一种单片机超大数据外存扩展系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种单片机超大数据外存扩展系统及其控制方法，系统包括1个单片机、多个第一译码器、多个扩展I/O口芯片、多个第二译码器以及多个存储器，各存储器均与单片机的地址、数据和控制总线相连，各第一译码器的输入端连接单片机的地址总线，第一译码器的输出端连接各扩展I/O口芯片的使能端，各扩展I/O口芯片的输入端与单片机的数据总线相连，各扩展I/O口芯片与各第二译码器一一对应，各第二译码器的输入端与对应的扩展I/O口芯片的输出端相连，各第二译码器的输出端分别与各存储器的片选端口相连。本发明突破了传统扩展方法的容量限制，满足了超大容量的实时存取需求。
【专利说明】
一种单片机超大数据外存扩展系统及其控制方法
技术领域
[0001]本发明属于单片机存储技术领域，特别涉及了一种单片机超大数据外存扩展系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着计算机网络通信的日益普及，计算机数据存储容量的构建越来越重要。而MCU的地址管脚个数却限制了存储器的存取容量。因此，如何能够更多的扩展MCU的存储器以应付超大容量的存储需求，成为该技术领域的人热切需要解决的问题。
[0003]目前现有的M⑶存储扩展方法大致分为两种:
一、通过单片机的P1、P3管脚来扩展存取容量，但是这种方法受P1、P3□数量的限制，扩展的容量是十分有限的，例如普通的MCS51单片机，最多只能扩展256*256个存储器(全译码)；而且占用了 I/O 口Pl、P3管脚；
二、通过串口扩展，例如使用串转并芯片74LS164把串口数据转换成并口数据，连接每个存储器的CS(片选)管脚，从而实现扩展，但是这种方法的弊端是扩展的越多，串口发送的时间越长，实时性不好，而且占用MCU的串口，增加了难度和成本。。
【发明内容】
[0004]为了解决上述【背景技术】提出的技术问题，本发明旨在提供一种单片机超大数据外存扩展系统及其控制方法，突破传统扩展方法的容量限制，满足超大容量的实时存取需求。
[0005]为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为:
一种单片机超大数据外存扩展系统，包括I个单片机、多个第一译码器、多个扩展I/O 口芯片、多个第二译码器以及多个存储器，各存储器均与单片机的地址、数据和控制总线相连，各第一译码器的输入端连接单片机的地址总线，第一译码器的输出端连接各扩展I/O 口芯片的使能端，各扩展I/O 口芯片的输入端与单片机的数据总线相连，各扩展I/O 口芯片与各第二译码器一一对应，各第二译码器的输入端与对应的扩展I/O 口芯片的输出端相连，各第二译码器的输出端分别与各存储器的片选端口相连。
[0006]其中，所述扩展I/O口芯片采用74LS373芯片。
[0007]其中，所述第一译码器、第二译码器均采用74LS138芯片。
[0008]其中，所述存储器可以是R0M，也可以为RAM。
[0009]本发明还包括基于上述单片机超大数据外存扩展系统的控制方法，包括以下步骤:
(1)单片机通过第一译码器使能各扩展I/O口芯片；
(2)单片机向使能的扩展I/O口芯片写入数据；
(3)将扩展I/O口芯片的输出数据作为高位地址，经第二译码器进行全译码后，将扩展I/O 口芯片的输出数据转化为各存储器的片选信号，从而选通相应存储器；
(4)单片机通过标准存取外部存储器的指令向选通的存储器进行数据存取； (5)在下一存取周期，若进行存取的存储器不变，则直接执行步骤(4)，当改变存储器时，则返回步骤(I)重新使能扩展I/O 口芯片。
[0010]采用上述技术方案带来的有益效果:
(1)本发明通过增加I/O口扩展芯片来扩展存储容量，根据扩展的I/O 口数量确定扩展的存储容量，突破了利用普通51单片机的Pl 口进行扩展的容量限制(256个)；
(2)本发明与串口扩展相比，不需要占用单片机的串口，串口扩展的实时性会随着扩展的增加而降低，而本发明通过写入指令来切换被选的存储器，当存储器不变时，不需要再次写入指令来选择存储器，直接存取即可，提高了存取的效率；
