1、微型计算机接口技术及应用,计算机科学与技术系,第三章,I/O端口地址译码技术,一、I/O端口1. 端口（port)是电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。2. CPU通过这些地址即端口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、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。,3.1 I/O端口及其编址方式,控制总线CB,地址总线AB,I/O接口电路,数据,控制,状态,数据总线DB,CPU,外设,端口,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
2、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,独立编址,统一编址,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、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。,三、独立编址方式的端口访问,1. 端口地址寻址方式 直接寻址： IN AL, PORT ；输入 OUT PORT, AL ；输出 PORT：8位数据，最多可访问256（0-
3、255）个端口。例如： IN AL, 60H ； OUT 61H, AL ；,间接端口寻址方式 MOV DX, PORT IN AL, DX ；8位传送 MOV DX, PORT OUT DX,AL ；8位传送 PORT 为16位数据。则最多可寻址216=64K个端口。例如：MOV DX,300H ;IN AL,DX MOV DX,301H ; OUT DX,AL,端口数据有8、16、32位之分。例如：输入时 MOV DX, 300H ;I/O端口 IN AL/AX, DX ;从端口读数据到AL/AX MOV DI, AL/AX ;将数据从AL/AX 存储器输出时 MOV DX, 301H ;
4、I/O端口 MOV AL/AX, SI ;从内存取数到AL/AX OUT DX, AL/AX ;数据从AL/AX 端口,2. I/O端口数据宽度,3. C语言I/O语句,利用c语言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端口输入:Value=inportb(port) /从port端口输入字节型数据, 并存储在 value变量中;Value=inportw(port) /从port端口输入字型数据, 并存储在value变量中;,3.2
5、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。,早期系统版,表3.1 系统板上接口芯片的端口地址,I/O芯片名称 端口地址DMA控制器1 00001FHDMA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） 06006FHRT/CMOS RAM 07007FH协处理器 0F00FFH
6、,表3.2 扩展槽上接口控制卡的端口地址,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 3F03F7HPC网卡 36036FH,这些地址是怎么来的？,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
7、300H-31FH地址,3.3 I/O端口地址译码,一、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 .早期地址信号A0-A9(10位）.后来地址线A0-A15（16位）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,二、I/O地址译码方法,全译码：所有地址线参与译码，产生单个端口选择信号。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
8、寄存器寻址。开关式译码：开关的不同状态，产生不同的端口地址 译码电路的输出信号是一低电平信号。,1.固定式端口地址译码（全译码） 固定式是指接口中用到的端口地址不能更改。例1：设计I/O端口地址为2F8H的只读译码电路。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2.3所示的值。,三、I/O端口地址译码电路设计,固定式端口地址译码,分析： 译码电路的地址？读写功能？,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。（部分译码） 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2.4 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 十六进制 0 H 0 7 H 0 1F H,74LS138译码电路,多端口地址译码电路,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。,Thank you !,
