《第3章IO端口地址译码技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章IO端口地址译码技术.ppt（38页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 3 章 I/O端口地址译码技术,本章内容提要: I/O接口与CPU如何交换数据? I/O端口及其编址方式 I/O端口地址分配 I/O端口地址译码 I/O端口地址译码电路设计,3.1 I/O数据的传输控制方式,无条件传送方式（同步传送） 条件传送方式（查询方式）； 中断传送方式 直接存储器存取(DMA)传送方式,条件是己知的情况; 外部设备是准备好的; 不用查询外设的状态信息; 直接使用IN或OUT指令完成数据传送,一、无条件传送方式（同步传送）,(a)无条件输入,8位,(b)无条件输出,先查询外设的状态信息是否准备好; 准备好,就传送数据; 否则,继续查询.,二、条件传送方式（查询方式）,
2、三、中断传送方式,由外设向CPU发出中断请求； CPU暂停原程序执行，转入中断服务； 完成后返回原程序继续执行。,优点： CPU不用等待外设， 提高CPU的利用率。,四、DMA传送方式,由外设与计算机内存直接进行数据交换，而不是通过CPU，即DMA传送； 在DMA传送期间，DMA控制器接管了总线控制权，而CPU处在停机方式，即处于等待状态； 在DMA传送完成后，CPU再恢复对总线的控制权，进入工作状态。,一、I/O端口 1.端口是接口电路中能被CPU直接存取访问的寄存器的地址。 2. CPU通过端口地址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、
3、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，一一对应，不能错位。特殊情况如串行接口芯片8251A的命令口和状态口共用一个端口。,3.2 I/O端口及其编址方式,CPU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： 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
4、、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。 缺点： 1、I/O指令类型少，PC微机只使用IN和OUT指令，对 I/O的处理能力不如统一编制方式。 2、需增加IOR和IOW控制信号引脚，增加开销。,三、独立编址方式的端口访问,1. I/O指令 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。 单字节地址指令 其指令格式为： IN AL, 0F4H ；输入 IN AX, 0F4H ；输入 IN EAX, 0F4H ；输入 IN EAX, DX ；输
5、入 OUT DX, EAX ；输出,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： 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,I/O端口寻址：直接寻址；间接寻址。 寻址是时是否经过DX寄存器。 例如： 输入时 IN AX, 0E0H ;直接寻址 MOV DX, 300H IN AX, DX ;间接寻址 输出时 OUT 0E0H, AX ;直接寻址
6、MOV DX, 300H ; OUT DX, AX ;间接寻址,2. I/O端口寻址方式,3.3 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,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3.1 系统的I/O接口芯片端口地址,I/O芯片名称 端口地址 DMA控制器1 00001FH DMA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
7、 并行接口芯片（键盘接口） 06006FH RT/CMOS RAM 07007FH 协处理器 0F00FFH,表3.2 系统的外设接口卡端口地址,I/0接口名称 端口地址 游戏控制卡 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 3F03F7H PC网卡 36036FH
8、,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。(0000HFFFFH) 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A0A9，而没有考虑高6位地址线A10A15。 I/0端口地址范围是0000H03FFH,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。 用户可使用300H-31FH地址。,3.4 I/O端口地址译码,CPU通过I/O地址译码电路把来自地址总线上的地址代码翻译成为要访问的端口。 一、地址译码方法： 1、全译码
9、2、部分译码 3、开关式译码,部分译码： 高位地址线与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。,二、I/O地址译码电路原理 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， 用AEN信号控制非DMA传送； 用IOR_和IOW_信号控制对端口的读/写等。 用I/OCS16信号控制8位或16位I/O端口,译码电路的输出信号 I/O地址译码电路的输出信号中只有1根/CS,且低电平有效。,1.固定式端口地址译码 固定式是指接口中用到的端口地址
10、不能更改。 例1：设计I/O端口地址为2F8H的只读译码电路。,3.5、I/O端口地址译码电路设计,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3.4所示的值。,3.5、I/O端口地址译码电路设计,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3.5 译码电路输入地址线的值 地址线 0 0 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 二进制 控 制 片 选 片内端口寻址 十六进
11、制 0 H 0 7 H 0 1F H,I/O芯片名称 端口地址 DMA控制器1 00001FH DMA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） 06006FH RT/CMOS RAM 07007FH 协处理器 0F00FFH,74LS138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。 教材，31页。,补充：74LS688 查阅硬件使用说明书： TTL 8位比较器，双列直插(贴片)20管脚封装，5v直流供电。 管脚1（G）为使能端，低电平有效。 当P（P0P7）=Q（Q0Q7），管脚19（P=Q）输出低电平，否则输出高电平。,补充：74LS688,