io地址译码

译码方法
**端口奇偶地址（SBHE）
低位地址部分：连到接口电路以区分内部和端口地址
高位地址部分：组合控制信号产生接口的选择信号cs
地址线 控制信号线
译码 电路
接口选择线 内部端口选择线
计算机科学学院
固定式译码
所谓固定是指接口中用到的端口地址不能更改
接口中只有一个端口时可采用门电路构成。 接口中有多个端口时一般采用译码器电路构成，常见的译码 器有74LS138、74LS154等。
外设占用了内存单元，使内存容量减小。
计算机科学学院
独立编址
I/O端口地址空间与存储器地址空间相互独立。
计算机科学学院
独立编址(续)
这种方式的优点是： （1）MEM地址空间不受I/O端口地址空间影响； （2）端口数量不多，占用地址线少，地址译码简单，速度较快； （3）访问端口和MEM和指令有明显区别,便于理解和检查。
源RAM地址用ES:DI(EDI)/DS:SI(ESI)指定。 EFLAG寄存器中DF位来决定地址加和减。 结果：通过前缀REP在I/O端口和连续的存储器空间 之间传送数据。
计算机科学学院
I/O端口的地址分配
I/O接口硬件分类
系统板上I/O芯片和I/O扩展槽接口卡。
I/O端口地址分配
PC系列I/O地址线有16根，对应64K空间； I/O端口译码只使用了A0-A9，共1024个端口； 地址范围为0000H~03FFH。
第二章 I/O端口地址译码技术
❖ 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 ❖ GAL器件在I/O端口地址译码中的应用
计算机科学学院
I/O端口
端口：接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。

I/O端口地址译码技术
统一编址的主要优点：一是对任何存储器操作指令都可用 于操作I/O接口，而不必使用专用的I/O指令，系统中存储器操 作指令是丰富多彩的，可以大大增强系统的I/O功能，使访问外 设端口的操作方便、灵活、不仅可对端口进行数据传送，还可 对端口内容进行移位和算术逻辑运算等；二是可以使外设数目 或I/O寄存器数目只受总存储容量的限制，从而大大增加系统的 吞吐率，这在某些大型控制或数据通信系统等特殊场合是很有 用的；三是使微机系统的读/
主要缺点：一是端口地址占用了存储器地址，使可用的内 存空间相对减少；二是由于地址位数长，访问内存的指令一般 较长，执行速度较慢；三是为了识别一个I/O端口，必须对全部 地址线译码，这样不仅增加了地址译码电路的复杂性，而且使
统一编址方式在单片机中得到广泛应用，而在通用型的计 算机系统中已经不再使用。
I/O端口地址译码技术
I/O端口地址译码技术
同时，由于使用专门的I/O指令访问端口，并且I/O端口地 址和存储器地址是分开的，故I/O端口地址和存储器地址可以 重叠，而不会相互混淆。并且由于存储器与I/O端口的控制结
这种方式的缺点是专用I/O指令类型少，远不如存储器访 问指令丰富，使程序设计的灵活性较差；且使用I/O指令一般 只能在累加器和I/O端口间交换信息，处理能力不如存储器映 像方式强；尤其是要求处理器能提供存储器读/写及I/O端口读/ 写两组控制信号，这不仅增加了控制逻辑的复杂性，而且对于 引脚线本来就紧张的CPU芯片来说不能不说是一个负担。
OUT PORT，AL
其中，PORT是一个8位的字节地址。
I/O端口地址译码技术
例如:
IN AL，60H；60H为系统板8255A的PA
OUT 61H，AL；61H为系统板8255A的PB

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；
FFFFH
(3) I/O操作和存储器操作层次清晰，程序的可读性强。

