微機接口技術IO端口地址譯碼技術

1、第3章 IO端口地址譯碼技術 微機接口技術IO端口地址譯碼技術 3.1 I/O地址空間和存儲器地址空間一樣，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使用，但不可以地址沖突。和存儲單元一樣，都是以數(shù)據(jù)字節(jié)來組織的。微機接口技術IO端口地址譯碼技術內(nèi)存內(nèi)存接口CPU系統(tǒng)總線：地址總線XA19-0，數(shù)據(jù)總線XD7-0，控制總線/XIOR 智能儀器接口通信接口過程控制接口輸入接口輸出接口外存接口數(shù)字化存儲示波器，數(shù)字化萬用表終端調(diào)制解調(diào)器TTY 電傳機A/D轉(zhuǎn)換器開關量輸入D/A轉(zhuǎn)換器開關量輸出鍵盤 數(shù)字化儀光筆 圖形輸入 聲音輸入 掃描儀點陣打印 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 軟盤光盤 磁帶系統(tǒng)總線接口微機接口技術IO端口地址譯碼技術 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。計算機給接口電路中的每個寄存器分配一個地址。IO操作 指CPU對設備相關的IO端口的訪問操作，而不是對IO設備的操作微機接口技術IO端口地址譯碼技術二。IO端口地址編碼方式1、統(tǒng)一編址方式端口地址與存儲器地址統(tǒng)一編址微機接口技術IO端口地址譯碼技術譯碼器CPUAB去存儲器芯片去I/O接口芯片Y-iYi+1-j優(yōu)點：指令豐富，電路簡單。缺點：外設占用存儲器空間，內(nèi)存容量減小。微機接口技術IO端口地址譯碼

3、技術內(nèi)存譯碼器8088 CPU（最大模式）系統(tǒng)總線AB去存儲器去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、獨立編址方式微機接口技術IO端口地址譯碼技術 優(yōu)點：存儲器和外設都有自己的地址譯碼器，地址空間獨立，互不影響。用專用的I/O 指令訪問I/O 端口。三。 獨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, ALOUT DX, AL微機接口技術IO端口地址譯碼技術1. IO地址

4、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 當一次傳輸1個端口數(shù)據(jù)，即8位數(shù)據(jù)時，用AL累加器 當一次傳輸連續(xù)2個端口數(shù)據(jù)，即16位時，用AX累加器微機接口技術IO端口地址譯碼技術 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（如定時器，并口等等） IO擴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)占用的不可用計算機廠家聲明保留的地址不要使用一般IBM實驗卡用300H-31FH。微機接口技術IO端口地址譯碼技術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：地址信號，控制信號 輸出信號：“選中”信號。原理：譯碼器根據(jù)地址和控制信號，產(chǎn)生選中信號。不同的地址控制組合，最多只可能使一根“選中”信號有效，該有效的選中信號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。地址譯碼器地址信號控制信號“選中”信號微機接口技術IO端口地址譯碼技術“地址”信號線“控制”信號線“選中”信號線微機接口技術IO端口地址譯碼技術在這一段時間，3個控制信號沒有同時有效，譯碼

6、器“選中”信號線輸出全部無效000000000000111111111111控制信號有效時，地址000時，僅/IOY0有效。其余選中線全無效微機接口技術IO端口地址譯碼技術 二。 I/O 端口地址譯碼方法：1.簡單接口芯片，只含有一個端口，內(nèi)部不帶帶譯碼器，譯碼器設計原則：由“IO地址”信號和“IO讀/寫”控制信號的不同組合實現(xiàn)。控制芯片內(nèi)寄存器的入口或出口開關。微機接口技術IO端口地址譯碼技術T1T2T3、TWT40026H號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（OUT 0026H，AL）系統(tǒng)總線時序（假設（AL）=22H）CLKXA15-0XREADYXD7-00026H

