IO端口地址譯碼技術(shù)課件

I/O端口地址譯碼技術(shù)

設(shè)備選擇功能是接口電路應(yīng)具備的基本功能之一,因此,作為進(jìn)行設(shè)備端口選擇的I/O端口基本概念和I/O端口譯碼基本原理.基本方法的基礎(chǔ)上,著重討論譯碼電路的設(shè)計.2.1I/O端口及其編址方式一.I/O端口和I/O操作1.I/O端口端口(port)是接口電路中能被CPU直接訪問的寄存器的地址.2.I/O操作通常所說的I/O操作是指對I/O端口的操作,而不是對I/O設(shè)備的操作,即CPU所訪問的是與I/O設(shè)備本身上一頁返回二.端口地址編址方式對上述端口有兩種編址方式,一種是端口地址和寄存器地址統(tǒng)一編制,另一種是I/O端口地址和存儲器分開獨(dú)立編址.1.統(tǒng)一編址這種，是從存儲器空間劃出一部分地地址空間給I/O設(shè)備，把I/O接口中的端口當(dāng)作存儲器單元一樣進(jìn)行訪問，不設(shè)置專門的I/O指令，有一部分對存儲器使用的指令也可用于端口。Motoral系列，Apple系列微型機(jī)和小型機(jī)就是采用這種方式。這種方式有許多優(yōu)點(diǎn)：由于對I/O設(shè)備的訪問是使用訪問存儲器的指令，所以指令類型多，功能齊全，這使訪問I/O端口可實(shí)現(xiàn)輸入/輸出操作，而且還可以對端口內(nèi)容進(jìn)行算術(shù)邏輯位移等等；另外能給端口有較大的的編址空間，這對大型控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是很有意義的。這種方式的缺點(diǎn)是端口占用了存儲器的地址空間，使存儲器容量減小，另外指令長度比專門I/O指令要長，因而速度較慢。

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2．獨(dú)立編址這種方式是接口中的端口地址單獨(dú)編址而不和存儲空間合在一起，大型計算機(jī)通常采用這種方式，有些微機(jī)，如IBM-PC系列和Z-80系列機(jī)也采用這種方式。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：I/O端口地址不占用存儲器空間；使用專門的I／O指令對端口進(jìn)行操作，I/O指令短，執(zhí)行速度快；并且由于專門I／O指令與存儲器訪問指令有明顯的區(qū)別，使程序中I／O操作和存儲器操作層次清晰，程序的可讀性強(qiáng)。同時，由于使用專門的I/O指令訪問端口，并且I／O端口地址和存儲器地址是分開的，故I／O端口地址和存儲器地址可以重疊，而不會相互混淆。上一頁返回

三、獨(dú)立編址方式的端口訪問1．YO指令中端口地址的寬度

IBM-PC系列采用I/O(input／output)指令訪問端口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的I／O傳送。在I／0指令中可采用單字節(jié)地址或雙字節(jié)地址尋址方式。若用單字節(jié)地址作為端口地址，則最多可訪問256個端口。系統(tǒng)主板上接口芯片的端口，采用單字節(jié)地址，并且是直接在指令中給出端口地址，2．I／0端口訪問所謂對端口的訪問就是CPU對端口的讀／寫。而通常所說的微處理器CPU從端口讀數(shù)據(jù)或向端口寫數(shù)據(jù)，僅僅是指FO端口與CPU的累加器之間的數(shù)據(jù)傳送，并未涉及數(shù)據(jù)是否傳送到存儲99(RAM)的問題。若要求輸入時，將端口的數(shù)據(jù)傳送到存儲器，則除了把數(shù)據(jù)讀入CPU的累加器之外，還要將累加9S中的數(shù)據(jù)再傳送到內(nèi)存?；蛘呦喾矗敵鰰r，數(shù)據(jù)從存儲器先送到CPU的累加器，再從累加器傳送到I／O端口。上一頁返回

