第二章IO地址译码技术

1、第二章第二章I/OI/O端口地址译码技术端口地址译码技术一、I/O端口1. 端口（port)是电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。2. CPU通过这些地址即端口向接口电路中的寄存器发送命令，读取状态和传送数据。3.一个接口可以有几个端口。 如命令口、状态口和数据口，分别对应于命令寄存器、状态寄存器和数据寄存器。 2.1 I/O端口及其编址方式状态寄存器数据寄存器命令寄存器CPU发送传送读取30h31h32hCPU与I/O端口举例:1.统一编址从存储器空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O接口中的端口当作存储器单元一样进行访问。优点： 不设置专门的I/O指令,指令类型多，功能齐全。缺点

2、： 1、占用了存储器的地址空间，使存储器容量减小。 2、另外指令长度比专门I/O指令要长，因而执行速度较慢。二、端口地址编址方式2.独立编址这种方式是接口中的端口地址单独编址，而不与存储空间合一起。 如：IBM-PC系列、Z-80系列机主要优点： 1、I/O端口地址不占用存储器空间； 2、I/O指令短，执行速度快； 3、I/O操作和存储器操作层次清晰，程序的可读性强。三、独立编址方式的端口访问1. I/O指令中端口地址的宽度IBM-PC系列采用I/O(input/output)指令访问端口，实现数据的I/O传送。在I/O指令中可采用单字节地址或双字节地址寻址方式。单字节地址指令单字节地址指令

3、其指令格式为： IN AL, PORT ；输入 OUT PORT, AL ；输出 这里，PORT是一个8位的字节地址，则最多可访问256个端口。例如： IN AL, 60H ；60H为系统板8255A的PA端口地址 OUT 61H, AL ；61H为系统板8255A的PB端口地址双字节地址作为端口地址双字节地址作为端口地址 MOV DX, H IN AL, DX ；8位传送 MOV DX, H OUT DX,AL ；8位传送 这里， H 为16位的两字节地址。则最多可寻址216=64K个端口。例如：例如：MOV DX,300H ;300H为扩展板8255A的PA端口IN AL,DX MOV D

4、X,301H ; 301H为扩展板8255A的PB端口OUT DX,AL所谓对端口的访问就是CPU对端口的读/写，将端口的数据传送存储器。例如：例如：输入时 MOV DX, 300H ;I/O端口 IN AL, DX ;从端口读数据到AL MOV DI, AL ;将数据从AL存储器输出时 MOV DX, 301H ;I/O端口 MOV AL, SI ;从内存取数到AL OUT DX, AL ;数据从AL端口2. I/O2. I/O端口访问端口访问3. C3. C语言语言I/OI/O语句语句C语言有强大的I/O操作功能,利用c语言可方便地设计操作界面,同时也可以对外设进行直接控制.I/O命令 端

5、口输出 outportb(port,value)/从port端口输出字节型数据 value outportw (port,value)/从port端口输出字型数据value 端口输入:Value=inportb(port) /从port端口输入字节型数据, 并存储在 value变量中;Value=inportw(port) /从port端口输入字型数据, 并存储在value变量中;注意: PASCAL语言,Turbo C语言都有类似的I/o命令.2.2 I/O端口地址分配一、I/O接口硬件分类 I/O接口的硬件分成两类：1. 系统板上的I/O芯片 如： 定时/计数器、中断控制器、DMA 控制器

6、,并行接口等。2. I/O扩展槽上的接口控制卡 如： 软驱卡、硬驱卡、图形卡、声卡、打印卡、串行通信卡等。 表2.1 系统板上接口芯片的端口地址 I/O芯片名称芯片名称 端口地址端口地址DMA控制器1 00001FHDMA控制器2 0C00DFH DMA页面寄存器 08009FH中断控制器1 02003FH中断控制器2 0A00BFH 定时器 04005FH并行接口芯片（键盘接口） 06006FHRT/CMOS RAM 07007FH 协处理器 0F00FFH表表2.2 2.2 扩展槽上接口控制卡的端口地址扩展槽上接口控制卡的端口地址 I/0 I/0接口名称接口名称 端口地址端口地址游戏控制卡

