單片機(jī)存儲(chǔ)器的工作原理及選片與總線的概念解析

1、存儲(chǔ)器構(gòu)造

存儲(chǔ)器就是用來存放數(shù)據(jù)的地方。它是利用電平的高低來存放數(shù)據(jù)的，也就是說，它存放的實(shí)際上是電平的高、低，而不是我們所習(xí)慣認(rèn)為的1234這樣的數(shù)字，這樣，我們的一個(gè)謎團(tuán)就解開了，計(jì)算機(jī)也沒什么神秘的嗎。

圖2〈存儲(chǔ)器構(gòu)造〉

圖3〈存儲(chǔ)器構(gòu)造〉

讓我們看圖2。單片機(jī)里面都有這樣的存儲(chǔ)器，這是一個(gè)存儲(chǔ)器的示意圖：一個(gè)存儲(chǔ)器就象一個(gè)個(gè)的小抽屜，一個(gè)小抽屜里有八個(gè)小格子，每個(gè)小格子就是用來存放“電荷”的，電荷通過與它相連的電線傳進(jìn)來或釋放掉，至于電荷在小格子里是怎樣存的，就不用我們操心了，你能把電線想象成水管，小格子里的電荷就象是水，那就好理解了。存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)放數(shù)據(jù)的地方，我們稱之為一個(gè)“單元”。

有了這么一個(gè)構(gòu)造，我們就能開始存放數(shù)據(jù)了，想要放進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)12，也就是00001100，我們只要把第二號(hào)和第三號(hào)小格子里存滿電荷，而其它小格子里的電荷給放掉就行了（看圖3）?？墒菃栴}出來了，看圖2，一個(gè)存儲(chǔ)器有好多單元，線是并聯(lián)的，在放入電荷的時(shí)候，會(huì)將電荷放入所有的單元中，而釋放電荷的時(shí)候，會(huì)把每個(gè)單元中的電荷都放掉，這樣的話，不管存儲(chǔ)器有多少個(gè)單元，都只能放同一個(gè)數(shù)，這當(dāng)然不是我們所希望的，因此，要在結(jié)構(gòu)上稍作變化，看圖2，在每個(gè)單元上有個(gè)控制線，我想要把數(shù)據(jù)放進(jìn)哪個(gè)單元，就給一個(gè)信號(hào)這個(gè)單元的控制線，這個(gè)控制線就把開關(guān)打開，這樣電荷就能自由流動(dòng)了，而其它單元控制線上沒有信號(hào)，所以開關(guān)不打開，不會(huì)受到影響，這樣，只要控制不一樣單元的控制線，就能向各單元寫入不一樣的數(shù)據(jù)了，同樣，如果要某個(gè)單元中取數(shù)據(jù)，也只要打開對(duì)應(yīng)的控制開關(guān)就行了。

2、存儲(chǔ)器譯碼

那么，我們?cè)鯓觼砜刂聘鱾€(gè)單元的控制線呢？這個(gè)還不簡(jiǎn)單，把每個(gè)單元元的控制線都引到集成電路的外面不就行了嗎？事情可沒那么簡(jiǎn)單，一片27512存儲(chǔ)器中有65536個(gè)單元，把每根線都引出來，這個(gè)集成電路就得有6萬多個(gè)腳？不行，怎么辦？要想法減少線的數(shù)量。我們有一種辦法稱這為譯碼，簡(jiǎn)單介紹一下：一根線能代表2種狀態(tài)，2根線能代表4種狀態(tài)，3根線能代表幾種，256種狀態(tài)又需要幾根線代表？8種，8根線，所以65536種狀態(tài)我們只需要16根線就能代表了。

3、存儲(chǔ)器的選片及總線的概念

至此，譯碼的問題解決了，讓我們?cè)賮黻P(guān)注另外一個(gè)問題。送入每個(gè)單元的八根線是用從什么地方來的呢？它就是從計(jì)算機(jī)上接過來的，一般地，這八根線除了接一個(gè)存儲(chǔ)器之外，還要接其它的器件，如圖4所示。這樣問題就出來了，這八根線既然不是存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)之間專用的，如果總是將某個(gè)單元接在這八根線上，就不好了，比如這個(gè)存儲(chǔ)器單元中的數(shù)值是0FFH另一個(gè)存儲(chǔ)器的單元是00H，那么這根線到底是處于高電平，還是低電平？豈非要打架看誰歷害了？所以我們要讓它們分離。辦法當(dāng)然很簡(jiǎn)單，當(dāng)外面的線接到集成電路的管腳進(jìn)來后，不直接接到各單元去，中間再加一組開關(guān)就行了。平時(shí)我們讓開關(guān)打開著，如果確實(shí)是要向這個(gè)存儲(chǔ)器中寫入數(shù)據(jù)，或要從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù)，再讓開關(guān)接通就行了。這組開關(guān)由三根引線選擇：讀控制端、寫控制端和片選端。要將數(shù)據(jù)寫入片中，先選中該片，然后發(fā)出寫信號(hào)，開關(guān)就合上了，并將傳過來的數(shù)據(jù)（電荷）寫入片中。如果要讀，先選中該片，然后發(fā)出讀信號(hào)，開關(guān)合上，數(shù)據(jù)就被送出去了。注意圖4，讀和寫信號(hào)同時(shí)還接入到另一個(gè)存儲(chǔ)器，但是由于片選端不一樣，所以雖有讀或?qū)懶盘?hào)，但沒有片選信號(hào)，所以另一個(gè)存儲(chǔ)器不會(huì)“誤會(huì)”而開門，造成沖突。那么會(huì)不一樣時(shí)選中兩片芯片呢？只要是設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)就不會(huì)，因?yàn)樗怯捎?jì)算控制的，而不是我們?nèi)藖砜刂频?，如果真的出現(xiàn)同時(shí)出現(xiàn)選中兩片的情況，那就是電路出了故障了，這不在我們的討論之列。

從上面的介紹中我們已經(jīng)看到，用來傳遞數(shù)據(jù)的八根線并不是專用的，而是很多器件大家共用的，所以我們稱之為數(shù)據(jù)總線，總線英文名為BUS，總即公交車道，誰者能走。而十六根地址線也是連在一起的，稱之為地址總線。