微機(jī)接口技術(shù)-第3章IO端口地址譯碼技術(shù).ppt

第3章 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)來組織的。,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直接訪問的寄存器的地址。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端口的訪問操作，而不是對(duì)IO設(shè)備的操作,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,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。,內(nèi)存 譯 碼 器,8088 CPU （最大 模式） 系統(tǒng)總線,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)的控制總線來源于總線控制器8288和DMA總線仲裁邏輯,2、獨(dú)立編址方式,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。用專用的I/O 指令訪問I/O 端口。 三。 獨(dú)立編址方式的端口訪問,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, AL,OUT DX, AL,1. IO地址寬度 IO地址在00H0FFH，稱為8位地址寬度； IO地址在0100HFFFFH，稱為16位地址寬度 說明： 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,3.3 IO端口地址分配 一。IO接口硬件分類 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)配置已經(jīng)占用的不可用 計(jì)算機(jī)廠家聲明保留的地址不要使用 一般IBM實(shí)驗(yàn)卡用300H-31FH。,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)用于打開它所連接的IO接口芯片的數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)線的通路總開關(guān)。,地址譯碼器,地址信號(hào),控制信號(hào),“選中” 信號(hào),“地址”信號(hào)線,“控制”信號(hào)線,“選中”信號(hào)線,在這一段時(shí)間，3個(gè)控制信號(hào)沒有同時(shí)有效，譯碼器“選中”信號(hào)線輸出全部無效,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,控制信號(hào)有效時(shí)，地址000時(shí)，僅/IOY0有效。其余選中線全無效,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”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關(guān)。,T1,T2,T3、TW,T4,0026H號(hào)IO端口地址,來自CPU內(nèi)AL中的數(shù)據(jù),向IO端口寫數(shù)據(jù)時(shí)（OUT 0026H，AL）系統(tǒng)總線時(shí)序（假設(shè)（AL）=22H）,CLK,XA15-0,XREADY,XD7-0,0026H,22H,T1,T2,T3、TW,T4,0025H號(hào)IO端口地址,來自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)總線時(shí)序（ （25H端口）=11H）,CLK,XA15-0,XREADY,XD7-0,11H,0025H,控制線始終保持有效或不帶控制線,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（就是打開芯片內(nèi)部譯碼器）。,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：,/Y,當(dāng)XA9-02F8H，/XIOR0，XAEN0時(shí)，/Y=0; 否則/Y=1 寫出邏輯表達(dá)式：,例2。 使用74LS138設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)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期間可以訪問接口芯片。 分析：輸入 XA9-5，XAEN。因?yàn)榈?位地址用來選中芯片內(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, 其余全無效為1。 XA7-XA5001時(shí)，輸出/Y1=0, 其余全無效為1 XA7-XA5010時(shí)，輸出/Y2=0, 其余全無效為1 ,參看課本表2.5 74LS138的邏輯真值表，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,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斷開。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11000000 要/Y1=0,必須 XA9-2為11000001 ,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，如果開關(guān)S1S3合上，S2S0斷開，選中/Y0-/Y7的地址分別是什么？,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)問題？,方案一：先查PC機(jī)硬件說明書，看那些IO地址已經(jīng)被占用。 缺點(diǎn)是麻煩，且非PC機(jī)器廠家生產(chǎn)的設(shè)備（如擴(kuò)展接口卡）地址，必須通過查該卡說明書才能了解它占用的IO地址。,不可能！你怎么知道你的卡被客戶裝在哪臺(tái)機(jī)器上？客戶計(jì)算機(jī)上裝了哪些其它廠家的卡，你怎么能預(yù)先知道呢？客戶買了你的卡回家能不能用只有靠運(yùn)氣了！,方案二：先查PC機(jī)硬件說明書，看哪些IO地址已經(jīng)被PC機(jī)廠家的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備占用。再設(shè)計(jì)一個(gè)可選式譯碼器，萬一和其它廠家的設(shè)備接口沖突，用跳線開關(guān)改變你的IO地址用以避免沖突 缺點(diǎn)：麻煩，普通客戶買了你的設(shè)備，你要求他回家跳線，對(duì)他來說難度太大。在486以前的計(jì)算機(jī)開發(fā)接口就是這么辦的！也要靠運(yùn)氣哦，萬一怎么調(diào)整也無法避免沖突怎么辦？,方