第6章IO端口地址译码技术

1、接口与通讯技术接口与通讯技术武汉科技大学武汉科技大学计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院第第6 6章章I/OI/O端口地址译码技术端口地址译码技术 本章内容本章内容6.1 I/O6.1 I/O地址空间地址空间6.2 I/O6.2 I/O端口端口6.3 I/O6.3 I/O端口地址分配及选用的原则端口地址分配及选用的原则6.4 I/O6.4 I/O端口地址译码端口地址译码6.5 I/O6.5 I/O端口地址译码电路设计端口地址译码电路设计6.1 I/O6.1 I/O地址空间地址空间一个I/O地址空间的地址单元对应接口电路中的一个寄存器或者控制器端口端口以数据字节数据字节为单位进行组织I/O地

2、址线16位位，地址空间0000HFFFFH8位/16位/32位端口及其地址要求6.2 I/O6.2 I/O端口端口6.2.1 I/O6.2.1 I/O端口端口接口电路中能被接口电路中能被CPUCPU直接访问的寄存器地址直接访问的寄存器地址端口的种类：端口的种类：数据口、控制口、状态口6.2.2 I/O6.2.2 I/O端口共用技术端口共用技术一个端口既做命令口，又做状态口；或者一个命令口可以写入多个命令字；区分的方法6.2.3 I/O6.2.3 I/O端口地址编址方式端口地址编址方式1. 1. 独立编址独立编址(I/O映射、专用I/O指令方式)原则：原则： M与I/O分开编址、互不干扰M与I/

3、O地址重叠优点：优点： M空间不受I/O空间影响；有专用I/O指令(程序清晰)；I/O指令短，执行速度快缺点：缺点： I/O指令种类有限； I/O空间不易扩展2. 2. 统一编址统一编址(存储器映射方式)原则：原则： M与I/O共用整个地址空间；I/O端口与存储单元等同M与I/O地址不重叠优点：优点： I/O 可有较大编址空间，易扩展；I/O操作指令类型多、功能齐全缺点：缺点： M的地址空间受限；I/O指令较长，执行速度较慢大型机、大型机、IntelIntel系列微机系列微机MotorolaMotorola系列、系列、AppleApple系列、系列、部分小型机部分小型机端口编址方式图示端口编址

4、方式图示00FFH0000H0100HFFFFH地址.M空间I/O空间.（64KB）整个地址空间（256个）（65280个）FFH00H地址I/O空间.（256个）（64KB）M空间地址0000HFFFFH.统一编址方式统一编址方式独立编址方式独立编址方式6.2.4 6.2.4 独立编址方式的独立编址方式的I/OI/O端口访问端口访问1. I/O1. I/O指令及指令及I/OI/O端口寻址方式端口寻址方式输入输入输出输出IN AL, PORTOUT PORT, ALIN AL, DX OUT DX, ALIN AX, PORTOUT PORT, AXIN AX, DX OUT DX, AXIN

5、 EAX, PORTOUT PORT, EAXIN EAX, DXOUT DX, EAX注意事项注意事项: :(1)直接寻址方式端口地址的范围(2)间接寻址方式的间址寄存器(3)数据寄存器3. I/O3. I/O指令与指令与I/OI/O读写控制信号的关系读写控制信号的关系6.2.4 6.2.4 独立编址方式的独立编址方式的I/OI/O端口访问端口访问4. 4. 独立编址方式的独立编址方式的I/OI/O端口访问举例端口访问举例设某输出设备的状态READY(高有效)可由端口PORTS中读出(D7位)，数据端口地址为PORTD，编写程序段，采用查询方式将内存中BUF单元的内容输出给该设备WT:MOV

6、DX ,PORTSIN AL ,DXANDAL ,80H;读取状态字，判断READY1?JZ WT;READY0，等待MOVDX ,PORTDMOVAL ,BUFOUTDX ,AL;将数据输出到端口PORTD6.3 I/O6.3 I/O端口地址分配及选用的原则端口地址分配及选用的原则6.3.1 6.3.1 早期微机早期微机I/OI/O地址的分配地址的分配PCPC微机微机I/OI/O地址：地址：使用A0A9；地址空间(1KB)：0003FFH6.3.2 6.3.2 现代微机现代微机I/OI/O地址的分配地址的分配Windows具有即插即用的资源配置机制动态分配I/O地址通过PCI配置空间进行映射

