微機(jī)原理及應(yīng)用CH11 DMA技術(shù)與DMA控制器

1、第第1111章章 DMADMA技術(shù)與技術(shù)與DMADMA控制器控制器 n11.1 DMA11.1 DMA技術(shù)概述技術(shù)概述 n11.2 11.2 可編程可編程DMADMA控制器控制器8237A 8237A n11.3 DMA11.3 DMA技術(shù)在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 無條件傳送：傳送之前不查詢外設(shè)狀態(tài)無條件傳送：傳送之前不查詢外設(shè)狀態(tài) 程序控制方式程序控制方式 查詢傳送：傳送之前查詢外設(shè)狀態(tài)查詢傳送：傳送之前查詢外設(shè)狀態(tài) 中斷方式：外設(shè)準(zhǔn)備好后向中斷方式：外設(shè)準(zhǔn)備好后向CPU申請(qǐng)中斷，申請(qǐng)中斷， CPU響應(yīng)中斷完成數(shù)據(jù)傳送。響應(yīng)中斷完成數(shù)據(jù)傳送。 DMA（直接存儲(chǔ)器存取）方式：由

2、專用硬件（直接存儲(chǔ)器存取）方式：由專用硬件“DMA控制器控制器” 控制內(nèi)存和外設(shè)之間直接傳送數(shù)據(jù)?？刂苾?nèi)存和外設(shè)之間直接傳送數(shù)據(jù)。 （不需要（不需要CPU干預(yù)）干預(yù)）11.1 DMA11.1 DMA技術(shù)概述技術(shù)概述n1、DMA傳送方式的實(shí)現(xiàn)方法：n由專用接口芯片DMA控制器(稱DMAC)控制傳送過程；n當(dāng)外設(shè)需傳送數(shù)據(jù)時(shí)，通過DMAC向CPU發(fā)出總線請(qǐng)求；nCPU發(fā)出總線響應(yīng)信號(hào)，釋放總線；nDMAC接管總線，控制外設(shè)、內(nèi)存之間直接數(shù)據(jù)傳送。2、DMA傳送方式的特點(diǎn)外設(shè)和內(nèi)存之間，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，不通過CPU, 傳送效率高。適用于在內(nèi)存與高速外設(shè)、或兩個(gè)高速外設(shè)之間進(jìn)行大批量數(shù)據(jù)傳送。電路結(jié)

3、構(gòu)復(fù)雜，硬件開銷較大。DMA DMA 傳送過程示意圖傳送過程示意圖CPUDMAC內(nèi)存內(nèi)存外設(shè)外設(shè)總線總線響應(yīng)響應(yīng)總線總線請(qǐng)求請(qǐng)求DREQDACK11.1.1 DMAC11.1.1 DMAC的基本功能的基本功能接收接口往接收接口往DMADMA控制器發(fā)出控制器發(fā)出DMADMA請(qǐng)求信號(hào)后，請(qǐng)求信號(hào)后，DMADMA控控制器能向制器能向CPUCPU發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)HOLD(HOLD(高電平高電平) )。當(dāng)當(dāng)CPUCPU向向DMADMA發(fā)出響應(yīng)信號(hào)發(fā)出響應(yīng)信號(hào)HLDA(HLDA(高電平高電平) )以后，以后，DMADMA能接管對(duì)總線的控制，能接管對(duì)總線的控制，進(jìn)入進(jìn)入DMADMA方式。方式

4、。能向地址總線發(fā)出內(nèi)存地址信息，對(duì)其進(jìn)行尋址能向地址總線發(fā)出內(nèi)存地址信息，對(duì)其進(jìn)行尋址及修改地址指針。及修改地址指針。能向存儲(chǔ)器或能向存儲(chǔ)器或I/OI/O接口發(fā)相應(yīng)的讀寫控制信號(hào)。接口發(fā)相應(yīng)的讀寫控制信號(hào)。能決定傳送字節(jié)數(shù)，并判斷能決定傳送字節(jié)數(shù)，并判斷DMADMA傳送是否結(jié)束。傳送是否結(jié)束。DMADMA過程結(jié)束，能向過程結(jié)束，能向CPUCPU發(fā)出發(fā)出DMADMA結(jié)束信號(hào)，結(jié)束信號(hào)，HOLDHOLD變變低低, ,將總線控制權(quán)還給將總線控制權(quán)還給CPUCPU，CPUCPU恢復(fù)正常工作?；謴?fù)正常工作。11.1.2 DMAC11.1.2 DMAC的一般結(jié)構(gòu)的一般結(jié)構(gòu) 地址總線地址總線地址地址譯碼器譯

5、碼器DMADMA控制器控制器計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào) ( (可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)) )字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器地址寄存器地址寄存器狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器控制寄存器控制寄存器總線回答總線回答總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求控制總線控制總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線外設(shè)外設(shè)DMADMA請(qǐng)求請(qǐng)求DMADMA響應(yīng)響應(yīng)中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求數(shù)據(jù)輸出寄存器數(shù)據(jù)輸出寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器控制寄存器控制寄存器I/OI/O接口接口控制總線控制總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線地址總線地址總線圖圖11.1 11.1 單通道單通道DMACDMAC的一般結(jié)構(gòu)及其與的一般結(jié)構(gòu)及其與I/OI/O接口的連接接口的連接1

