STM32单片机如何利用SPI接口外扩SRAM芯片

STM32F1系列属于中低端的32位ARM微控制器，其内核是Cortex-M3。该系列芯片按片内Flash的大小可分为三大类：小容量（16K和32K）、中容量（64K和128K）、大容量（256K、384K和512K）。在实际的产品应用过程中如果出现内置RAM出现不足的情况下，选择外扩RAM是大部分工程师的首选，当然这款MCU是支持外扩内存的，外扩的存储器可选择SDRAM ,FLASH,SRAM芯片等，SDRAM及FLASH的外扩相对来说较为简单，如果想外扩SRAM芯片的话，目前主流的方式是通过并口接口来外扩SRAM芯片的，但是并口SRAM芯片占用了过多的I/O口，对于管脚有限的产品应用设计提出了考虑使用用SPI接口或者QPI接口外扩SOP-8封装的SRAM芯片，可以起到节省管脚的作用，从而实现SRAM芯片的扩展。VTI7064存储器可以实现单线、4线和8线的方式操作SRAM。速度在20MHz~200MHz之间,选择功耗更低的SPI SRAM,更有利在设计产品上做到功耗的减少， 成本上也要比6晶体的SRAM有优势得多,容量一般在 16Mb,32Mb,64Mb。SPI SRAM也因为成本及接口的优点被很多MCU的厂家认可及支持。

51单片机存储器扩展问题

一.51的存储器从功能上来说可以分为程序存储器和数据存储器，至于到底能扩展多少存储空间，要看你扩展的是哪一类存储器。

访问存储空间时，需要用到两个指针变量，为DPTR和PC。其中pc为程序计数器，指向下一条需要执行的指令的地址，DPTR为数据指针寄存器，这两个变量的长度都为16位，这是51单片机内部结构决定的，无法改变。所以这两个指针的寻址能力都为64K。这样看来，两类存储器的扩展能力都为64K 。但是，如果你实际扩展过存储器，你就可以发现程序存储器的扩展能力并没有64K!

这是为什么呢?

这得从51单片机的存储空间的编址说起。这里仅作简单说明，具体可以看教科书。简单地说，内部程序存储器和外部程序存储器是一起编址的，它们分别占用64K地址的一部分，所以外部扩展时要减去内部的地址空间，当然小于64K啦。而数据存储器是内外部分别编址，内外部数据存储器用不同的指令进行访问，所以不用担心单片机会混淆内外部数据存储器，所以外部数据存储器扩展能力有64K

扩展阅读：单片机存储器的配置

二.MCS-51单片机扩展系统中,片外程序存储器和片外数据存储器共处同一个地址空间,为什么不会发生总线冲突?

硬件上，控制信号不一样：片外程序存储器工作，要PSEN信号有效;片外数据存储器工作，要RD或WR信号有效;

软件上，寻址不一样，片外程序存储器工作，要用MOVC，

片外数据存储器工作，要用MOVX;

虽然说他们的地址都是0000H~FFFFH，不会发生冲突的

因为控制信号线的不同：

外扩的RAM芯片既能读出又能写入，所以通常都有读写控制引脚，记为OE和WE。外扩RAM的读、写控制引脚分别与MCS-51的RD和WR引脚相连。

外扩的EPROM在正常使用中只能读出，不能写入，故EPROM芯片没有写入控制引脚，只有读出引脚，记为OE，该引脚与MCS-51单片机的PSEN相连

三.单片机中外接程序存储器和数据存储器公用16位地址线和8根数据线为什么不会起冲突

建议你阅读一下单片机关于选通地址、传递数据方面的叙述。

下面我简略的说一下大概过程，希望对你有所帮助。

第一，单片机采用三总线结构传递数据。地址总线、数据总线、控制总线。传递数据的过程是先寻址，再传递数据。即先送一个地址信息(由微处理器向总线写一个地址信息)，由寄存器(也可能是程序存储器，也可能是数据存储器)根据这个地址，把微处理器要读取的数据写到总线上，微处理器再读取这个数据。整个过程由控制总线控制。所以每次读的数据是针对那个地址对应的寄存器操作的，不会发生混乱。写数据时一样，先寻址，再写数据，数据就写入刚才寻址时的地址对应的那个寄存器里去了。

