微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)

1、第3章 IO端口地址譯碼技術(shù) 微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù) 3.1 I/O地址空間和存儲(chǔ)器地址空間一樣，IO地址空間也是一片連續(xù)的地址單元。地址單元可以被任何外設(shè)使用，但不可以地址沖突。和存儲(chǔ)單元一樣，都是以數(shù)據(jù)字節(jié)來(lái)組織的。微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)內(nèi)存內(nèi)存接口CPU系統(tǒng)總線(xiàn)：地址總線(xiàn)XA19-0，數(shù)據(jù)總線(xiàn)XD7-0，控制總線(xiàn)/XIOR 智能儀器接口通信接口過(guò)程控制接口輸入接口輸出接口外存接口數(shù)字化存儲(chǔ)示波器，數(shù)字化萬(wàn)用表終端調(diào)制解調(diào)器TTY 電傳機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)量輸入D/A轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)量輸出鍵盤(pán) 數(shù)字化儀光筆 圖形輸入 聲音輸入 掃描儀點(diǎn)陣打印 CRT 顯示激光打印 液晶顯示噴墨

2、打印 繪圖儀X-Y記錄儀硬盤(pán) 軟盤(pán)光盤(pán) 磁帶系統(tǒng)總線(xiàn)接口微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù) 3.1 I/O端口一。IO端口及其編碼方式1. IO端口端口是接口電路中能被CPU直接訪(fǎng)問(wèn)的寄存器的地址。計(jì)算機(jī)給接口電路中的每個(gè)寄存器分配一個(gè)地址。IO操作 指CPU對(duì)設(shè)備相關(guān)的IO端口的訪(fǎng)問(wèn)操作，而不是對(duì)IO設(shè)備的操作微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)二。IO端口地址編碼方式1、統(tǒng)一編址方式端口地址與存儲(chǔ)器地址統(tǒng)一編址微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)譯碼器CPUAB去存儲(chǔ)器芯片去I/O接口芯片Y-iYi+1-j優(yōu)點(diǎn)：指令豐富，電路簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：外設(shè)占用存儲(chǔ)器空間，內(nèi)存容量減小。微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼

3、技術(shù)內(nèi)存譯碼器8088 CPU（最大模式）系統(tǒng)總線(xiàn)AB去存儲(chǔ)器去I/O接口/Y0-i/Y0-j接口譯碼器/XMENR /XMEMW/XIOR /XIOW注：最大模式下系統(tǒng)的控制總線(xiàn)來(lái)源于總線(xiàn)控制器8288和DMA總線(xiàn)仲裁邏輯2、獨(dú)立編址方式微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù) 優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)器和外設(shè)都有自己的地址譯碼器，地址空間獨(dú)立，互不影響。用專(zhuān)用的I/O 指令訪(fǎng)問(wèn)I/O 端口。三。 獨(dú)立編址方式的端口訪(fǎng)問(wèn)輸入指令： IN AL, n ; n 為8位IO端口地址IN AL, DX ; 16位地址用DX間址輸出指令： OUT n, ALOUT DX, AL微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)1. IO地址

4、寬度 IO地址在00H0FFH，稱(chēng)為8位地址寬度； IO地址在0100HFFFFH，稱(chēng)為16位地址寬度說(shuō)明： 不論IO地址寬度是8位，還是16位，都 可以用DX間接尋址； 只有IO地址是8位寬度才能直接尋址。2. IO 數(shù)據(jù)寬度 當(dāng)一次傳輸1個(gè)端口數(shù)據(jù)，即8位數(shù)據(jù)時(shí)，用AL累加器 當(dāng)一次傳輸連續(xù)2個(gè)端口數(shù)據(jù)，即16位時(shí)，用AX累加器微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù) 3.3 IO端口地址分配 一。IO接口硬件分類(lèi) 系統(tǒng)板（主板）上的IO芯片（如定時(shí)器，并口等等） IO擴(kuò)展槽上的接口控制卡（聲卡、網(wǎng)卡、軟驅(qū)卡、顯卡） 二。IO端口地址分配參看表3.1 表3.2 三。IO端口地址選用的原則被系統(tǒng)配置

5、已經(jīng)占用的不可用計(jì)算機(jī)廠(chǎng)家聲明保留的地址不要使用一般IBM實(shí)驗(yàn)卡用300H-31FH。微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)3.4 I/O 端口地址譯碼一。IO地址譯碼電路工作原理及作用 輸入信號(hào)：地址信號(hào)，控制信號(hào) 輸出信號(hào)：“選中”信號(hào)。原理：譯碼器根據(jù)地址和控制信號(hào)，產(chǎn)生選中信號(hào)。不同的地址控制組合，最多只可能使一根“選中”信號(hào)有效，該有效的選中信號(hào)用于打開(kāi)它所連接的IO接口芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)與系統(tǒng)線(xiàn)的通路總開(kāi)關(guān)。地址譯碼器地址信號(hào)控制信號(hào)“選中”信號(hào)微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)“地址”信號(hào)線(xiàn)“控制”信號(hào)線(xiàn)“選中”信號(hào)線(xiàn)微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)在這一段時(shí)間，3個(gè)控制信號(hào)沒(méi)有同時(shí)有效，譯碼