例如：輸入時MOVDX，300H；I／O端口

INAL，DX；從端口讀數(shù)據(jù)到ALMOV[DI]，AL；將數(shù)據(jù)從AL-→存儲器輸出時MOVDX，301H；I／O端口

MOVAL，[SI]；從內(nèi)存取數(shù)到從

OUTDX，AL；數(shù)據(jù)從AL-→端口2．2I／O端口地址分配對于接口設(shè)計者來說，搞清楚系統(tǒng)I／O端口地址分配十分重要，因?yàn)橐研碌腎／O設(shè)備加入到系統(tǒng)中去就要在I／O地址空間中占一席之地。哪些地址已分配給了別的設(shè)備，哪些是計算機(jī)制造商為今后的開發(fā)而保留的，哪些地址是空閑的，了解了這些信息才能為我所用。下面以IBM-PC系列為例來分析I／O端口地址分配情況。上一頁返回

一、I／O接口硬件分類按照I／O設(shè)備的配置情況，I／O接口的硬件分成兩類：1．系統(tǒng)板上的I／O芯片這些芯片大多都是可編程的大規(guī)模集成電路，完成相應(yīng)的接口操作，如定時／計數(shù)器、中斷控制器、DMA控制器、并行接口等。2．I/O擴(kuò)展槽上的接口控制卡這些控制卡(適配器)是由若干個集成電路按一定的邏輯組成的一個部件，如軟驅(qū)卡、硬驅(qū)卡、圖形卡、聲卡、打印卡、串行通信卡等。上一頁返回二、I／O端口地址分配不同的微機(jī)系統(tǒng)對I／O端口地址的分配是不同的。PC微機(jī)是根據(jù)上述I／O接口的硬件分類，把I／O空間分成兩部分。雖然，PC微機(jī)I／O地址線可有16根，對應(yīng)的I／O端口編址可達(dá)64K字節(jié)，但由于IBM公司當(dāng)初設(shè)計微機(jī)主板及規(guī)劃接口卡時，其端口地址譯碼是采用非完全譯碼方式，即只考慮了低10位地址線Ao--A9，而沒有考慮高6位地址線A10--Al5，故其I／O端口地址范圍是0000H-003FFH，總共只有1024個端口，并且把前512個端口分配給了主板，后512個端口分配給了擴(kuò)展槽上的常規(guī)外設(shè)。后來在PC／AT系統(tǒng)中，作了一些調(diào)整，其中前256個端口(000-0FFH)供系統(tǒng)板上的I／0接口芯片使用。后768(100—3FFH)供擴(kuò)展槽上的I／O接口控制卡使用，如表2．2所示。上一頁返回

在表2．1中分配給每個接口芯片的I／O端口地址，在實(shí)際使用中，并未全部用完。例如，中斷控制器8259A只使用了前面2個端口地址，20H、21H(主片)和AOH、A1H(從片)。并行接口芯片8255A，只使用了前面4個端口地址，60H~63H。使用端口地址最多的DMA控制器芯片8237A，也只用了前面的16個地址(0-Fl／)。從表2．2中，可以看到允許用戶使用的端口地址是300H—31FH。這一段地址是留給用戶在開發(fā)IBM-PC系列機(jī)功能模塊(插板)時，使用的端口地址，系統(tǒng)是不會占用它的。上一頁返回

三、I／O端口地址選用的原則只要設(shè)計I／O接口電路，就必然要使用I／O端口地址。為了避免端口地址發(fā)生沖突，在選用I/O端口地址時要注意：①凡是被系統(tǒng)配置所占用了的地址一律不能使用；②原則上講，未被占用的地址，用戶可以使用，但對計算機(jī)廠家申明保留的地址，不要使用，否則，會發(fā)生I／O端口地址重疊和沖突，造成用戶開發(fā)的產(chǎn)品與系統(tǒng)不兼容而失去使用價值；③一般，用戶可使用300-31FH地址，這是IBM-PC微機(jī)留作實(shí)驗(yàn)卡用的，用戶可以使用。但是，由于每個用戶都可以使用，所以在用戶可用的這段I/O地址范圍內(nèi)，為了避免與其他用戶開發(fā)的插板發(fā)生地址沖突，最好采用地址開關(guān)。上一頁返回

2．3I／O端口地址譯碼

CPU為了對I／O端口進(jìn)行讀寫操作，就需確定與自己交換信息的端口(寄存器)，那么，是通過什么媒介把來自地址總線上的地址代碼翻譯成為所需要訪問的端口(寄存器)的，這就是所謂的端口地址譯碼問題。這個“媒介”就是I／O地址譯碼電路。上一頁返回