缺点:
I/O指令种类有限， I/O空间不易扩展
2、统一编址（存储器映象方式）
地址 0000H ... 0100H 00FFH ...
I/O空间 （256个） 整 个 地 址 空 间
四、DMA传送方式
工作原理 由外设与计算机内存直接进行数据交换，而不是通 过CPU； 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。 CPU 特点 数据的传送不经过CPU。 RAM 外设 要求 DMA 需要DMA控制器及相关逻辑支持。 控制器 应用 适用于高速度大量数据传送时。
2、C语言I/O语句
C语言有强大的I/O操作功能,利用c语言可方便地设计操作 界面,同时也可以对外设进行直接控制. 端口输出 outportb(port,value) //从port端口输出字节型数据 value outportw (port,value) //从port端口输出字型数据value
了解I/O端口地址分配 对接口设计者非常重要。 一、64K I/O地址映像图 I/O地址线：16位 I/O端口地址空间：64K 分为两部分。 ① 留给微机系统和ISA总线 地址固定 ② 留给PCI总线，主板功能和用户应用 地址动态分配
① 0000H~03FFH
② 0400H~FFFFH
3.3
I/O端口地址分配
第3章基本的I/O接口 ---来自I/O地址译码内容提要

12:28
2
一、 I/O端口及I/O操作（续）
3.命令、接口与I/O端口关系
一个接口中有多个I/O端口； 一个I/O端口可接受多种命令，对应多个寄存 器。
4、I/O操作
通常所说的I/O操作是指对I/O端口的操作，而 不是对I/O设备的操作，即CPU所访问的是与I/O 设备相关的端口，而不是I/O设备本身。
&
A0
AEN IOR
IOW12:28
1
1 Y (读）
1 Y (写）
27
分析门电路译码电路
A9
A8
&
A7
A6
1
A5 A4
A3
A2
1
A1 AEN
协处12理:28 器
00F0-00FFH
17
扩展槽I/O接口卡端口地址(0100H-03FFH)：
I/O接口名称
地址范围
游戏控制卡
0200-020FH
并行口控制卡1
0370-037FH
并行口控制卡2
0270-027FH
串行口控制卡1
03F8-03FFH
串行口控制卡2
02F8-02FFH
原型插件板(用户可用)
第二章 I/O端口地址译码技术
外部设备选择功能是接口电路应具备的基本功 能之一，因此，作为进行设备端口选择的I/O 端口地址译码电路是每个接口电路中不可缺少 的部分。
本章主要讨论： I/O端口基本概念 I/O端口基本原理、基本方法 I/O端口译码电路的设计
12:28
1
§2.1 I/O端口及其编址方式
I/O端口地址和存储器地址可以重叠而不会相 互混淆。
12:28
7
2.I/O独立编址的特点（续） 缺点：

0 0 0 1 0 &
74LS138 3-8译码器
PC总线
端口译码电路
3.设计一个译码电路，要求产生 2A8H～2AFH共8个端口地址的选通信 号
4.设计端口地址为218H的译码电路
5.分析上图74LS138各输出端的译码地址
A3 A4 A5 +5V A6 A7 A8 A9 AEN IOR IOW
8.有一个2732EPROM（4KX8）芯片的译码 电路如下图所示,试求: 1)计算2732芯片的存储容量； 2) 给出2732芯片的地址范围； 3) 是否存在地址重叠区?
思考1： Y2~ Y7 译出的端口地址 各是多少？ Y Y Y Y Y Y Y Y
7 6 5 4 3 2 1 0
1 0 1 0 1 0 1 0 A0 1 1 0 0 1 1 0 0 A1 1 1 1 1 0 0 0 0 A2 0 PC AEN 1 A3 1 总 A4 0 A5 0 线 A6 0 A7 0 A8 1 A9 0 IOR 0 &
218 A HHale Waihona Puke 0 0 0 1 0 &
B C G1 G2A
&
G2B
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
74LS138 3-8译码器
端口译码电路
PC总线
6.某接口电路如下，需设计其译码电路。
/IOR A2～A9 译码 电路 /IOW 300H～303H /CS A0～A1 8255
AEN
7.求74LS138的地址范围？
第二章 I/O端口地址译码技术 习 题
1.已知并行接口芯片8255A有4个端口，片
选信号 CS 为低电平有效。试设计一个 译码电路，使该芯片的4个端口地址为 2F0H～2F3H。

