在實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往既需要擴(kuò)展程序存儲器，又需要擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器（I/O接口芯片中的寄存器也作為數(shù)據(jù)存儲器的一部分），如何把片外的兩個64KB地址空間分配給各個程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器芯片，并且使程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的各芯片之間，一個存儲器單元只對應(yīng)一個地址，避免單片機(jī)發(fā)出一個地址時同時訪問兩個單元，而發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。這就是存儲器的地址空間的分配問題。
AT89S51單片機(jī)發(fā)出的地址碼用于選擇某個存儲器單元，在外擴(kuò)的多片存儲器芯片中，AT89S51單片機(jī)要完成這種功能，必須進(jìn)行兩種選擇：一是必須選中該存儲器芯片，稱為片選。只有被選中的存儲器芯片才能被AT89S51單片機(jī)訪問，未被選中的芯片不能被訪問。二是在片選的基礎(chǔ)上再根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的地址碼來對選中的芯片的某一單元進(jìn)行訪問，稱為單元選擇。為了實(shí)現(xiàn)片選，每個存儲器芯片都有片選信號引腳。同時每個存儲器芯片也都有多個地址線引腳，以便對其進(jìn)行單元的選擇。需要注意的是，片選和單元選擇都是單片機(jī)通過地址線一次發(fā)出的地址信號來完成選擇的。
通常把單片機(jī)系統(tǒng)的地址線籠統(tǒng)地分為低位地址線和高位地址線，片選都是使用高位地址線。實(shí)際上，在16條地址線中，高、低位地址線的數(shù)目并不是固定的，我們只是習(xí)慣上把用于存儲器單元選擇的地址線稱為低位地址線，其余的稱為高位地址線。
常用的存儲器地址空間分配方法有兩種：線性選擇法（簡稱線選法）和地址譯碼法（簡稱譯碼法），下面分別介紹。
1．線選法
線選法是直接利用系統(tǒng)的某一高位地址線作為存儲器芯片（或I/O接口芯片）的片選控制信號。為此，只需要把用到的高位地址線與存儲器芯片的片選端直接連接即可。
線選法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，不需要另外增加地址譯碼器硬件電路，體積小，成本低。缺點(diǎn)是可尋址的芯片數(shù)目受到限制。另外，地址空間不連續(xù)，每個存儲單元的地址不唯一，這會給程序設(shè)計(jì)帶來一些不便，只適用于外擴(kuò)芯片數(shù)目不多的單片機(jī)系統(tǒng)的存儲器擴(kuò)展。
2．譯碼法
譯碼法就是使用譯碼器對AT89S51單片機(jī)的高位地址進(jìn)行譯碼，將譯碼器的譯碼輸出作為存儲器芯片的片選信號。這種方法能夠有效地利用存儲器空間，適用于多芯片的存儲器擴(kuò)展。
常用的譯碼器芯片有74LS138（3線-8線譯碼器）、74LS139（雙2線-4線譯碼器）和74LS154(4線-16線譯碼器)。若全部高位地址線都參加譯碼，稱為全譯碼；若僅部分高位地址線參加譯碼，稱為部分譯碼。部分譯碼存在著部分存儲器地址空間相重疊的情況。
下面介紹兩種常用的譯碼器芯片。
(1) 74LS138 是一種3線-8線譯碼器，有3個數(shù)據(jù)輸入端，經(jīng)譯碼產(chǎn)生8種狀態(tài)。其引腳如右圖所示，真值表見下表。由下表可見，當(dāng)譯碼器的輸入為某一固定編碼時，其輸出僅有一個固定的引腳輸出為低電平，其余的引腳輸出為高電平。而輸出為低電平的引腳就作為某一存儲器芯片的片選端的控制信號。
表 74LS138真值表
(2) 74LS139 是一種雙2線-4線譯碼器。這兩個譯碼器完全獨(dú)立，分別有各自的數(shù)據(jù)輸入端、譯碼狀態(tài)輸出端以及數(shù)據(jù)輸入允許端，其引腳如左圖所示，真值表見下表（只給出其中的一組）。
表 74LS139真值表
下面以74LS138為例介紹如何進(jìn)行地址分配。例如，要擴(kuò)展8片8KB的RAM 6264，如何通過74LS138把64KB空間分配給各個芯片？由上表可知，把Gl接+5V，G2A、G2B（的反）接地，P2.7、P2.6、P2.5（高3位地址線）分別接到74LS138的C、B、A端，由于對高3位地址譯碼，這樣譯碼器有8個輸出YO～Y7，分別接到8片6264的各個片選端，實(shí)現(xiàn)8選1的片選。而低1 3位地址( P2.4～P2.0，PO.7～PO.0)完成對選中的6264芯片中的各個存儲單元的單元選擇。這樣就把64KB存儲器空間分成8個8KB空間了。64KB地址空間的分配如下圖所示。
這里采用的是全地址譯碼方式。因此，AT89S51單片機(jī)發(fā)出16位地址碼時，每次只能選中某一芯片以及該芯片的一個存儲單元。
如何用74LS138把64KB空間全部劃分為4KB的塊呢？由于4KB空間需要12條地址線進(jìn)行單元選擇，而譯碼器的輸入只有3條地址線(P2.6～P2.4)，P2.7沒有參加譯碼，P2.7發(fā)出的O或1決定了選擇64KB存儲器空間的前32KB還是后32KB，由于P2.7沒有參加譯碼，就不是全譯碼方式，這樣前后兩個32KB空間就重疊了。那么，這32KB空間利用74LS138譯碼器可劃分為8個4KB空間。如果把P2.7通過一個非門與74LS138譯碼器的Gl端連接起來，如下圖所示，就不會發(fā)生兩個32KB空間重疊的問題了。這時，選中的是64KB空間的前32KB空間，地址范圍為OOOOH～7FFFH。如果去掉上圖中的非門，地址范圍為8000H～FFFFH。把譯碼器的輸出連到各個4KB存儲器的片選端，這樣就把32KB的空間劃分為8個4KB空間。P2.3～P2.0，P0.7～PO.O實(shí)現(xiàn)對單元的選擇，P2.6～P2.4通過74LS138譯碼器的譯碼實(shí)現(xiàn)對各存儲器芯片的片選。
采用譯碼器劃分的地址空間塊都是相等的，如果將地址空間塊劃分為不等的塊，可采用可編程邏輯器件FPGA對其編程來代替譯碼器進(jìn)行非線性譯碼。
下載文檔