一、I／O地址譯碼電路工作原理及作用1．譯碼電路的輸入信號：首先，應(yīng)該指出的是，I/O地址譯碼電路不僅僅與地址信號有關(guān)，而且與控制信號有關(guān)。因此，I/O端口地址譯碼電路的作用是把地址和控制信號進(jìn)行邏輯組合，從而產(chǎn)生對接口芯片的選擇信號。由于I／O地址譯碼除了地址范圍受上述地址分配的限制之外，還要滿足其他一些控制條件，所以，譯碼電路的輸入端除了地址信號線之外，還要引入一些控制信號。例如，用SBHE信號控制端口奇偶地址；用I／OCS16信號控制8位或16位I／O端口；用AEN信號控制非DMA傳送以及用IOR和IOW信號控制對端口的讀／寫等。為此，在設(shè)計地址譯碼電路時，除了根據(jù)2．2節(jié)選用I/O端口地址的原則，精心選擇地址范圍之外，還要根據(jù)CPU與I／O端口交換數(shù)據(jù)時的流向(讀／寫)、數(shù)據(jù)寬度(8位／16位)，以及是否采用奇偶地址和DMA傳送方式的要求來引入相應(yīng)的控制信號，參加地址譯碼。上一頁返回2．譯碼電路的輸出信號譯碼電路把輸入的地址線和控制線經(jīng)過邏輯組合后，所產(chǎn)生的輸出信號線就是l根選中線，低電平有效。即若譯碼電路的輸出線為低，則表示譯碼有效；若輸出線為高，則譯碼無效。當(dāng)I／O地址譯碼有效，選中一個接口芯片時，這個芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)線打開，并與系統(tǒng)總線相連，從而打通了接口電路與系統(tǒng)總線的通路。而其他接口芯片的選中線無效，于是芯片內(nèi)部呈高阻抗，自然就與系統(tǒng)總線隔離開來，從而關(guān)閉了接口電路與系統(tǒng)總線的通路。CPU就是這樣利用譯碼電路來選擇與之交換信息的接口電路的。上一頁返回二、I／O地址譯碼方法

I／O端口地址譯碼的方法靈活多樣，可按地址和控制信號不同的組合去進(jìn)行譯碼。一般原則是把地址線分為兩部分：一部分是高位地址線與CPU的控制信號進(jìn)行組合，經(jīng)譯碼電路產(chǎn)生I/O接口芯片的片選CS信號，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的片間尋址；另一部分是低位地址線不參加譯碼，直接連到I/O接口芯片，進(jìn)行I／O接口芯片的片內(nèi)端口尋址，即寄存器尋址。所以，低位地址線，又稱接口電路中的寄存器尋址線。低位地址線的根數(shù)決定于接口中寄存器的個數(shù)。例如，并行接口芯片8255A內(nèi)部有4個寄存器，就需要2根低位地址線。串行接口芯片8251A內(nèi)部只有2個寄存器，就只需1根低位地址線。若從系統(tǒng)的角度宋考慮，則低位地址線的根數(shù)應(yīng)由系統(tǒng)中含有寄存器數(shù)目最多的接口芯片來決定。上一頁返回三、I／O端口地址譯碼電路設(shè)計譯碼電路的形式可分為固定式譯碼和可選式譯碼。若按譯碼電路采用的原器件來分，又可分為門電路譯碼和譯碼器譯碼1．固定式端口地址譯碼所謂固定式是指接口中用到的端口地址不能更改。目前，接口卡中一般是采用固定式譯碼。在固定式譯碼電路中，又分單個端口地址譯碼和多個端口地址譯碼兩種情況。若僅需一個端口地址，則采用門電路構(gòu)成譯碼電路。上一頁返回