7、 20020FH并行口控制卡1 37037FH并行口控制卡2 27027FH串行口控制卡1 3F83FFH串行口控制卡2 2F02FFH原型插件板（用户可用） 30031FH同步通信卡1 3A03AFH同步通信卡2 38038FH单显MDA 3B03BFH彩显CGA 3D03DFH彩显EGG/VGA 3C03CFH硬驱控制卡 1F01FFH软驱控制卡 3F03F7HPC网卡 36036FH二、I/O端口地址分配 PC微机I/O地址线有16根，对应的I/O端口编址可达64K字节。其端口地址译码是采用非完全译码方式，即只考虑了低10位地址线一个A0A9，而没 有考虑高6位地址线A10A15。I/0

8、端口地址范围是0000H003FFH,总共只有1024个端口。三、I/O端口地址选用的原则凡是被系统配置占用了的地址一律不能使用；未被占用的地址，用户可以使用。但申明保留的地址，不要使用。1.用户可使用300H-31FH地址。2.3 I/O端口地址译码一、I/O地址译码电路原理 1. 译码电路的输入信号 I/O地址译码电路不仅仅与地址信号有关，而且与控制信号有关。 例如， （1） 用SBHE信号控制端口奇偶地址； （2） 用I/OCS16信号控制8位或16位I/O端口； （3） 用AEN信号控制非DMA传送； （4） 用IOR和IOW信号控制对端口的读/写等。二、I/O地址译码方法高位地址线与

9、CPU的控制信号进行组合，经译码电路产生I/O接口芯片CS的片选。低位地址线不参加译码，直接连到I/O接口芯片，进行I/O接口芯片的片内端口寻址，即寄存器寻址。A9A8A7A6A5A4A3A274LSO4A1A0AENIOR Y74LS30(a)74LS3074LS321.固定式端口地址译码 固定式是指接口中用到的端口地址不能更改。例1：设计I/O端口地址为2F8H的只读译码电路。分析： 若要产生2F8H端口地址，则译码电路的输入地址线就应具有如表2.3所示的值。 三、I/O端口地址译码电路设计 表2.3 译码电路输入地址线的值地址线 0 0 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A

10、1 A0 二进制 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 十六进制 2 F 8 A9A8A7A6A5A4A3A274LSO4A1A0AENIOR Y74LS30(a)74LS3074LS32A9A8A7A6A5A4A3A274LSO4A1A0AENIOR 74LS30(b)74LS30IOW 读 74LS32写固定式端口地址译码例2： 使用74LS138设计一个系统板上接口芯片的I/O端口地址译码电路，并且让每个接口芯片内部的端口数目为32个。 分析：由于系统板上的I/O端口地址分配在0000FFH范围内，只使用低8位地址线。 表2.4 译码电路输入地址线的值地址线 0 0 A9 A8

11、 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 二进制 控 制 片 选 片内端口寻址 十六进制 0 H 0 7 H 0 1F H A5A6A7A8A9AENABC12345674LS1338G2AG2BG1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7DMACSINTRCST/CCSPIOCSWRTDMAPG15141312111097(8237)(8259)(8253)(8255)IOW（写DMA页面寄存器)(写NMI屏蔽寄存器)WRTNMIREG74LS32多端口地址译码电路2.可选式端口地址译码例3：设计扩展板上的I/O端口地址译码电路，要求让扩展板上每个接口芯片的内部端口数目为4个，并且，端口地址可选。例如，选择地址范围为300H31FH.分析： 对于DIP开关，有两种状态：合（ON）和断（OFF）。 对于比较器有两点要考虑，一是比较的对象，二是比较的结果。A0A1