6、器“選中”信號(hào)線(xiàn)輸出全部無(wú)效000000000000111111111111控制信號(hào)有效時(shí)，地址000時(shí)，僅/IOY0有效。其余選中線(xiàn)全無(wú)效微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù) 二。 I/O 端口地址譯碼方法：1.簡(jiǎn)單接口芯片，只含有一個(gè)端口，內(nèi)部不帶帶譯碼器，譯碼器設(shè)計(jì)原則：由“IO地址”信號(hào)和“IO讀/寫(xiě)”控制信號(hào)的不同組合實(shí)現(xiàn)?？刂菩酒瑑?nèi)寄存器的入口或出口開(kāi)關(guān)。微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)T1T2T3、TWT40026H號(hào)IO端口地址來(lái)自CPU內(nèi)AL中的數(shù)據(jù)向IO端口寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)（OUT 0026H，AL）系統(tǒng)總線(xiàn)時(shí)序（假設(shè)（AL）=22H）CLKXA15-0XREADYXD7-00026H

7、22H微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)T1T2T3、TWT40025H號(hào)IO端口地址來(lái)自0025H號(hào)IO端口的數(shù)據(jù)從IO端口讀出數(shù)據(jù)（IN AL,0025H）時(shí)系統(tǒng)總線(xiàn)時(shí)序（ （25H端口）=11H）CLKXA15-0XREADYXD7-011H0025H微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)外部譯碼器1個(gè)存儲(chǔ)單元（8bit）8個(gè)&/XIOW/XIORD0-7XA0-15單個(gè)端口IO芯片（如373）內(nèi)部讀寫(xiě)控制原理圖8個(gè)同時(shí)控制8個(gè)3態(tài)門(mén)GOEXD0-7I寫(xiě)I讀/Y控制線(xiàn)始終保持有效或不帶控制線(xiàn)微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù) 二。 I/O 端口地址譯碼方法：2. 多端口芯片（內(nèi)部帶譯碼器）由地址信

8、號(hào)和控制信號(hào)的不同組合實(shí)現(xiàn)。其原則是：(2). 低位地址線(xiàn)直接連接到 I/O 接口芯片，由內(nèi)部譯碼器實(shí)現(xiàn)選中存儲(chǔ)單元或IO端口。例如：8255內(nèi)部有四個(gè)端口寄存器，則至少要留出2低位地址線(xiàn)用于8255內(nèi)部尋找寄存器(1). 高位地址與CPU 的控制信號(hào)組合，經(jīng)外部譯碼電路產(chǎn)生 I/O 接口芯片的片選信號(hào)( /CS )，實(shí)現(xiàn)選中芯片（就是打開(kāi)芯片內(nèi)部譯碼器）。微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)譯碼器1個(gè)存儲(chǔ)單元（8bit）8個(gè)&/WR/RDD0-7A0i存儲(chǔ)器或IO接口芯片內(nèi)部讀寫(xiě)控制原理圖(1)/CS接自外部譯碼器“選中”線(xiàn)8個(gè)同時(shí)控制8個(gè)3態(tài)門(mén)內(nèi)部選中線(xiàn)，用于選中1個(gè)IO端口/Y0I寫(xiě)I讀外部

9、譯碼器XAi+19/YnXA0-i微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)1個(gè)存儲(chǔ)單元（8bit）8個(gè)&/WR/RDD0-7A0i存儲(chǔ)器或IO接口芯片內(nèi)部讀寫(xiě)控制原理圖(2)/CS接自外部譯碼器“選中”線(xiàn)8個(gè)同時(shí)控制8個(gè)3態(tài)門(mén)/Y0I寫(xiě)I讀外部譯碼器XAi+19/YnXA0-i1個(gè)存儲(chǔ)單元（8bit）8個(gè)&8個(gè)譯碼器I寫(xiě)I讀微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)譯碼器1個(gè)存儲(chǔ)單元（8bit）8個(gè)&WRRDD0-7A0-i/CS8個(gè)同時(shí)控制8個(gè)3態(tài)門(mén)內(nèi)部選中線(xiàn)，用于選中1個(gè)IO端口外譯碼器/XIOW/XIORXA0-iXAi+1-9多端口芯片與系統(tǒng)總線(xiàn)連接圖XD0-7I寫(xiě)I讀/Y0/Yn微機(jī)接口技術(shù)IO端口地

