微机接口技术-第3章IO端口地址译码技术.ppt

第3章 IO端口地址译码技术,3.1 I/O地址空间 和存储器地址空间一样，IO地址空间也是一片连续的地址单元。 地址单元可以被任何外设使用，但不可以地址冲突。 和存储单元一样，都是以数据字节来组织的。,3.1 I/O端口 一。IO端口及其编码方式 1. IO端口 端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。计算机给接口电路中的每个寄存器分配一个地址。 IO操作 指CPU对设备相关的IO端口的访问操作，而不是对IO设备的操作,二。IO端口地址编码方式 1、统一编址方式 端口地址与存储器地址统一编址,优点：指令丰富，电路简单。,缺点：外设占用存储器空间，内存容量减小。,内存 译 码 器,8088 CPU （最大 模式） 系统总线,AB,去存储器,去I/O接口,/Y0-i,/Y0-j,接口 译 码 器,/XMENR /XMEMW,/XIOR /XIOW,注：最大模式下系统的控制总线来源于总线控制器8288和DMA总线仲裁逻辑,2、独立编址方式,优点：存储器和外设都有自己的地址译码器，地址空间独立，互不影响。用专用的I/O 指令访问I/O 端口。 三。 独立编址方式的端口访问,输入指令： IN AL, n ; n 为8位IO端口地址,IN AL, DX ; 16位地址用DX间址,输出指令： OUT n, AL,OUT DX, AL,1. IO地址宽度 IO地址在00H0FFH，称为8位地址宽度； IO地址在0100HFFFFH，称为16位地址宽度 说明： 不论IO地址宽度是8位，还是16位，都 可以用DX间接寻址； 只有IO地址是8位宽度才能直接寻址。 2. IO 数据宽度 当一次传输1个端口数据，即8位数据时，用AL累加器 当一次传输连续2个端口数据，即16位时，用AX累加器,3.3 IO端口地址分配 一。IO接口硬件分类 系统板（主板）上的IO芯片（如定时器，并口等等） IO扩展槽上的接口控制卡（声卡、网卡、软驱卡、显卡） 二。IO端口地址分配 参看表3.1 表3.2 三。IO端口地址选用的原则 被系统配置已经占用的不可用 计算机厂家声明保留的地址不要使用 一般IBM实验卡用300H-31FH。,3.4 I/O 端口地址译码,一。IO地址译码电路工作原理及作用 输入信号：地址信号，控制信号 输出信号：“选中”信号。 原理：译码器根据地址和控制信号，产生选中信号。不同的地址控制组合，最多只可能使一根“选中”信号有效，该有效的选中信号用于打开它所连接的IO接口芯片的数据线与系统线的通路总开关。,地址译码器,地址信号,控制信号,“选中” 信号,“地址”信号线,“控制”信号线,“选中”信号线,在这一段时间，3个控制信号没有同时有效，译码器“选中”信号线输出全部无效,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,控制信号有效时，地址000时，仅/IOY0有效。其余选中线全无效,二。 I/O 端口地址译码方法： 1.简单接口芯片，只含有一个端口，内部不带带译码器，译码器设计原则： 由“IO地址”信号和“IO读/写”控制信号的不同组合实现。控制芯片内寄存器的入口或出口开关。,T1,T2,T3、TW,T4,0026H号IO端口地址,来自CPU内AL中的数据,向IO端口写数据时（OUT 0026H，AL）系统总线时序（假设（AL）=22H）,CLK,XA15-0,XREADY,XD7-0,0026H,22H,T1,T2,T3、TW,T4,0025H号IO端口地址,来自0025H号IO端口的数据,从IO端口读出数据（IN AL,0025H）时系统总线时序（ （25H端口）=11H）,CLK,XA15-0,XREADY,XD7-0,11H,0025H,控制线始终保持有效或不带控制线,二。 