例1：使用74LS20／30／32和74LS04設(shè)計I／0端口地址為2F8H的只讀譯碼電路。分析：若要產(chǎn)生2F8H端口地址，則譯碼電路的輸入地址線就應(yīng)具有如表2．3所示的值。設(shè)計：按照表2．3中地址線的值，采用門電路就可以設(shè)計出譯碼電路，如圖2．1(a)所示。圖中ANE參加譯碼，它對端口地址譯碼進(jìn)行控制，只有當(dāng)ANE=0時，既不是DMA操作時譯碼才有效；當(dāng)ANE=1時，即是DMA操作時，譯碼無效。圖2.1中，要求DMA=0是為了避免在DMA周期中，由DMA控制器對這些以非DMA方式傳送的I/O端口執(zhí)行DMA方式的傳送。同理可設(shè)計出能執(zhí)行讀／寫操作的2E2H端口地址的譯碼電路，如圖2．1(b)所示。若接口電路中需使用多個端口地址，則采用譯碼器譯碼比較方便。譯碼器的型號很多，如3-8譯碼器74L5138；4-16譯碼器74LSl540~I．2-4譯碼器74L8139、74LSl55等。上一頁返回例2：使用7413138設(shè)計一個系統(tǒng)板七控口芯片的I／O端口地址譯碼電路，并且讓每個接口芯片內(nèi)部的端口數(shù)目為32個。分析：由于系統(tǒng)板上的I／O端口地址分配在000~0FFH范圍內(nèi)，故只使用低8位地址線，這意味著A9和A8兩位應(yīng)賦0值。為了讓每個被選中的芯片內(nèi)部擁有32個端口，只要留出5根低位地址線不參加譯碼，其余的高位地址線作為7413138的輸入線，參加譯碼，或作為74LSD8的控制線與AEN一起(控制74LSl38的譯碼是否有效。由上述分析，可以得到譯碼電路輸入地址線的值，如表2．4所示。對于譯碼器74LSl38的分析有兩點(diǎn)：一是它的控制信號線G1、G2A和G2B。只有當(dāng)滿足控制信號線C=1，G2A=G2B=0時，74L8138才能進(jìn)行譯碼。二是譯碼的邏輯關(guān)系，即輸入(C，B，A)與輸出（Y0-Y7)的對應(yīng)關(guān)系。74LSl38輸入／輸出的邏輯關(guān)系，如表2．5所示。上一頁返回從表2．5可知，若滿足控制條件，即G1接高電平，G2A，和G2B。接低電平，則由輸入端C、B、A的編碼來決定輸出：CBA=000，則Yo=0，其他輸出端為高電平；CBA=001，Yl=0，其他輸出端為高電平;……；CBA=111，Y7=0，其他輸出端為高電平。由此可分別產(chǎn)生8個譯碼輸出信號(低電平)。若控制條件不滿足，則輸出全“1”，不產(chǎn)生譯碼輸出信號，即譯碼無效。設(shè)計：采用74LSl38譯碼器，可設(shè)計PC機(jī)系統(tǒng)板上的端口地址譯碼電路，如圖2．2所示。圖中地址線的高5位參加譯碼，其中A，—A，經(jīng)譯碼器，分別產(chǎn)生DMACS(8237)、INTRCS(8259)、T／CCS(8253)、PPICS(8255A)的片選信號，而地址線的低5位Ao-a4作芯片內(nèi)部寄存器的訪問地址。從74LSl38譯碼器的真值表可知，8237A的端口地址范圍是000—01Fil，8259A的端口地址范圍是020-03FH等等，正好和前面表2．1所列出的端口地址分配表一致。上一頁返回

2．可選式端口地址譯碼如果用戶要求接口卡的端口地址能適應(yīng)不同的地址分配場合，或?yàn)橄到y(tǒng)以后擴(kuò)充留有余地，則采用開關(guān)式端口地址譯碼。這種譯碼方式可以通過開關(guān)使接口卡的UO端口地址根據(jù)要求加以改變而無需改動線路，其電路可由地址開關(guān)、譯碼器、比較器或異或門幾種元器件組成。例3：設(shè)計擴(kuò)展板上的I／O端口地址譯碼電路，要求讓擴(kuò)展板上每個接口芯片的內(nèi)部端口數(shù)目為4個，并且，端口地址可選。例如，選擇地址范圍為300H—31FH。