同步通信卡1
3A0H～3AFH
同步通信卡2
380H～38FH
单显MDA
3B0H～3BFH
彩显CGA
3D0H～3DFH
彩显EGA/VGA
3C0H～3CFH
硬驱控制卡
1F0H～1FFH
软驱控制卡
3F0H～3F7H
PC网卡
360H～36FH
.
本章7首页
5.2.3 I/O端口地址译码
1. I/O地址译码电路工作原理及作用
.
本章12首页
本章要点
端口的概念 端口的地址编址方式及其特点 I/O端口地址选用的原则 掌握I/O端口地址译码电路的工作原理 I/O端口地址译码电路的设计与分析
.
本章13首页
片间选择：高位地址＋控制信号
译码电路
片选信号
高位地址、 低位地址的划分
片内端口选择：低位地址直接与接口芯片地址线相连
.
本章8首页
5.2.3 I/O端口地址译码（续）
3. I/O端口地址译码电路设计
A9
地址范围：n根地址线未参与译码，译出地址含2n个 1）固定式端口地址译码 门电路译码法——单个地址或地址范围
微机原理与接口
(第5章）
信息工程学院 电子信息工程教研室
.
1
5.2 I/O端口地址译码技术
主要内容
5.2.1 I/O端口及其编址方式 5.2.2 I/O端口地址分配 5.2.3 I/O端口地址译码
.
2
5.2.1 I/O端口及其编址方式
1. I/O端口和I/O操作
1）I/O端口
端口（port）：是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器。
C
Y0

3
2.独立编址 这种方式是接口中的端口单独编址而不占用 存储空间，大型计算机通常采用这种方式。有些 微机，如IBM-PC系列也采用这种方式。 这种方式的优点： ①专门的I／O指令对端口操作，可读性好， 指令短，执行速度快。 ②端口单独编址，不会与存储器地址相互混 淆。
4
三、独立编址方式的端口访问 通过I/O指令访问I/O端口 在汇编语言中有I/O指令。用于I/O端口与累加 器(AX、AL)之间的数据传送。 在I／O指令中有单字节地址或双字节地址寻址 方式。用单字节作为端口地址，则最多可访问 256(0~0FFH)个端口。若用双字节地址作为端口地 址，则最多可寻址216＝64K个端口。 系统主板上的I／O端口，采用单字节地址。在 I／O扩展槽上的接口控制卡上，采用双字节地址。 I/O指令格式为； 输入 IN AX/AL，PORT/DX 输出 OUT PORT/DX，AX/AL 这里，PORT是一个8位的字节地址。
24
1.地址信号的分析与选择： ①PC机提供的用于I/O端口寻址的地址信号是： A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0，共10位。 系统板上A9A8=00
②片内需寻址32个口，共需要低位地址线5根，选 A4A3A2A1A0 ③选A7A6A5作为译码器译码输入信号。
25
2.控制信号的选择
用AEN信号来禁止译码电路在DMA方式下工作。 非DMA操作时AEN=0， DMA操作时AEN=1。
②用A4A3A2信号作为译码输入信号并采用3-8译码器 就能获得8个不同的片选信号，实现在扩展板上对8个 接口芯片的片选。
③地址线A9A8A7A6A5可作为改变地址范围所需的信 号。 31
2. 地址范围可选的处理实现分析：
本例中要求的地址范围可选的含义是：该接口电 路设计成功后，既能用于地址范围300H~31FH，也 能用于其它地址范围，如：200H~21FH。 具体做法是： 把高4位A9A8A7A6接入比较器的A输入端，B输 入端通过开关DIP接入四个预定的输入信号，若二者 相等就会产生FA=B=1信号。并把它作为译码器的G1信 号来控制3-8译码器工作。 本例把DIP接入的信号定为：B3B2B1B0=1100， 这就保证只有在A9A8A7A6=1100时译码器才能工作 。假如需要的地址范围是200H~21FH，那么，就只 要把DIP的接入信号拨定为B3B2B1B0=1000即可。