7、22H微機接口技術IO端口地址譯碼技術T1T2T3、TWT40025H號IO端口地址來自0025H號IO端口的數(shù)據(jù)從IO端口讀出數(shù)據(jù)（IN AL,0025H）時系統(tǒng)總線時序（ （25H端口）=11H）CLKXA15-0XREADYXD7-011H0025H微機接口技術IO端口地址譯碼技術外部譯碼器1個存儲單元（8bit）8個&/XIOW/XIORD0-7XA0-15單個端口IO芯片（如373）內(nèi)部讀寫控制原理圖8個同時控制8個3態(tài)門GOEXD0-7I寫I讀/Y控制線始終保持有效或不帶控制線微機接口技術IO端口地址譯碼技術 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、號和控制信號的不同組合實現(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)部譯碼器實現(xiàn)選中存儲單元或IO端口。例如：8255內(nèi)部有四個端口寄存器，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 的控制信號組合，經(jīng)外部譯碼電路產(chǎn)生 I/O 接口芯片的片選信號( /CS )，實現(xiàn)選中芯片（就是打開芯片內(nèi)部譯碼器）。微機接口技術IO端口地址譯碼技術譯碼器1個存儲單元（8bit）8個&/WR/RDD0-7A0i存儲器或IO接口芯片內(nèi)部讀寫控制原理圖(1)/CS接自外部譯碼器“選中”線8個同時控制8個3態(tài)門內(nèi)部選中線，用于選中1個IO端口/Y0I寫I讀外部

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

10、址譯碼技術 3.5 IO端口地址譯碼電路設計1.固定式端口地址譯碼指一旦譯碼電路設計好，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，為該接口設計譯碼器。分析：輸入信號：XA0XA9，XIOR，XAEN輸出信號：一根選中信號 /Y（因為該譯碼器僅為這一個接口電路服務）輸入輸出邏輯關系：微機接口技術IO端口地址譯碼技術XA9XA8XA7XA6XA5XA4XA3XA2XA1XA0XAEN/XIOR+/Y當XA9-02F8H，/XIOR0，XAEN0時，/Y=0; 否則/Y=1寫出邏輯表達式：微機接口技術IO端口地址譯碼技術例2。 使用74LS138設計一個系統(tǒng)

11、板上IO端口地址譯碼電路，并且讓每個接口芯片內(nèi)部可以有32個端口，非DMA期間可以訪問接口芯片。分析：輸入 XA9-5，XAEN。因為低5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XA7XA5譯碼。 輸出 8個芯片選中信號/Y0-/Y7。邏輯關系：XAEN0，XA9XA800時，使譯碼器工作。 XA7-XA5000時，輸出/Y0=0, 其余全無效為1。 XA7-XA5001時，輸出/Y1=0, 其余全無效為1 XA7-XA5010時，輸出/Y2=0, 其余全無效為1 微機接口技術IO端口地址譯碼技術參看課本表2.5 74LS138的邏輯真值表

12、，給出設計如下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，分析開關不同狀態(tài)時，輸出選中信號對應的IO地址總結(jié):為單個端口設計譯碼,一般對所有地址線譯碼;為芯片設計外部譯碼器,一般對高位地址譯碼,低位地址讓芯片自己內(nèi)部譯碼,選內(nèi)部端口微機接口技術IO端口地址譯碼技術 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。B3-01100，只有當XA961100時，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 微機接口技術IO端口地址譯碼技術選中/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S1S3合上，S2S0斷開，選中/Y0-/Y7的地址分別是什么？微機接口技術I

14、O端口地址譯碼技術思考：在PC機上設計接口，你設計的接口IO地址必須不能與其他設備接口IO地址沖突，你能想到用什么辦法解決這個問題？微機接口技術IO端口地址譯碼技術方案一：先查PC機硬件說明書，看那些IO地址已經(jīng)被占用。缺點是麻煩，且非PC機器廠家生產(chǎn)的設備（如擴展接口卡）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機器上？客戶計算機上裝了哪些其它廠家的卡，你怎么能預先知道呢？客戶買了你的卡回家能不能用只有靠運氣了！微機接口技術IO端口地址譯碼技術方案二：先查PC機硬件說明書，看哪些IO地址已經(jīng)被PC機廠家的標準設備占用。再設計一個可選式譯碼器，萬一和其它廠家的設備接口沖突，用跳線開關改變你的IO地址用以避免沖突缺點：麻煩，普通客戶買了你的設備，你要求他回家跳線，對他來說難度太大。在486以前的計算機開發(fā)接口就是這么辦的！也要靠運氣哦，萬一怎么調(diào)整也無法避