IO接口譯碼電路設(shè)計(jì)

I/O接口譯碼電路設(shè)計(jì)2B1A1B10A10MEMRIORDRQ3DRQ1B20IRQ6IRQ4DACK2ALEB31A20A31ResetDrvIRQ2DRQ2MEMWIOWDACK3DACK1DACK0IRQ7IRQ5IRQ3T/COSCD7D0D7~D08根數(shù)據(jù)線A19AENA11A0A19~A020根數(shù)據(jù)線I/OCHRDYI/OCHCKPC總線是IBMPC及PC/XT機(jī)上使用的總線，又稱XT總線或8位ISA總線。鎖存器、8286發(fā)送接收器、8259中斷控制器、8237DMA控制器以及其他邏輯的重新驅(qū)動(dòng)和組合控制而形成，又稱I/O通道。它共有62引腳，其中，數(shù)據(jù)線8根、地址線20根、控制線21根、狀態(tài)線2根，還有時(shí)鐘、電源、地線。PC總線見教材p1713ISA總線ISA（IndustryStandardArchitecture，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)）是IBMPC/AT（80286）機(jī)上首先使用，故又稱為AT總線，后被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織確定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISA。它具有16位數(shù)據(jù)寬度，最高工作頻率位8MHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到16MB/s，地址線24條，可尋訪16M字節(jié)地址單元。ISA總線98芯插槽引腳分布BADC36線62線PC總線D1D2D3D4D5D6D7D8D8D10D11D12D13D14D15D16D17D18C1C2C3C4C5C6C7C8C8C10C11C12C13C14C15C16C17C18MEMCS16I/OCS16IRQ10IRQ11IRQ12IRQ13IRQ14DACK0DRQ0DACK5DACK6DACK7DRQ5DRQ6DRQ7+5VMASTERGNDSBHEMEMRMEMWLA23LA22LA21LA20LA19LA18LA17SD15SD14SD13SD12SD11SD10SD09SD08ISA4AEN:地址允許信號(hào)PC總線、ISA總線可由CPU或DMA控制器控制，當(dāng)DMA控制器控制總線時(shí)，它同時(shí)產(chǎn)生AEN信號(hào)，用于禁止CPU控制總線。AEN=0，表示CPU控制總線。AEN=1，表示DMA控制器控制總線5PC總線信號(hào)

CPU最大模式信號(hào)

CPU最小模式信號(hào)

IORIORCRD,M/IO=0IOWIOWCWR,M/IO=0MEMRMRDCRD,M/IO=1MEMWMWTCWR,M/IO=1讀寫信號(hào)由CPU或DMA控制器產(chǎn)生，經(jīng)總線控制器至總線，傳送給總線上的從設(shè)備常用于接口譯碼電路設(shè)計(jì)有時(shí)于接口譯碼電路設(shè)計(jì)6I/O端口的譯碼譯碼電路的作用1譯碼電路的構(gòu)成2譯碼電路的設(shè)計(jì)方法3片內(nèi)譯碼和片選譯碼47譯碼電路的作用將CPU執(zhí)行IN/OUT指令發(fā)出的地址信號(hào),“翻譯”成欲操作口的選通信號(hào)。解決存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備與CPU連接時(shí)地址總線失配問題。此信號(hào)常作為接口內(nèi)三態(tài)門或鎖存器的控制信號(hào)接通或斷開接口數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的連接。8該電路在CPU執(zhí)行指令

MOVDX,200HINAL,DX將輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)讀入CPU內(nèi)AL中圖中譯碼電路的作用：只當(dāng)A15~A0上出現(xiàn)200H時(shí)，（即0000001000000000B）輸出0，其他輸出1。例一個(gè)輸入設(shè)備的簡(jiǎn)單接口電路三態(tài)緩沖器輸入設(shè)備數(shù)據(jù)線IOR地址譯碼地址線

200H000D7~D0A15~A0與非PC總線9執(zhí)行:MOVDX,200H

INAL,DX

三態(tài)緩沖器輸入設(shè)備數(shù)據(jù)線IOR地址譯碼地址線

200H000D7~D0A15~A0與非PC總線IN指令時(shí)序A15~A0IORCLKD7~D0T4T1T2T3Tw000000100000000010輸入設(shè)備接口電路，即硬件上保證:只在CPU執(zhí)行從200H端口輸入數(shù)據(jù)時(shí)，

三態(tài)門處于工作狀態(tài)，使輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)送上總線側(cè)，而CPU執(zhí)行其它指令時(shí),