(3)采用本发明的外存扩展方法，扩展的I/O地址和每个存储器都是重叠的，在选中每个扩展的I/O时，都同时选中每个存储器的相应地址。如果存储器是RAM，重叠空间就不能用来存放数据，浪费了一点空间，且整个存储器空间是不连续的；如果存储器是R0M，是只读的，而扩展的I/O是只写的，相互不影响，这部分重叠空间是可以使用，并不会浪费空间，但整个存储器空间仍然是不连续的。本发明的理念就是牺牲极少的重叠空间，而换取巨大的存储空间，尤其适用于不需要连续存储空间但对存储容量要求很高的领域和场合。
【附图说明】
[0011 ]图1是本发明的系统组成框图。
【具体实施方式】
[0012]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0013]如图1所示本发明的系统组成框图，一种单片机超大数据外存扩展系统，包括I个单片机、多个第一译码器、多个扩展I/O 口芯片、多个第二译码器以及多个存储器，各存储器均与单片机的地址、数据和控制总线相连，各第一译码器的输入端连接单片机的地址总线，第一译码器的输出端连接各扩展I/O 口芯片的使能端，各扩展I/O 口芯片的输入端与单片机的数据总线相连，各扩展I/o 口芯片与各第二译码器一一对应，各第二译码器的输入端与对应的扩展I/o 口芯片的输出端相连，各第二译码器的输出端分别与各存储器的片选端口相连。
[0014]在本实施例中，所述扩展I/O口芯片采用74LS373芯片。
[0015]在本实施例中，所述第一译码器、第二译码器均采用74LS138芯片。其中第一译码器用于扩展多个I/O口，决定扩展的I/O的地址，第二译码器用于将扩展的I/O口输出的数据进行全译码，实现存储器的片选。
[0016]在本实施例中，所述存储器可以是R0M，也可以为RAM。
[0017]本发明还包括基于上述单片机超大数据外存扩展系统的控制方法，包括以下步骤:
(1)单片机通过第一译码器使能各扩展I/O口芯片；
(2)单片机向使能的扩展I/O口芯片写入数据；
(3)将扩展I/O口芯片的输出数据作为高位地址，经第二译码器进行全译码后，将扩展I/O 口芯片的输出数据转化为各存储器的片选信号，从而选通相应存储器；
(4)单片机通过标准存取外部存储器的指令向选通的存储器进行数据存取； (5)在下一存取周期，若进行存取的存储器不变，则直接执行步骤(4)，当改变存储器时，则返回步骤(I)重新使能扩展I/O 口芯片。
[0018]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【主权项】
1.一种单片机超大数据外存扩展系统，其特征在于:包括I个单片机、多个第一译码器、多个扩展I/o 口芯片、多个第二译码器以及多个存储器，各存储器均与单片机的地址、数据和控制总线相连，各第一译码器的输入端连接单片机的地址总线，第一译码器的输出端连接各扩展I/o 口芯片的使能端，各扩展I/O 口芯片的输入端与单片机的数据总线相连，各扩展I/O 口芯片与各第二译码器一一对应，各第二译码器的输入端与对应的扩展I/O 口芯片的输出端相连，各第二译码器的输出端分别与各存储器的片选端口相连。2.根据权利要求1所述一种单片机超大数据外存扩展系统，其特征在于:所述扩展I/O口芯片采用74LS373芯片。3.根据权利要求1所述一种单片机超大数据外存扩展系统，其特征在于:所述第一译码器、第二译码器均采用74LS138芯片。4.根据权利要求1所述一种单片机超大数据外存扩展系统，其特征在于:所述存储器的类型为ROM或者RAM。5.基于权利要求1所述单片机超大数据外存扩展系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)单片机通过第一译码器使能各扩展I/o口芯片； (2)单片机向使能的扩展I/O口芯片写入数据； (3)将扩展I/O口芯片的输出数据作为高位地址，经第二译码器进行全译码后，将扩展I/O 口芯片的输出数据转化为各存储器的片选信号，从而选通相应存储器； (4)单片机通过标准存取外部存储器的指令向选通的存储器进行数据存取； (5)在下一存取周期，若进行存取的存储器不变，则直接执行步骤(4)，当改变存储器时，则返回步骤(I)重新使能扩展I/O 口芯片。
【文档编号】G06F13/20GK105930287SQ201610254749
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】朱节中, 郭萍, 梅永, 顾文亚, 孟祥瑞, 郑玉, 吉哲嘉, 李凌
【申请人】南京信息工程大学