C语言面试之旅：掌握基础，探索深度（面试实战之单片机并行存储器扩展）

    引言    

         在嵌入式系统和微控制器等应用中，存储器是至关重要的组成部分。单片机通常具有有限的内核存储器和外部接口，因此扩展存储器成为许多应用的必要步骤。本文将探讨单片机并行存储器扩展的各个方面。

1、单片机并行扩展总线

        并行存储器扩展是一种将存储器连接到单片机的方法，以增加其存储容量。这种方法通过将数据从一个设备传输到另一个设备，可以显著提高数据传输速率。并行接口提供了一个简单且高效的方式来扩展单片机的存储能力。

组成

        （1）地址总线:传送地址信号
        （2） 数据总线:传送数据、状态、指令和命令
        （3） 控制总线:控制信号

2、80C51 单片机并行扩展总线

（1）以 PO 口的 8位口线充当低位地址线/数据线
（2）以 P2的口线作高位地址线
（3）控制信号:
        使用 ALE 作地址锁存的选通信号，以实现低 8 位地下锁存以PSEN信号作为扩展程序存储器的读选通信号。
        以 EA 信号作为内外程序存储器的选择信号。以RD和WR作为扩展数据存储器和 O端口的读/写选通信号

优点

1. 高速数据传输：并行接口可以提供比串行接口更快的数据传输速率。通过将数据同时发送到多个设备，可以显著提高数据传输速度。
2. 简单连接：并行接口的连接相对简单。只需要将数据线和控制线连接到相应的设备即可。
3. 可扩展性：通过将多个存储器设备连接到一个单片机，可以增加存储容量。这种可扩展性使得并行接口在需要大量存储空间的应用中非常有用。

3、单片机并行存储器扩展的方法

实现

        (1)地址线的连接将外围芯片的低8 位地址线(A7~A0)经锁存器与 PO 口相连高8 位地址线(A15~A8)与P2口相连。如果不足 16 位则按从低至高的顺序与 POP2的各位相连。
        (2)数据线的连接外围芯片的数据线(D7~D0)可直接与 PO口相连
        (3)控制线的连接

                                        ROM: OE-PSEN        

                                        RAM: E-RD、WE-WR
片选信号CE的连接方法:
        (1) 接地，适用于扩展一块存储器芯片
        (2)线选法

挑战

1. 硬件复杂性：并行接口的硬件连接相对复杂。需要正确连接数据线、控制线和地址线，以确保数据正确传输。此外，还需要考虑时序问题，以确保数据在正确的时间点传输。
2. 成本：并行存储器设备的价格通常高于串行设备。因此，在需要大量存储空间的应用中，使用并行接口可能会增加总体成本。
3. 能耗：并行接口的能耗通常高于串行接口。由于同时进行更多的数据传输，因此需要更多的能源来驱动设备。

四、并行存储器扩展的实现

1. 选择合适的存储器芯片：根据应用需求选择合适的存储器芯片。例如，如果需要大量的快速存储空间，可以选择SRAM或DDR SDRAM等高速存储器芯片。如果需要大容量但不需要高速数据传输，可以选择EEPROM或Flash等存储器芯片。
2. 硬件连接：根据所选的存储器芯片和单片机的接口类型，进行正确的硬件连接。需要将数据线、控制线和地址线正确连接到相应的设备上。此外，还需要考虑电源和地线的连接。
3. 软件编程：为了正确地操作并行存储器设备，需要进行相应的软件编程。这包括初始化设备、读/写操作、中断处理等。
4. 调试与测试：完成硬件连接和软件编程后，需要进行调试和测试以确保系统正常工作。这包括检查数据传输的正确性、测试设备的稳定性和性能等。

五、结论

        单片机并行存储器扩展是一种在嵌入式系统和微控制器等应用中常用的技术。通过将存储器设备连接到单片机，可以增加其存储容量并提高数据传输速率。虽然并行接口具有一些挑战，如硬件复杂性、成本和能耗等，但正确地设计和实施可以克服这些问题。在实现单片机并行存储器扩展时，选择合适的存储器芯片、进行正确的硬件连接和软件编程以及进行调试和测试是关键步骤。