分析：先討論構(gòu)成可選式端口地址譯碼電路的地址開關(guān)、比較器和譯碼器3個元器件的工作原理，然后根據(jù)題目要求進(jìn)行電路設(shè)計。上一頁返回·對于DP開關(guān)，有兩種狀態(tài)：合(ON)和斷(OFF)。所以，要對這兩種狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定，我們設(shè)置DIP開關(guān)狀態(tài)為：ON=O，OFF=1·對于比較器有兩點(diǎn)要考慮，一是比較的對象，二是比較的結(jié)果。我們采用74LS854位比較器，把它的A組4根線與地址線連接，B組4根線與DP開關(guān)相連，這樣就把比較器A組與B組的比較，轉(zhuǎn)換成了地址線的值與DIP開關(guān)狀態(tài)的比較。74LS85比較器比較的結(jié)果有3種：A>B，A<B，A=B。我們采用A=B的結(jié)果，并令當(dāng)A=B時，比較器輸出高電平。這意味著，當(dāng)4位地址線的值與4個DIP開關(guān)的狀態(tài)相等時，比較器輸出高電平，否則，輸出低電平。我們又把比較器的A=B輸出線連到譯碼器74LSl38的控制線G1上，因此，只有當(dāng)4位(A6-A9)地址線的值與4個(S0—S3)DIP開關(guān)的狀態(tài)逐位相等時，才能使74LSl38的控制線Gl=1，才能譯碼，否則，譯碼器不能工作。所以，如果改變DP開關(guān)的狀態(tài)，則迫使地址線的值發(fā)生改變，才能使兩者相等，從而達(dá)到利用DIP開關(guān)來改變地址的目的。上一頁返回

設(shè)計：根據(jù)上述分析可設(shè)計擴(kuò)展板上I／O端口地址譯碼電路，如圖2．3所示。從圖中可以看到，高位地址線中，A9AQA7A6的值由DIP開關(guān)的S，S2S，5b狀態(tài)決定。由于S，和S，斷開，S1和S0合上，故使A9=A8=1，A7=A6=0，A5連在74L8138的G2A上，故A5=0。A4A3A2三根地址線作為74L8138的輸入線，經(jīng)譯碼后可產(chǎn)生8個低有效的選擇信號，作為擴(kuò)展板上的接口芯片選擇。最后剩下2根低位地址線A1和Ao未參加譯碼，作接口芯片的寄存器選擇，以實(shí)現(xiàn)每個接口芯片內(nèi)部擁有4個端口。上一頁返回

例4：采用異或門設(shè)計I／O端口地址譯碼電路o

分析與設(shè)計：如果用異或門代替比較器，則可得到圖2．4所示的可選式譯碼電路，它由3片異或門74LSl36，9位DIP開關(guān)和譯碼器74L5138組成。741B136芯片內(nèi)部有4個異或門，其內(nèi)部邏輯如圖2．5所示。在譯碼電路圖2．4中，每個異或門的兩個輸入端，一個接地址線或控制線，另一個接地址開關(guān)。并且將所有異或門的輸出端連在一起，再接到74LSl38的控制端G上。要使控制信號C：為“1”，則必須使每個異或門的輸出端都為“1”。上一頁返回

這意味著每個異或門的兩個輸入信號必須相異，例如圖2．4中的AEN接在74L5136的4端，而74L5136的5端接高電平，所以4端必須為低電平，也就是說AEN應(yīng)為低電平，即非DMA周期，譯碼才有效。同理可知分別連在74LSl36的1和2端上的IOR~IOW兩個控制信號只能在分開單獨(dú)讀或單獨(dú)寫時，譯碼才有可能，同時讀寫或同時都不讀寫時封鎖譯碼器74LSl38，使譯碼無效。其余各項(xiàng)異或?yàn)椤皬V的條件，由系統(tǒng)地址總線送來的地址碼與DIP開關(guān)狀態(tài)來決定，當(dāng)?shù)刂反a和DIP開關(guān)狀態(tài)相異時，結(jié)果為“廣。若改變DIP的開關(guān)狀態(tài)，也就改變了地址。按圖2．4中所設(shè)的開關(guān)狀態(tài)，該譯碼電路輸入地址的值，如表2．6所示。其地址范圍是710H-717H。上一頁返回例5：采用跳接開關(guān)設(shè)計I/O端口地址譯碼電路用跳接開關(guān)代替DIP開關(guān)，可得到如圖2，6所示的可選式譯碼電路。若改變跳接開關(guān)連接方向，則有1024種選擇。上一頁返回

