如果芯片数较少，只需要用单片机的高位地址线分别接到各个芯片的片选端即可。这样不需另加电路，但地址空间可能是不连续的。
译码选通法：在扩展芯片数目较多或要求连续的地址空间时，采用译码器来译码产生片选信号。
单片机并行扩展时，高位地址线可能有空闲（P2口高位），但已不适宜简单地作I/O线使用。
扩展片外数据存储器的电路
（图略）
扩展片外程序存储器的电路
（图略）
扩展片外程序和数据存储器
（图略）
并行扩展I/O接口
对输入/输出口功能的扩展，可以利用简单的TTL电路或MOS电路，也可以使用结构较为复杂的可编程接口芯片。
TTL电路有54系列军品级器件、民品74LS系列；MOS中常用CMOS电路，如74HC系列。
典型的可编程接口器件是Intel公司及其兼容的接口芯片：可编程并行接口（8155、8255）、可编程通用同步/异步通信接口（8251）、可编程定时器/计数器（8253）、可编程中断控制器（8259）及可编程键盘显示接口（8279）等。
I/O口与片外RAM统一编址
把扩展的I/O口挂接在片外数据存储器空间，因而，I/O口的输入、输出指令也就是片外数据存储器的读/写指令。其特点为：数据传输利用的是P0口，因此扩展接口均是8位口，传输数据简便。
串行总线的类型
常用的串行总线有：
Motorola公司的SPI（Serial Peripheral Interface）总线
Philips公司的I2C（Inter-Integrated Circuit）总线
现场总线CAN（Controller Area Network）总线等
采用串行扩展16kB存储器
（图略）
串行扩展I/O接口
串行接口有多种总线和丰富的接口芯片，以PHILIPS公司I2C总线8位远程I/O扩展器PCF8574为例，说明I2C总线扩展I/O接口的方法。