马老师教材之5.5.2外部扩展并行I/O接口设计

sea_sky_ocean · 发表于 2008-6-2 22:30:45

马老师的教材《高档8位单片机ATmega128原理与开发应用指南（上）》之5.5.2节外部扩展并行I/O接口设计中使用的扩展方法（利用74HC373扩展输入口，同理也可以扩展输出口）我在使用51单片机时就使用过，现在使用ATmega128也扩展过，是一种有效、快速、低成本的扩展方法，我非常喜欢使用这种方式！
不过今天对这种扩展时序又深入思考了一下，突有以前不曾想过的疑问，提出与大家探讨！

先简要说明扩展方法：充分利用总线时序，地址线进行译码选择373（译码线接373之OC引脚PIN1），然后利用ALE的高电平使能LE（即教材中的C引脚PIN11），使输入数据出现在373的Q端口，在ALE的低电平时数据锁存在Q端口，总线进行数据读取。

现在我突然想到存在的问题是在总线时序的T2周期（参考教材或者128的PDF的外部扩展存储器操作时序图），地址已经输出，373被选通，ALE处于高电平状态，此时373已经完全处于工作状态，即外部输入信号已经能够直接反映在Q端口即当前数据总线上，而在T2周期MCU的PA口是输出状态，即输出低8位地址数据，此时就存在的问题是在当前总线上有两个输出（373的Q端口和MCU的PA端口）同时有效，势必会有冲突或者说短路（CMOS输出，如果一个端口输出高电平，另一个相连端口输出低电平，相当于上下两个MOS同时导通，这种情况是不合适的），虽然时间比较短暂（8M晶振，约125ns），但此种状态是存在的，如果这种操作很频繁，不知长期工作对MCU有什么影响？或者有没有更好的改进方式，使其更加完善一些？我也在思考改进，但不知道是不是画蛇添足！

sea_sky_ocean · 发表于 2008-6-3 20:20:43

今天将新做的PCB中这种扩展做了改进，在373的Q端口和PA端口之间串了一个电阻，具体阻值调试再定吧，我想这样可以解决上面出现的问题，保护芯片端口！
另外将373的选通信号增加了使用MCU的RD信号触发的电路，如果调试成功以后就不使用ALE了，因为使用RD的地址选择性更好，抗干扰更好（个人认为），而且同一个片选地址可以同时扩展输入和输出IO口（两种373的处理不一样）！

machao · 发表于 2008-6-3 23:00:52

这是一个非常好的问题.而且在这个电路中确实存在你说的现象.

书中的电路是一个"简单"的扩展.所谓简单,就是希望少用外围的器件.但的确存在PA的输出和373的输出冲突的问题,尽管此时两面输出的数据是不使用的,可是存在将PA口或373的口烧毁的隐患.

改善的办法是在PA口上串入8个1K-2K的电阻.

使用RD控制373的选通信号不妥,因为ALE锁存先于RD,如果373未被选通,那么锁存的数据没有意义.

实际上,正规方式的扩展输入输出并口是使用373(输出)和244/245(输入),地址译码输出是需要经过RD和WR的控制,分别与373的锁存(373的片选接地)和244的片选连接,这样需要多使用一个或门器件.

谢谢你的问题.

zhifeng · 发表于 2008-6-3 23:04:21

165+595不是很简单

machao · 发表于 2008-6-3 23:17:12

不同的方法,要根据实际情况选择的.

在我以M16为主的书中,介绍的就是165+595.因为M16外部没有并行总线接口.

而M128外部有并行总线接口,利用该接口扩展,软件编写方便,速度快,至少对于学习过51的人比较习惯.缺点是,PCB上的布线多.

两种方法的对比,在我的教程中有讨论的.两种方法都应该掌握的.

sea_sky_ocean · 发表于 2008-6-4 22:02:07

谢谢马老师！

“使用RD控制373的选通信号不妥,因为ALE锁存先于RD,如果373未被选通,那么锁存的数据没有意义”
当前前提是373片选是通过地址译码（我使用的是138低电平信号使能）选通的，否则输出为高阻态的，我的意思是说在373片选有效的情况下使用RD进行信号选通应该更好些！这样抗干扰性更强些！因为ALE的信号在MCU访问内外部RAM时包括读写时都是有效的，而RD在指定的外部扩展空间读时序才有效！
另外马老师的正规扩展输入输出方式更加有效！我的输出采取的是373，其中片选时钟接地，选通使用的是138产生的片选（低电平有效）和WR信号或非后的信号！输入如果按照马老师所说我想就应该是采用138产生的CS（低电平有效）和RD信号相或后进行选通244，这样就可以避免前面的总线输出冲突的问题了，是吗？

machao · 发表于 2008-6-4 22:53:33

1.你是指使用RD取反作为373的锁存信号吗?这样T1,T2期间还是存在冲突的问题,还要增加一个器件.最好你有个图.

2.正规输入输出的扩展方法不是我的,很多书上都有,看看8086的微机原理书.
输出采用373，其中片选始终接地，选通(正确叫锁存)使用的是138产生的片选（低电平有效）和WR信号或非后的信号！输入采用138产生的CS（低电平有效）和RD信号相或后进行选通244，这样就肯定避免总线输出冲突的问题了.

马老师教材之5.5.2外部扩展并行I/O接口设计

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