Y2
Y3 Y4
G2B G2A G1
Y5
Y6 Y7
IOW
逻辑门电路进行I/O地址译码
A9 A8 A7 A6 A5 A2 A4 A3 AEN A1 A0
74LS03
3E7H
1. 固定式端口地址译码
接口中用到的地址不能更改，分为单端口地址 译码和多个端口地址译码两种情况 例1. 使用74LS30/20/32和74LS04设计2F8的只读 译码电路 表2.3 译码电路输入地址线的值
A9 1
Y7
端口31 31F
A4~A0
A0 A1 A2 A3 A4
MOV DX,301H ( 31FH ) IN AL,DX D0~D7 IOR
300~31FH
端口0 300 端口1 301
IOW AEN CPU A9 A8
A7 1 1 0
A6 A5
0 0
端 口 译 码 电 路
端口1 302 Y0 CS
方法1：使用基本的逻辑门
304H ~ 307H
A0 A1 A2 CPU A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
D0-D7
A6 A7 A8 A9
1
A2 A3 A4
__ Y0 __ Y1
端口0 端口1 端口2 端口3
….
__ Y6 __
G1
Y7
31C~31FH
（扩展槽上接口卡的地址译码电路）
以Y0为例：
通过跳线控制其逻辑电平组合决定具体选中哪一个扩展卡

A9 1 1 1 1
A8 A7 A6 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0
A5 0 0 0 0
介绍74LS245
8位双向缓冲器 • 控制端连接在一起， 低电平有效 • 可以双向导通 • 输出与输入同相

内存 内存接口
系统总线：地址总线XA19-0，数据总线XD7-0，控制总线/XIOR ……
智能仪器接口 通信接口 过程控制接口 输入接口
输出接口
外存接口
数字化存储示 波器，数字化
万用表
终端 调制解调器 TTY 电传机
A/D转换器 开关量输入 D/A转换器 开关量输出
键盘 数字化仪 点阵打印 CRT 显示
么？
思考：在PC机上设计接口，你设计的接口IO地址必须不能与其他设备 接口IO地址冲突，你能想到用什么办法解决这个问题？
方案一：先查PC机硬件说明书，看那些IO 地址已经被占用。
缺点是麻烦，且非PC机器厂家生产的设备 （如扩展接口卡）地址，必须通过查该卡
说明书才能了解它占用的IO地址。
不可能！！你怎么知道你的卡被客户装在 哪台机器上？客户计算机上装了哪些其它 厂家的卡，你怎么能预先知道呢？客户买
Y X 9X A 8 X A 7 X A 6 X A 5 X A 4 X A 3X A 2 A X 1 X A 0 X AX I O A XA9 XA8 XA7 XA6 XA5 XA4 XA3 XA2
/+Y
例2。 使用74LS138设计一个系统板上IO端口地址译码电路，并且让每个接口芯片内部 可以有32个端口，非DMA期间可以访问接口芯片。
分析：输入 XA9-5，XAEN。因为低5位地址用来选中芯片内部端口，不作为外部译码器 的输入。一片138只能译码3位地址，这里用138对XA7－XA5译码。
输出 8个芯片选中信号/Y0-/Y7。 逻辑关系：XAEN＝0，XA9XA8＝00时，使译码器工作。 XA7-XA5＝000时，输出/Y0=0, 其余全无效为1。 XA7-XA5＝001时，输出/Y1=0, 其余全无效为1 XA7-XA5＝010时，输出/Y2=0, 其余全无效为1 ……