10、址譯碼技術(shù) 3.5 IO端口地址譯碼電路設(shè)計(jì)1.固定式端口地址譯碼指一旦譯碼電路設(shè)計(jì)好，接口用到的IO地址不能更改例1 某接口的IO端口地址為2F8H，在非DMA期間只讀，為該接口設(shè)計(jì)譯碼器。分析：輸入信號(hào)：XA0XA9，XIOR，XAEN輸出信號(hào)：一根選中信號(hào) /Y（因?yàn)樵撟g碼器僅為這一個(gè)接口電路服務(wù)）輸入輸出邏輯關(guān)系：微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)XA9XA8XA7XA6XA5XA4XA3XA2XA1XA0XAEN/XIOR+/Y當(dāng)XA9-02F8H，/XIOR0，XAEN0時(shí)，/Y=0; 否則/Y=1寫(xiě)出邏輯表達(dá)式：微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)例2。 使用74LS138設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)

11、板上IO端口地址譯碼電路，并且讓每個(gè)接口芯片內(nèi)部可以有32個(gè)端口，非DMA期間可以訪(fǎng)問(wèn)接口芯片。分析：輸入 XA9-5，XAEN。因?yàn)榈?位地址用來(lái)選中芯片內(nèi)部端口，不作為外部譯碼器的輸入。一片138只能譯碼3位地址，這里用138對(duì)XA7XA5譯碼。 輸出 8個(gè)芯片選中信號(hào)/Y0-/Y7。邏輯關(guān)系：XAEN0，XA9XA800時(shí)，使譯碼器工作。 XA7-XA5000時(shí)，輸出/Y0=0, 其余全無(wú)效為1。 XA7-XA5001時(shí)，輸出/Y1=0, 其余全無(wú)效為1 XA7-XA5010時(shí)，輸出/Y2=0, 其余全無(wú)效為1 微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)參看課本表2.5 74LS138的邏輯真值表

12、，給出設(shè)計(jì)如下2.可選式端口地址譯碼例3。根據(jù)下圖的可選式地址譯碼電路，分析開(kāi)關(guān)不同狀態(tài)時(shí)，輸出選中信號(hào)對(duì)應(yīng)的IO地址總結(jié):為單個(gè)端口設(shè)計(jì)譯碼,一般對(duì)所有地址線(xiàn)譯碼;為芯片設(shè)計(jì)外部譯碼器,一般對(duì)高位地址譯碼,低位地址讓芯片自己內(nèi)部譯碼,選內(nèi)部端口微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù) S0 S1 S2 S3 A 74LS138 /Y0 B /Y1 C /Y2 /Y3 /Y4 /G2B /Y5 /G2A /Y6 G1 /Y7 XA2 XA3 XA4 XA5 /XAEN A0 74LS85 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3 Oa=b Ia=b Iab Vcc XA6 XA7 XA8 XA9 分析

13、：假如S0S1合上，S3S2斷開(kāi)。B3-01100，只有當(dāng)XA961100時(shí)，74LS85Oa=b端才輸出1。必須要使74LS138工作，則必須/XAEN0，XA50。 所以：要/Y0=0,必須 XA9-2為 要/Y1=0,必須 XA9-2為11000001 微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)選中/Y0的地址是XA90為 11000000XX， 即300H303H選中/Y1的地址是XA90為 11000001XX， 即304H307H選中/Y7的地址是XA90為 11000111XX， 即31CH31FH思考，如果開(kāi)關(guān)S1S3合上，S2S0斷開(kāi)，選中/Y0-/Y7的地址分別是什么？微機(jī)接口技術(shù)I

14、O端口地址譯碼技術(shù)思考：在PC機(jī)上設(shè)計(jì)接口，你設(shè)計(jì)的接口IO地址必須不能與其他設(shè)備接口IO地址沖突，你能想到用什么辦法解決這個(gè)問(wèn)題？微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)方案一：先查PC機(jī)硬件說(shuō)明書(shū)，看那些IO地址已經(jīng)被占用。缺點(diǎn)是麻煩，且非PC機(jī)器廠(chǎng)家生產(chǎn)的設(shè)備（如擴(kuò)展接口卡）地址，必須通過(guò)查該卡說(shuō)明書(shū)才能了解它占用的IO地址。不可能！你怎么知道你的卡被客戶(hù)裝在哪臺(tái)機(jī)器上？客戶(hù)計(jì)算機(jī)上裝了哪些其它廠(chǎng)家的卡，你怎么能預(yù)先知道呢？客戶(hù)買(mǎi)了你的卡回家能不能用只有靠運(yùn)氣了！微機(jī)接口技術(shù)IO端口地址譯碼技術(shù)方案二：先查PC機(jī)硬件說(shuō)明書(shū)，看哪些IO地址已經(jīng)被PC機(jī)廠(chǎng)家的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備占用。再設(shè)計(jì)一個(gè)可選式譯碼器，萬(wàn)一和其它廠(chǎng)家的設(shè)備接口沖突，用跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)改變你的IO地址用以避免沖突缺點(diǎn)：麻煩，普通客戶(hù)買(mǎi)了你的設(shè)備，你要求他回家跳線(xiàn)，對(duì)他來(lái)說(shuō)難度太大。在486以前的計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)接口就是這么辦的！也要靠運(yùn)氣哦，萬(wàn)一怎么調(diào)整也無(wú)法避