三態(tài)門均處于高阻狀態(tài),使輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)線與總線側(cè)斷開三態(tài)緩沖器輸入設(shè)備數(shù)據(jù)線IOR地址譯碼地址線

200H000D7~D0A15~A0與非PC總線MOVDX,200HINAL,DX思考：其他的指令為什么不可以？11該電路在CPU執(zhí)行指令

MOVDX,300HOUTDX,AL

將CPU內(nèi)AL中的數(shù)據(jù)送至輸出設(shè)備圖中譯碼電路的作用：只當(dāng)A15~A0上出現(xiàn)300H時(shí)，（即0000001100000000B）輸出0，其他輸出1。例一個(gè)輸出設(shè)備的簡(jiǎn)單接口電路PC總線鎖存器輸出設(shè)備數(shù)據(jù)線IOW地址譯碼地址線

300H000D7~D0A15~A0與非12OUT指令時(shí)序執(zhí)行：

MOVDX,300H

OUTDX,AL

A15~A0CLKIOWD7~D0T4T1T2T3TwPC總線鎖存器輸出設(shè)備數(shù)據(jù)線IOW地址譯碼地址線

300H000D7~D0A15~A0與非000001100000000013輸出設(shè)備接口電路，即硬件上保證:只在CPU執(zhí)行從300H端口輸出數(shù)據(jù)時(shí)，

鎖存器處于觸發(fā)狀態(tài)，其輸出隨輸入變化，而CPU執(zhí)行其它指令時(shí),

鎖存器均處于鎖存狀態(tài),其輸出不隨輸入變化，PC總線鎖存器輸出設(shè)備數(shù)據(jù)線IOW地址譯碼地址線

300H000D7~D0A15~A0與非MOVDX,300HOUTDX,AL思考：其他的指令為什么不可以？14I/O端口的譯碼譯碼電路的作用1譯碼電路的構(gòu)成2譯碼電路的設(shè)計(jì)方法3片內(nèi)譯碼和片選譯碼41574LS138譯碼器門電路：與門、非門、或門、與非門、或非門等譯碼器：

2-4線譯碼器74LS1393-8線譯碼器74LS1384-16線譯碼器74LS154等可用門電路、譯碼器或者兩者的組合實(shí)現(xiàn)。AY0BY1CY2Y3G1Y4G2AY5G2BY6Y716I/O端口的譯碼譯碼電路的作用1譯碼電路的構(gòu)成2譯碼電路的設(shè)計(jì)方法3片內(nèi)譯碼和片選譯碼417

據(jù)端口地址確定地址信號(hào)A15~A0的取值，用門電路、譯碼器或兩者組合實(shí)現(xiàn)滿足此取值情況的電路。設(shè)計(jì)譯碼電路時(shí)：

1.端口的選通信號(hào)通常為低電平有效

2.除端口的地址信號(hào)參加譯碼外，控制信號(hào)IOW、IOR(IO/M，AEN也可參加譯碼)18譯碼電路A0A1A14A15IORIOWAEN譯碼電路示意圖19AY0BY1CY2Y3G1Y4G2AY5G2BY6Y72021例設(shè)計(jì)端口地址為218H的譯碼電路分析

CPU執(zhí)行IN/OUT指令時(shí)，發(fā)出端口的地址信號(hào)

MOVDX,218H

INAL,DX

或

OUTDX,AL對(duì)應(yīng)218H端口的地址信號(hào)為（取A9~A0）：

A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0(地址信號(hào))1000011000B218H只要滿足此地址取值的譯碼電路均可22PC總線方法一、用門電路實(shí)現(xiàn)218H的地址譯碼數(shù)據(jù)線DBRDWRCS端口譯碼電路0A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0AENIORIOWI/O接口D0~D7D0~D710000110000&譯碼電路部分滿足：只當(dāng)?shù)刂沸盘?hào)A9~A0為：A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01000011000即218H時(shí)，輸出0，使I/O接口的CS有效否則輸出1

使I/O接口的CS無效23PC總線數(shù)據(jù)線DBRDWRCS端口譯碼電路0A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0AENIORIOWI/O接口D0~D7D0~D710000110000&注意譯碼電路中：由于高位地址線A15~A10未參與譯碼,即:地址A15~A0為：××××××1000011000均能輸出0,所以該電路使：一個(gè)端口對(duì)應(yīng)多個(gè)地址

共26=64個(gè)