2．4CAL器件及其在I／O地址譯碼中的應(yīng)用一、GAL器件的特點(diǎn)

GAL(GenericArrayI~gic)是美國LATFICE公司提出的可編程邏輯器件PLD，它具有如下特點(diǎn)：①可以實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路和時序邏輯電路的多種功能。經(jīng)過編程可以構(gòu)成多種門電路，如觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器、比較器、譯碼器、多路開關(guān)或控制器等，代替常用的74系列和54系列的TYL器件或CD4000系列的CMOS芯片。據(jù)統(tǒng)計，一個GAL器件在功能上可以代替4—12個中小規(guī)模集成芯片，從而使系統(tǒng)縮小體積，提高可靠性，井簡化印制電路板的設(shè)計。

上一頁返回②采用電擦除工藝，門陣列的每個單元可以反復(fù)改寫(至少100次)，因而整個器件的邏輯功能可以重新配置，因此它是產(chǎn)品開發(fā)研制中的理想工具。③具有硬件加密單元，可以防止抄襲電路設(shè)計和非法復(fù)制。④速度高而功耗低，具有高速電擦電寫能力，改寫整個芯片只需數(shù)秒鐘，而功耗只有雙極型邏輯器件的1／2或1／4，緩解了溫升問題。因此，GAL得到越來越多用戶的青睞，在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中被廣泛采用。上一頁返回二、CAL器件的開發(fā)工具與開發(fā)步驟1．開發(fā)工具

GAL器件能否得到廣泛應(yīng)用，很大程度上取決于它是否有優(yōu)良的開發(fā)環(huán)境。若用手工方式編程，則不僅繁瑣，而且容易出錯?，F(xiàn)已有很多公司推出／開發(fā)工具，借助這些工具，用戶可以得心應(yīng)手地把GAL器件應(yīng)用到邏輯設(shè)計中去。開發(fā)工具包括硬件工具——編程器和軟件工具——專用的編譯程序或匯編程序。

GAL編程器與EPROM／fPROM的編程器在原理上并無多大差別。目前國內(nèi)常見的編程器有PROMA、EXPR040和ALL-03型，其中ALD03是常用的功能很強(qiáng)的編程器，不僅可以對各個廠家生產(chǎn)的各種型號的GAL、PAL、EP~D編程，還可對EPROM、fPROM編程，并具有IC數(shù)字電路測試功能。上一頁返回

目前已有多種GAL編程軟件，如CUPL和ABEL屑編譯型高級開發(fā)軟件，具有自動邏輯化簡、語法檢查和模擬仿真功能。在輸入文件中可以采用布爾方程、真值表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。FM(FastMap)是通用的匯編型的軟件。使用它可以把按一定格式編寫的GAL設(shè)計說明書進(jìn)行匯編，生成對GAL編程的文件。由于它簡單，實(shí)用，易于掌握，因而得到了廣泛的應(yīng)用oFM是一個匯編程序，它可以對具有一定格式的GAL編程輸入源文件(擴(kuò)展名．PLD)進(jìn)行匯編，即把與-或(積-和)形式的邏輯方程翻譯并生成列表文件(．LST)、熔絲狀態(tài)圖文件(．PLT)和分布數(shù)據(jù)代碼文件(，JED)，然后利用編程器，把分布數(shù)據(jù)寫入到GAL中。上一頁返回

2．開發(fā)步驟與方法下面以采用GALl6V8來實(shí)現(xiàn)基本門電路邏輯為例，說明GAL器件的開發(fā)過程，共分3步。①利用文本編輯程序(如EDIT)按一定格式編寫GAL編程輸入源文件(或叫GAL設(shè)計說明書)。使用FM軟件前，首先要準(zhǔn)備好GAL編程輸人源文件，其格式如下：

GALl6V8；DEVICENAME——LINE1—-BASICGATES；(USE)—LINE2—XUAIQINGMAR．151998B1TI；(DESIGNER)—LINE3—BGATES；SIGNATURE——LINE4——CDFGMNPQIGND；PINNAME—LINEI—JKLROHEBAVCC；PINNAME