I/O 端口地址译码方法： 2. 多端口芯片（内部带译码器）由地址信号和控制信号的不同组合实现。其原则是：,(2). 低位地址线直接连接到 I/O 接口芯片，由内部译码器实现选中存储单元或IO端口。 例如：8255内部有四个端口寄存器，则至少要留出2低位地址线用于8255内部寻找寄存器,(1). 高位地址与CPU 的控制信号组合，经外部译码电路产生 I/O 接口芯片的片选信号( /CS )，实现选中芯片（就是打开芯片内部译码器）。,3.5 IO端口地址译码电路设计 1.固定式端口地址译码 指一旦译码电路设计好，接口用到的IO地址不能更改,例1 某接口的IO端口地址为2F8H，在非DMA期间只读，为该接口设计译码器。 分析：输入信号：XA0XA9，XIOR，XAEN 输出信号：一根选中信号 /Y（因为该译码器仅为这一个接口电路服务） 输入输出逻辑关系：,/Y,当XA9-02F8H，/XIOR0，XAEN0时，/Y=0; 否则/Y=1 写出逻辑表达式：,例2。 使用74LS138设计一个系统板上IO端口地址译码电路，并且让每个接口芯片内部可以有32个端口，非DMA期间可以访问接口芯片。 分析：输入 XA9-5，XAEN。因为低5位地址用来选中芯片内部端口，不作为外部译码器的输入。一片138只能译码3位地址，这里用138对XA7XA5译码。 输出 8个芯片选中信号/Y0-/Y7。 逻辑关系：XAEN0，XA9XA800时，使译码器工作。 XA7-XA5000时，输出/Y0=0, 其余全无效为1。 XA7-XA5001时，输出/Y1=0, 其余全无效为1 XA7-XA5010时，输出/Y2=0, 其余全无效为1 ,参看课本表2.5 74LS138的逻辑真值表，给出设计如下,2.可选式端口地址译码 例3。根据下图的可选式地址译码电路，分析开关不同状态时，输出选中信号对应的IO地址,总结:为单个端口设计译码,一般对所有地址线译码;为芯片设计外部译码器,一般对高位地址译码,低位地址让芯片自己内部译码,选内部端口,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,Iab,Vcc,XA6,XA7,XA8,XA9,分析：假如S0S1合上，S3S2断开。B3-01100，只有当XA961100时，74LS85Oa=b端才输出1。必须 要使74LS138工作，则必须/XAEN0，XA50。 所以：要/Y0=0,必须 XA9-2为11000000 要/Y1=0,必须 XA9-2为11000001 ,选中/Y0的地址是XA90为 11000000XX， 即300H303H 选中/Y1的地址是XA90为 11000001XX， 即304H307H 选中/Y7的地址是XA90为 11000111XX， 即31CH31FH 思考，如果开关S1S3合上，S2S0断开，选中/Y0-/Y7的地址分别是什么？,思考：在PC机上设计接口，你设计的接口IO地址必须不能与其他设备接口IO地址冲突，你能想到用什么办法解决这个问题？,方案一：先查PC机硬件说明书，看那些IO地址已经被占用。 缺点是麻烦，且非PC机器厂家生产的设备（如扩展接口卡）地址，必须通过查该卡说明书才能了解它占用的IO地址。,不可能！你怎么知道你的卡被客户装在哪台机器上？客户计算机上装了哪些其它厂家的卡，你怎么能预先知道呢？客户买了你的卡回家能不能用只有靠运气了！,方案二：先查PC机硬件说明书，看哪些IO地址已经被PC机厂家的标准设备占用。再设计一个可选式译码器，万一和其它厂家的设备接口冲突，用跳线开关改变你的IO地址用以避免冲突 缺点：麻烦，普通客户买了你的设备，你要求他回家跳线，对他来说难度太大。在486以前的计算机开发接口就是这么办的！也要靠运气哦，万一怎么调整也无法避免冲突怎么办？,方