第二、程序存储器、数据存储器有不同的选通信号，在一个指令周期里，是不同的时间选通的，所以不会混乱。

第三。选通的引脚不同。拿片外数据存储器来说，是P3的第6和第7引脚做选通信号，程序存储器是PSEN做选通信号，他们接在各自器件的选通引脚上，所以不会混乱。

第四，指令不同。拿汇编指令来说。MOV是程序存储器传递数据用，MOVX是数据存储器传递数据用(对片外而言)。

总之，记住三总线传递的方式，先寻址，再传数，由控制总线控制，这个模式，你就容易理解这个了。

单片机的p2和p0分别传递地址的高八位和低八位。同时p0还传递数据。在时序信号的ALE高电平期间，锁定地址信息。/PSEN是选通程序存储器的。在/PSEN低电平期间是向程序存储器传递程序代码，/WR和/RD是选通数据存储器的，即在/WR和/RD(p3的六脚和七脚)低电平期间把数据传递给数据寄存器。而/PSEN和/WR及/RD是在不同时间变为低电平的，没有重叠的部分。也就是说，当/WR及/RD变成低电平时，/PSEN已经恢复高电平了，由P0口传出的数据信息当然只会传到数据存储器里，因为程序存储器已经不再处于选通状态了!!从表面看，都是从p0口传出的，但因为选通器件的时间不同而不会发生混乱。当然我说的是片外程序存储器和数据存储器的的情况，其实对片内也一样，还是三总线的这种控制方式，使它们在不同的时间被选通，而不至于发生冲突。

看看单片机的一个电路图。你会发现p0既跟74LS373连，又跟8155或8255或键盘或数模转换器等等连。而8155或8255或键盘或数模转换器等等对单片机而言是当做数据存储器处理的。74LS373连的多半是程序存储器。那么p0送出的信号不是两者都接受了吗?注意看ALE接74LS373的G接口，锁存地址用，PSEN有时用有时不用。WR和RD接数据存储器的选通接口。因为WR和RD跟ALE的信号在时间上没有重叠部分，所以p0的信号不会被程序存储器和数据存储器同时收到。这是一个举例说明，具体情况要具体分析。

四，51单片机，存储器分为数据存储器和程序储存器，其地址空间、存取指令、和控制信号各有一套，

51是冯-诺依曼结构

哈弗结构说的是将程序存储器和数据存储器地址编码分开，因而有两种程序指令总线和数据指令总线。请注意这里说的是：地址编码分开。取指令和取数据可以同时进行。

因为冯-诺依曼结构的数据线和指令线是分时复用的，在同一根线上，有时传送的是数据有时是指令，所以它取指令和取数据不能同时进行。你看mov，movx，movc，的功能，它告诉cpu什么时候取数据什么时候取指令。注意：数据和指令的区别!

又一种说法 哈佛结构和冯.诺依曼结构都是一种存储器结构。哈佛结构是将指令存储器和数据存储器分开的一种存储器结构;而冯.诺依曼结构将指令存储器和数据存储器合在一起的存储器结构。

哈佛结构是为了高速数据处理而采用的，因为可以同时读取指令和数据(分开存储的)。大大提高了数据吞吐率。缺点是结构复杂。

通用微机指令和数据是混合存储的，结构上简单，成本低。假设是哈佛结构：你就得在电脑安装两块硬盘，一块装程序，一块装数据，内存装两根，一根储存指令，一根存储数据……

是什么结构要看总线结构的。51单片机虽然数据指令存储区是分开的，但总线是分时复用得，所以顶多算改进型的哈佛结构，呵呵。ARM9虽然是哈佛德，但是之前的版本也还是冯诺结构。早期的X86能迅速占有市场，一条很重要的原因，正是靠了冯 诺依曼这种实现简单，成本低的总线结构。楼上的兄弟有一点说的不确切，现在的处理器虽然外部总线上看是诺依曼结构的，但是由于内部CACHE的存在，因此实际上内部来看已经算是改进型哈佛结构的了。

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