上一頁返回B=／A；INVERTER—LINEJ—E=C*D；ANDGATEH=F+G；ORGATEL=／I+／J+／K；NANDGATEO=／M*／N；NORGATEN=P*／Q+／P*Q；XORGATEDESCRIPTION；KEYWORD—LINEK-THISEXAMPLEILLUSTRATESTHEUSEOFGALDEVICEANDITSDEVELOPMENTTOOL.上一頁返回

其中：斜杠（/）符號，表示低電平有效第一行器件型號，必須用大寫字母第二行標(biāo)題（GAL器件的應(yīng)用）第三行設(shè)計者姓名，日期等第四行電子標(biāo)簽第I行引腳名，可占用多行，i≥5第J行邏輯方程，可占用多行第K行程序描述。DESCRIPTION是關(guān)鍵字，不可少，且必須用大寫字母。上一頁返回

注意：第1行的器件型號和第4行的電子標(biāo)簽的位置不能變。第2、3行寫什么由設(shè)計者自己定，上例中只是推薦的格式，這兩行無論寫什么bqVl軟件都不會判錯。關(guān)鍵字DESCRIPTION不可缺，即使后面不給出任何描述，也要寫出關(guān)鍵字，且一定要頂頭開始寫，前面不能留空格。每個引腳名最多可用8個字符，名字間應(yīng)用空格、制表符、回車符隔開。不使用的引腳習(xí)慣上用NC表示，地用GND表示，電源用U”表示。引腳名必須按引腳號的次序排列，排完第一行，再排第二行。器件類型和關(guān)鍵字DESCRIPTION必須用大寫字母。輸入源文件的核心部分是輸入與輸出信號的邏輯方程，因?yàn)閰R編程序FM無邏輯化簡功能。所以，源文件要用簡化的與-或式(積—和式)寫出。輸入源文件可以在任一編輯器上進(jìn)行編輯，編輯完畢后，以擴(kuò)展名．PLD存盤。上一頁返回②使用FM．EXE匯編程序?qū)AL輸入源文件進(jìn)行匯編，并生成3個基本文件。

當(dāng)準(zhǔn)備好輸入源文件后，就可以啟動FM匯編程序，根據(jù)FM的菜單，分別生成：LST列表．文檔文件——包括源文件和引腳分配圖；PLT熔絲狀態(tài)分布圖文件——供用戶直觀地查看邏；輯方程用；JED分布數(shù)據(jù)文件——包含門陣列中所有編程節(jié)點(diǎn)的編程信息代碼，這些代碼可通·過編程器，直接寫入GAL，進(jìn)行“編程寫入”，故又稱為編程代碼文件或裝載文件。上一頁返回

FM．EXE匯編程序的啟動和操作如下：啟動時，在DOS提示符下鍵人FM，再鍵人已準(zhǔn)備好的GAL文件后，屏幕上會出現(xiàn)如圖2．7所示的FM菜單，并提請用戶鍵人相應(yīng)的選擇項(xiàng)(數(shù)字鍵1—5)。若鍵人“1”，則FM將生成一份擴(kuò)展名為．LST的文檔文件，包括源文件和GAL引腳配置圖。若輸入“2”，則FM將生成一份擴(kuò)展名為．PLT的芯片熔絲狀態(tài)分布圖文件。若鍵人“3”，則FM將生成一份擴(kuò)展名為．用D的JEDEC標(biāo)準(zhǔn)裝載文件，這種標(biāo)準(zhǔn)文件包含門陣列中所有編程節(jié)點(diǎn)的編程信息，可以直接寫入GAL芯片。若鍵人“4”，則放棄對現(xiàn)文件的匯編，F(xiàn)M將要求用戶輸入新的編程輸入源文件名，重新顯示菜單。若鍵人“5”，則由FM退回到DOS環(huán)境。上一頁返回