7、，对用户透明6.3.3 I/O6.3.3 I/O端口地址选用的原则端口地址选用的原则(1)凡是系统配置占用了的地址一律不能使用(2)计算机厂家申明保留的地址最好不要使用(3)可用可用留作实验卡的地址：300H31FH；最好用地址开关用户扩展的接口芯片用户扩展的接口芯片I/O端口地址端口地址接口芯片端口地址82C55A82C54A8251A82C79A300H303H304H307H308H30BH30CH30DHPCPC微机微机I/OI/O地址的分配地址的分配系统的系统的I/OI/O接口芯片端口地址接口芯片端口地址I/OI/O芯片名称芯片名称端口地址端口地址DMA控制器1DMA控制器2DMA页

8、面寄存器000H01FH0C0H0DFH080H09FH中断控制器1中断控制器2020H03FH0A0H0BFH定时器并行接口（键盘）RT/CMOS RAM协处理器040H05FH060H06FH070H07FH0F8H0FFH系统的外设接口卡端口地址系统的外设接口卡端口地址I/O接口名称接口名称端口地址端口地址并行口控制卡1并行口控制卡2378H37FH278H27FH串行口控制卡1串行口控制卡23F8H3FFH2F8H2FFH原型插件板（用户可用）300H31FH同步通信卡1同步通信卡23A0H3AFH380H38FH彩显EGA/VGA3C0H3CFH硬驱控制卡320H32FH6.4 I/

9、O6.4 I/O端口地址译码端口地址译码6.4.1 I/O6.4.1 I/O地址译码的方式地址译码的方式1. 1. 全译码全译码单个端口2. 2. 部分译码部分译码高位地址和低位地址的作用及划分3. 3. 开关式译码开关式译码地址开关+比较器/异或门6.4.2 I/O6.4.2 I/O地址译码电路的输入与输出信号线地址译码电路的输入与输出信号线1. I/O1. I/O地址译码电路的输入信号地址译码电路的输入信号地址信号+控制信号常用的控制信号I/O读写信号、AEN信号要求要求AENAEN0 0的原因的原因：避免在DMA期间，由DMA控制器对这些以非DMA方式传送的端口执行DMA操作2. I/O

10、2. I/O地址译码电路的输出信号地址译码电路的输出信号低有效的片选信号6.5 I/O6.5 I/O端口地址译码电路设计端口地址译码电路设计6.5.1 6.5.1 设计设计I/OI/O端口地址译码电路应注意的问题端口地址译码电路应注意的问题1. 1. 合理选用合理选用I/OI/O端口地址范围端口地址范围选用用户可用的或未被占用的地址段2. 2. 正确选用地址译码方法正确选用地址译码方法单端口全译码多端口部分译码片间选择片间选择：高位地址控制信号 片选信号片内端口选择片内端口选择：低位地址直接与接口芯片地址线相连地址范围：地址范围：n根地址线未参与译码，译出地址含2n个高位地址及低位地址的划分高

11、位地址及低位地址的划分3. 3. 灵活设计灵活设计I/OI/O地址译码电路地址译码电路译码电路不唯一译码电路6.5.2 I/O6.5.2 I/O地址译码电路设计举例地址译码电路设计举例A9&1A81A7A6A5A4A31111&A2A1A0AENIOR1Y74LS3074LS2074LS32例例6.16.1 固定式单个端口地址译码电路设计(2F8H的只读只读端口)若将图中的A1、A0去掉后，译码输出的地址？6.5.2 I/O6.5.2 I/O地址译码电路设计举例地址译码电路设计举例例例6.26.2 用74LS138设计一个系统板上的I/O端口地址译码电路，为每个接口芯片分配32

12、个端口地址1A7A6A51A9A8AENABCG2AG2BG1Y0Y1Y2Y3Y4Y51IOWDMACST/C CSPPICSINTRCSWRTNMIREGWRTDMAPG(82C37A)(82C59A)(82C54A)(82C55A)(写DMA页面寄存器)(写NMI屏蔽寄存器)74LS1386.5.2 I/O6.5.2 I/O地址译码电路设计举例地址译码电路设计举例若要求Y3的地址为24CH24FH，如何设置开关；若要求为32CH32FH呢？?例例6.36.3 开关式I/O地址译码电路设计比较器+地址开关S0S1S3S2DIPVcca=bB3B2B0B1A3A2A0A1A9A8A6A774LS85A=BabABCG2AG2BG1Y0Y1Y6Y774LS138A4A3A2A5AENS S0 0、S S2 2闭合时译码输出地址闭合时译码输出地址Y0：140H143H Y1：144H147HY6：158H15BH Y7：15CH15FH32CH32FH：该电路无法实现24CH24FH：S0、S3断开；S1、S2闭合NOTE：由开关控制的地址才能改变6.5.2 I/O6.5.2 I/O地址译码电路设计举例地址译码电路设计举例例