pc总线

PC总线

PC总线是IBM PC及 PC/XT机上使用的总线，又称XT总线或8位

ISA总线。它不是CPU引脚的延伸，经过8282锁存器、8286发送接收

器、8259中断控制器、8237DMA控制器以及其他逻辑的重新驱动和组

合控制二形成，又称I/O通道。它共有62引脚，其中，数据线8根、

地址线20根、控制线21根、状态线2根，还有时钟、电源、地线，

如图1-4所示。现分别简要说明如下：

1.地址线 A19～A0（共20根）输出线，存储器地址A19～A0，最大存

储器1M。I/O地址A15～A0，最大64K，在PC及XT机上实际使用A9～

A0，I/O范围为0000～03FFH。

2.数据线 D7～D0（共8根）双向线，用来在CPU、存储器以及I/O端

口之间传送数据，可用IOW或MEMW、IOR或MEMR来选通数据。注意：

在PC总线上，地址线和数据线不复用。

３.控制线（共21根）

AEN：Adress Enable，地址允许信号。PC总线可由CPU或DMA控制

器控制，当DMA控制器控制总线时，它同时产生AEN信号，用于禁止

CPU控制总线。即：

ALE：Adress Latch Enable，地址锁存允许。在ALE的下降沿锁存来自CPU的地址信号。由总线控制器8288产生。

读/写信号：由CPU或DMA产生，经总线控制器至总线，传送给总线上的从设备。

IOR：I/O读命令，用来把选中的I/O设备的数据读到数据总线上。

IOW：I/O写命令，用来把数据总线上的数据写入被选中的I/O端口。

MEMR：存储器读命令，用来把选中的存储器单元中的数据读到数据总线上。

MEMW：存储器写命令，用来把数据总线上的数据写入被选中的存储器单元。

PC总线信号CPU最大模式信号CPU最小模式信号

IOR IORC RD,M/IO=0

IOW IOWC WR,M/IO=0

MEMR MRDC RD,M/IO=1

MEMW MWTC WR,M/IO=1

IRQ7～IRQ2：Interrupt Require,中断请求信号。总线上的设备通过IRQ7～IRQ2向主板上的中断控制器8259发出中断请求，IRQ7～IRQ2对应8259的引脚IR7～IR2。8259根据优先级安排，向CPU提出中断请求。一片8258有8个请求输入端IR7～IR0，对应IRQ7～IRQ0，但IRQ0被主板上的系统定时器占用、IRQ1被键盘占用，因此，IRQ0和IRQ1不在PC总线上出现。

DRQ3～DRQ1：DMA Require，DMA请求信号。用来将I/O设备发出的DMA请求（高电平）通过系统板上的DMA控制器，产生一个DMA周期。

DACK3～DACK1：DMA Acknowledge, DMA响应信号。一片DMA控制器8237有四个通道，允许四个设备请求进行DMA传送，但通道0用于DRAM刷新，因此，DRQ0和DACK0不在PC总线上出现。

T/C：Termination of Count，计数结束信号。一次DMA请求可传送多个字节，当任一DMA通道传送结束时，T/C上出现高电平。

Reset Drv：系统复位信号，此信号使PC总线上各部件复位。

4.状态线（共2根）

I/O CH CK：I/O Channel Check，I/O通道奇偶校验信号。当I/O通道上的设备或存储器的奇偶校验有错时，该信号有效。

I/O CH RDY：I/O Channel Ready, I/O通道准备好信号。该信号为低电平时（未准备好），使CPU或DMA插入等待周期Tw。

５.其他（共11根）

OSC：晶体振荡信号

±12V、±5V、地等

DI/DO模板

把上述数字量输入通道或数字量输出通道设计在一块模板上, 就称为DI模板或DO模板，也可统称为数字量I/O模板。图4-14为含有DI通道和DO通道的PC总线数字量I/O模板的结构框图，由PC总线接口逻辑、I/O功能逻辑、I/O电气接口等三部分组成。如图4-14所示。

PC总线接口逻辑部分由8位数据总线缓冲器、基址译码器、输入和输出片址译码器组成。

I/O功能逻辑部分只有简单的输入缓冲器和输出锁存器。其中，输入缓冲器起着对外部输入信号的缓冲、加强和选通作用；输出锁存器锁存CPU 输出的数据或控制信号，供外部设备使用。I/O缓冲功能可以用可编程接口芯片如8255A构成，也可以用74LS240、244、373、273等芯片实现。

I/O电气接口部分的功能主要是：电平转换、滤波、保护、隔离、功率驱动等。

各种数字量I/O模板的前两部分大同小异，不同的主要在于I/O电气接口部分，即输入信号的调理和输出信号的驱动，这是由生产过程的不同需求所决定的。

I/O端口地址的译码设计

译码电路的形式可分为固定式和可选式译码。若按译码电路采用的元器件来分，则可分为门电路译码和译码器译码。

1.固定式译码

固定式译码的端口地址由硬件连线决定，不能更改，适用于不需改变端口地址的场合。

设计一个“读2F8H端口”的电路。

分析：2F8H是一个输入端口（数据输入寄存器），其中有外设的数据，当给该端口发一个选通信号时，该端口

把数据送出，图2-8所示电路可译出2F8H读操作端口地址,图2-9所示电

路能译出进行读/写操作的2E2H端口地址。图中AEN参加译码，它对端口

地址译码进行控制，只有当AEN=0时，即不是DMA操作时译码才有效；当

AEN=1时，即是DMA操作时，使译码无效。

这一过程是通过CPU执行指令

IN AL，DX ；DX=2F8H 来实现的。接口电路把CPU执行该指令产生的信号变为选通信号Y，则读出的数据经数据总线进入寄存器AL。

该指令产生的总线信号为：IOR=0，AEN=0（AEN=0表示CPU控制总线，AEN=1表示DMA控制总线），地址信号A9~A0=2F8H（CPU提供

16位地址A15~A0，在微机中，只使用

A9~A0，当然也可使用全部16位地址）。

2.开关式可选地址译码

这种译码方式可以通过开关使接口

卡的I/O端口地址根据要求加以改变而无

需改动线路，其电路结构形式有：

(1)使用地址开关加比较器(如图

2-10所示)

根据需要设置接口的端口地址，改变地址

开关的状态，即可改变端口地址。

关键器件是比较器74LS688，它有两组输

入端P7～P0和Q7～Q0，一个输出端。当P7～P0≡Q7～Q0时，输出低电平

当P7～P0≠Q7～Q0时，输出高电平

74LS688的P组输入接地址线，Q组输入接地址开关DIP，输

出接译码器74LS138的G2A。只有当G2A=0，

即P7～P0≡Q7～Q0，译码器74LS138才可能译码。

例１：设DIP的1、2、4位闭合，Q6接+5V，Q7接地。即

Q0=0、Q1=0、Q3=0，Q6=1，Q7=0，Q2=Q4=Q5=1，则74LS688

输出低电平的条件是：

P7=Q7=0(AEN=0，表示CPU控制总线)

P6=Q6=1（A9）

P5=Q5=1（A8）

P4=Q4=1（A7）

P3=Q3=0（A6）

P2=Q2=1（A5）

P1=Q1=0（A4）

P0=Q0=0（A3）

即端口地址为