③使用ALD03編程器將擴(kuò)展名為．JED的裝載文件“燒”到GAL器件內(nèi)。在DOS提示符下，鍵人"ACCESS'’，按回車鍵，屏幕上將顯示：

ALD03A／03UniversalProgrammer&TesterHI-LOSYSTEMSCO.,LTDALLRightReserved

按回車鍵后，將顯示新的一屏，接著可按屏幕標(biāo)題顯示來選擇GAL、PAL等芯片生產(chǎn)公司(工廠)的名字，及某一公司(工廠)的產(chǎn)品型號。按準(zhǔn)備編程的GAL的生產(chǎn)公司和型號進(jìn)行選擇。例如，若待編程的GAL是LATIICE公司生產(chǎn)的"GALl6V8'’，則鍵人“09”(對應(yīng)LATIlCE公司)，按回車鍵，右邊一列顯示出該公司的多個產(chǎn)品型號，再鍵人“00”(對應(yīng)GALl6V8)，選定編程芯片型號。屏幕將顯示如圖2．8所示的菜單。上一頁返回

利用此菜單，只需按以下步驟操作，即可完成GAL器件的編程工作。當(dāng)把GAL器件插入編程器的插座后，第一步，鍵入“2”，把裝載文件．JED裝入緩沖區(qū)。第二步，鍵人“B”，檢查芯片是否擦除好，若未擦除好，則鍵人“E”，將其擦除。第三步，鍵入“P”，即進(jìn)行編程(燒錄)。第四步，鍵人“V”，進(jìn)行核對。若要加密，則最后鍵人“S”。編程即告結(jié)束。為簡單起見，也可在．扛D文件裝入后，只鍵人“A”，代替前述各步，一次自動完成編程工作。上一頁返回

在微機(jī)上，通過GAL編程軟件和編程器將．JED文件中的編程代碼寫入(“燒”人)GALl6V8，至此一個滿足上述要求的GAL基本邏輯門電路開發(fā)完畢。在使用中若發(fā)現(xiàn)有問題，或要求改變門電路，可以將原代碼擦除，重新編寫源文件，形成．JED文件，再“燒”人GAL。若想保護(hù)源代碼不被非法占有，則可以在燒人時實(shí)現(xiàn)邏輯電路的加密功能。上一頁返回

三、采用GAI的I／O端口地址譯碼電路設(shè)計1．要求利用GAL器件設(shè)計MFID多功能微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)平臺的I／O端口地址譯碼電路，其端口地址范圍為300H-3FFH，分成16個段，每個段包含4個接口芯片，每個接口芯片內(nèi)部擁有4個端口。上一頁返回

2．分析①地址線的分配與使用。首先，從端口地址范圍，可知最高兩位地址線的值A(chǔ)9=A8=1。其次，要求分成16個段，可由A7A6A5A4四位地址線進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)段選。而每個段包含4片接口芯片，故可用A3和A2兩位地址線進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)片選。最后，為了讓每個芯片內(nèi)部擁有4個端口，將A1和Ao最低兩位地址線，不參加譯碼，直接連到接口芯片上，進(jìn)行片內(nèi)寄存器尋址。因此，可得譯碼電路輸入地址線的值，如表2．7所示。②參加譯碼的控制線。根據(jù)需要，只有IOW、IOR和AEN三根控制線參加譯碼。③GAL器件的選擇。從上述分析可知，除去不參加譯碼的A1和Ao之外，還有8根地址線，其中A7—A4四根地址線，經(jīng)DIP開關(guān)和比較器進(jìn)行段選，比較器的輸出線僅有1根A=B線，所以，送到GAL的地址線，只有A9，A8，A=B，A3和A2五根，再加上3根控制線，共8根線作為GAL的輸入線。GAL的輸出線應(yīng)包括4根片選信號線(Y0Y1Y2Y3)，l根74LS245的選通線DS和1根方向控制線DIR，共6根，所以可選擇GALl6V8作譯碼器。下面對GALl6V8進(jìn)行討論。上一頁返回④GALl6V8芯片。GALl6V8有20個引腳，如圖2．9所示，它有8個輸入端(2—9)，8個輸出端(12—19)，1個時鐘輸入端(1)和1個輸出允許(11)控制端。其中除了8個輸入引腳(2-9)固定作輸入之外，還可以把8個輸出引腳(12—19)配置成輸入引腳作為輸入使用，因此，這個芯片最多可有16個輸入引腳，而輸出引腳最多為8個，這就是GALl6V8中兩個數(shù)字(16和8)的含義。

GALl6V8的外部引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2．10。由圖可見，外部輸入信號允許正、負(fù)兩種極性(原碼或反碼)輸人，8個輸人信號(引腳2圖2，9GALl6V8的引腳—9