218H，618H

A18H，E18H等等24采用實(shí)際芯片PC總線RDWRCSI/O接口D0~D7數(shù)據(jù)線DB端口譯碼電路0A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0AEN+5VIORIOWD0~D710000110000&&≥10074LS3074LS2074LS3274LS30為8輸入與非門74LS20為4輸入與非門74LS32為2輸入或門當(dāng)?shù)刂沸盘?hào)為：A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01000011000即地址為218H或門74LS32輸出0，使I/O接口的CS有效。25方法二、用譯碼器、門電路組合實(shí)現(xiàn)218H的地址譯碼74LS1383-8譯碼器218HAY0BY1CY2G1Y3Y4G2AY5Y6G2BY7

0000110000100&A0A1A2AENA3A4A5A6A7A8A9IORIOWPC總線CSI/O接口D0~D7&RDWR數(shù)據(jù)線DBD0~D7端口譯碼電路當(dāng)端口地址信號(hào)為：A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01000011000即218H時(shí)（且IOR和IOW有中一個(gè)為低電平）Y0輸出0，使I/O接口的CS有效26219H21AH21BH21CH21DH21EH21FH218H思考1：1.Y2~Y7譯出的端口地址各是多少？74LS1383-8譯碼器AY0BY1CY2G1Y3Y4G2AY5Y6G2BY7

0110000100&&端口譯碼電路A0A1A2AENA3A4A5A6A7A8A9IORIOWPC總線101010101100110011110000Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y027思考2：將A0與A2位置互換，Y0~Y7譯出的地址各是多少？74LS1383-8譯碼器AY0BY1CY2G1Y3Y4G2AY5Y6G2BY7

0110000100&&端口譯碼電路A2A1A0AENA3A4A5A6A7A8A9IORIOWPC總線281．根據(jù)電路先確定與使能控制連接的信號(hào)：

G1=1即：AEN=0A9A8A7A6A5A4A3G2A=01000011G2B=0IOW或IOR為02．再分析與選擇控制C、B、A相連的各引腳3．最后綜合所有地址信號(hào)的取值，得出結(jié)論

外部連線可變，而74LS138芯片的工作原理不變。2974LS1383-8譯碼器218HAY0BY1CY2G1Y3Y4G2AY5Y6G2BY7

0110000100&&端口譯碼電路A2A1A0AENA3A4A5A6A7A8A9IORIOWPC總線101010101100110011110000Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0218H21CH21AH21EH219H21DH21BH21FH30I/O端口的譯碼譯碼電路的作用1譯碼電路的構(gòu)成2譯碼電路的設(shè)計(jì)方法3片內(nèi)譯碼和片選譯碼431片內(nèi)譯碼:

在芯片內(nèi)部的譯碼電路用于區(qū)分芯片內(nèi)部不同的端口片選譯碼:在芯片外部的譯碼電路用于選擇不同的芯片或端口218~21FH220~227H228~22FH230~237H32片選譯碼通常譯出的是一個(gè)地址范圍并行接口8255ACS外設(shè)數(shù)據(jù)線A0A1RDWRPC總線IORA0A1IOWA2A3A4A5A6A7A8A9AEN片選譯碼片內(nèi)譯碼端口A端口B端口C端口D串行接口8251數(shù)/模轉(zhuǎn)換0832模/數(shù)轉(zhuǎn)換080933PC總線通常將低位地址線（1位或幾位）直接連在芯片上，用于片內(nèi)譯碼，而其余的高位地址線用于片選譯碼。并行接口8255ACS外設(shè)數(shù)據(jù)線A0A1RDWRIORA0A1IOWA2A3A4A5A6A7A8A9AEN片選譯碼片內(nèi)譯碼端口A端口B端口C端口D串行接口8251數(shù)/模轉(zhuǎn)換0832模/數(shù)轉(zhuǎn)換080934例分析下圖74LS138各輸出端的譯碼地址(片選譯碼)74LS1383-8譯碼器218HAY0BY1CY2G1Y3Y4G2AY5Y6G2BY700010&A3A4A5+5VA6A7A8A9AENIORIOWPC總線&片選譯碼電路351.

先確定與使能控制G1、G2A、G2B相連的各引腳G1連+5V，始終有效

IOR、IOW任一為0G2A、G2B為0，則A9A8A7A6，AEN為010002.

再分析與選擇控制C、B、A相連的各引腳

3.

考慮到A2、A1、A0未參加譯碼，其值任意，