第2章-IO端口地址譯碼技術(shù)

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第2章IO端口地址譯碼技術(shù)第一頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

1§2.1I/O端口概述一。IO端口及其編碼方式內(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(chǔ)示波器，數(shù)字化萬用表終端調(diào)制解調(diào)器TTY電傳機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器開關(guān)量輸入D/A轉(zhuǎn)換器開關(guān)量輸出鍵盤數(shù)字化儀光筆圖形輸入聲音輸入掃描儀點(diǎn)陣打印CRT顯示激光打印液晶顯示噴墨打印繪圖儀X-Y記錄儀硬盤軟盤光盤磁帶系統(tǒng)總線接口第二頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

21.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對設(shè)備相關(guān)的IO端口的訪問操作，而不是對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)一編址第三頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

3譯碼器CPUAB去存儲(chǔ)器芯片去I/O接口芯片Y０---iYi+1---j優(yōu)點(diǎn)：指令豐富，電路簡單。缺點(diǎn)：外設(shè)占用存儲(chǔ)器空間，內(nèi)存容量減小。第四頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

4譯碼器8088CPU（最大模式）系統(tǒng)總線AB去存儲(chǔ)器去I/O接口/Y0-i/Y0-j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)立編址方式第五頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

5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：INAL,n;n為8位IO端口地址INAL,DX;16位地址用DX間址輸出指令：OUTn,ALOUTDX,AL第六頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

61.IO地址寬度IO地址在0000H－00FFH，稱為8位地址寬度；IO地址在0100H－FFFFH，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累加器第七頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

72.2IO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2.1表2.2三。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。第八頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

82.3I/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(guān)。地址譯碼器地址信號控制信號“選中”信號第九頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

9“地址”信號線“控制”信號線“選中”信號線第十頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

10在這一段時(shí)間，3個(gè)控制信號沒有同時(shí)有效，譯碼器“選中”信號線輸出全部無效000000000000111111111111控制信號有效時(shí)，地址000時(shí)，僅/IOY0有效。其余選中線全無效第十一頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

11二。I/O端口地址譯碼方法：1.簡單接口芯片，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”信號和“IO讀/寫”控制信號的不同組合實(shí)現(xiàn)?？刂菩酒瑑?nèi)寄存器的入口或出口開關(guān)。第十二頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

12T1T2T3、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(shí)（OUT0026H，AL）系統(tǒng)總線時(shí)序（假設(shè)（AL）=22H）CLKXA15-0XREADYXD7-00026H22H第十三頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

13T1T2T3、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)（INAL,0025H）時(shí)系統(tǒng)總線時(shí)序（（25H端口）=11H）CLKXA15-0XREADYXD7-011H0025H第十四頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

14外部譯碼器1個(gè)存儲(chǔ)單元（8bit）8個(gè)&&/XIOW/XIORD0-7XA0-15單個(gè)端口IO芯片（如373）內(nèi)部讀寫控制原理圖8個(gè)同時(shí)控制8個(gè)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第十五頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

15二。I/O端口地址譯碼方法：2.多端口芯片（內(nèi)部帶譯碼器）由地址信號和控制信號的不同組合實(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(shí)現(xiàn)選中芯片（就是打開芯片內(nèi)部譯碼器）。第十六頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

16譯碼器1個(gè)存儲(chǔ)單元（8bit）8個(gè)&&/WR/RDD0-7A0~i存儲(chǔ)器或IO接口芯片內(nèi)部讀寫控制原理圖/CS接自外部譯碼器“選中”線8個(gè)同時(shí)控制8個(gè)3態(tài)門內(nèi)部選中線，用于選中1個(gè)IO端口/Y0I寫I讀外部譯碼器XAi+1~9/YnXA0-i第十七頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

17譯碼器1個(gè)存儲(chǔ)單元（8bit）8個(gè)&&WRRDD0-7A0-i/CS8個(gè)同時(shí)控制8個(gè)3態(tài)門內(nèi)部選中線，用于選中1個(gè)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第十八頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

18三。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：XA0－XA9，XIOR，XAEN輸出信號：一根選中信號/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：第十九頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

19XA9XA8XA7XA6XA5XA4XA3XA2XA1XA0XAEN/XIOR+/Y當(dāng)XA9-0＝2F8H，/XIOR＝0，XAEN＝0時(shí)，/Y=0;否則/Y=1寫出邏輯表達(dá)式：第二十頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

20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XA7－XA5譯碼。輸出8個(gè)芯片選中信號/Y0-/Y7。邏輯關(guān)系：XAEN＝0，XA9XA8＝00時(shí)，使譯碼器工作。XA7-XA5＝000時(shí)，輸出/Y0=0,其余全無效為1。XA7-XA5＝001時(shí)，輸出/Y1=0,其余全無效為1XA7-XA5＝010時(shí)，輸出/Y2=0,其余全無效為1……第二十一頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

21參看課本表2.574LS138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)，輸出選中信號對應(yīng)的IO地址總結(jié):為單個(gè)端口設(shè)計(jì)譯碼,一般對所有地址線譯碼;為芯片設(shè)計(jì)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)部端口第二十二頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

22S0S1S2S3A74LS138/Y0B/Y1C/Y2/Y3/Y4/G2B/Y5/G2A/Y6G1/Y7XA2XA3XA4XA5/XAENA074LS85A1A2A3B0B1B2B3Oa=bIa=bIabVccXA6XA7XA8XA9分析：假如S0S1合上，S3S2斷開。B3-0＝1100，只有當(dāng)XA9－6＝1100時(shí)，74LS85Oa=b端才輸出1。必須要使74LS138工作，則必須/XAEN＝0，XA5＝0。所以：要/Y0=0,必須XA9-2為11000000要/Y1=0,必須XA9-2為11000001……第二十三頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

23選中/Y0的地址是XA9－0為11000000XX，即300H－303H選中/Y1的地址是XA9－0為11000001XX，即304H－307H選中/Y7的地址是XA9－0為11000111XX，即31CH－31FH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？第二十四頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

24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？第二十五頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

25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！天吶，那怎么辦？！！哇！第二十六頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

26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？別想啦，還能怎么辦？退貨，買其他廠家的卡試試運(yùn)氣唄，客戶郁悶?。?！第二十七頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。

27方案三：設(shè)計(jì)一種系統(tǒng)總線接口，任意一種新設(shè)備接口只要告訴總線接口需要多少IO地址，由系統(tǒng)總線接口自動(dòng)給你分配所需數(shù)量的IO地址且不和已占用的IO地址沖突?？偩€接口統(tǒng)管計(jì)算機(jī)中所有IO地址的分配。只要我們能按照這種總線接口設(shè)計(jì)譯碼器，就能保證我們的卡插上任何一臺(tái)這種總線的計(jì)算機(jī)就能用，絕對不會(huì)有地址沖突現(xiàn)象發(fā)生，這就是“即插即用”設(shè)計(jì)技術(shù)！！哇塞！太好了，我喜歡??！就是不會(huì)太難吧？現(xiàn)在的我還有點(diǎn)菜哦?。〔粫?huì)的啦，我們第一次微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)就告訴你怎樣在這樣的總線上設(shè)計(jì)譯碼器，真的很爽哦！！第二十八頁，編輯于星期五：十五點(diǎn)五十二分。