6、1.1.3 DMAC11.1.3 DMAC的工作方式的工作方式1 1、單字節(jié)傳輸方式、單字節(jié)傳輸方式：在單字節(jié)傳輸方式下，在單字節(jié)傳輸方式下，DMADMA控制器每次請(qǐng)求總線只傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，控制器每次請(qǐng)求總線只傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，傳送完后即釋放總線控制權(quán)。傳送完后即釋放總線控制權(quán)。2 2、塊傳輸方式、塊傳輸方式( (也稱組傳輸方也稱組傳輸方式式) )：塊傳輸方塊傳輸方式是指式是指DMADMA控制器每次請(qǐng)求總線連續(xù)傳送一個(gè)控制器每次請(qǐng)求總線連續(xù)傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊，待整個(gè)數(shù)據(jù)塊全部傳送完成后再釋放數(shù)據(jù)塊，待整個(gè)數(shù)據(jù)塊全部傳送完成后再釋放總線控制權(quán)?？偩€控制權(quán)。n3 3、請(qǐng)求傳輸方式：、請(qǐng)求傳輸方式：此

7、方式與塊傳輸方式基本類此方式與塊傳輸方式基本類似，不同的是每傳輸完一個(gè)字節(jié)，似，不同的是每傳輸完一個(gè)字節(jié)，DMADMA控制器都控制器都要檢測由要檢測由I/OI/O接口發(fā)來的接口發(fā)來的DMADMA請(qǐng)求信號(hào)是否仍然請(qǐng)求信號(hào)是否仍然有效，如果該信號(hào)仍有效，則繼續(xù)進(jìn)行有效，如果該信號(hào)仍有效，則繼續(xù)進(jìn)行DMADMA傳輸；傳輸；否則，就暫停傳輸，交還總線控制權(quán)給否則，就暫停傳輸，交還總線控制權(quán)給CPUCPU，直，直至至DMADMA請(qǐng)求信號(hào)再次變?yōu)橛行?，?shù)據(jù)塊傳輸則從請(qǐng)求信號(hào)再次變?yōu)橛行?，?shù)據(jù)塊傳輸則從剛才暫停的那一點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行下去。剛才暫停的那一點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行下去。11.1.4 DMA11.1.4 DMA操作過

8、程操作過程 n若從外設(shè)往內(nèi)存輸入一個(gè)數(shù)據(jù)塊(輸入過程)，在單字節(jié)傳輸方式下，主要工作過程為：從I/O接口向DMA控制器發(fā)送DMA請(qǐng)求信號(hào)。DMA控制器向CPU發(fā)總線請(qǐng)求信號(hào)，當(dāng)?shù)玫紺PU送來的總線允許信號(hào)后，DMA控制器獲得總線控制權(quán)。DMA控制器將其地址寄存器的內(nèi)容送到地址總線上。DMA控制器往I/O接口發(fā)送DMA響應(yīng)信號(hào)，并接著發(fā)出I/O接口的讀信號(hào)，使I/O接口把數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上。DMA控制器發(fā)出存儲(chǔ)器寫信號(hào)，使數(shù)據(jù)傳送到由地址總線的地址所指向的內(nèi)存單元。地址寄存器加1。字節(jié)計(jì)數(shù)器減1。如果字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器的值不為零，則返回第步，否則進(jìn)入第步。DMA控制器釋放總線。內(nèi) 存 把 數(shù) 據(jù) 送

9、 數(shù) 據(jù) 總 線內(nèi) 存8086和總 線 控制 邏 輯HOLDHLDA發(fā) 送 總 線 請(qǐng) 求控制總線總 線 允 許地址總線數(shù)據(jù)總線接 口 DMA控 制 器接 口 準(zhǔn) 備 就 緒,發(fā) 送 DMA請(qǐng) 求接 口 鎖 存 數(shù) 據(jù)I/O設(shè) 備DMA請(qǐng) 求得 到 確 認(rèn)325176489DMA控 制 器 把 地 址 送 地 址 總 線撤 消 總 線 請(qǐng) 求8086收 回 總 線 控 制 權(quán)圖圖11.2 11.2 以以DMADMA方式輸出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的工作過程方式輸出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的工作過程DMADMA控制器控制器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)端口端口狀態(tài)狀態(tài)/ /控制控制端口端口地址寄存器地址寄存器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器控制控制/ /狀態(tài)狀

10、態(tài)寄存器寄存器C CP PU U存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器HOLDHOLDHLDAHLDA數(shù)據(jù)緩數(shù)據(jù)緩沖寄存器沖寄存器DMADMA請(qǐng)求請(qǐng)求觸發(fā)器觸發(fā)器輸入設(shè)備輸入設(shè)備DMADMA請(qǐng)求請(qǐng)求DMADMA響應(yīng)響應(yīng)ReadyReadyDMADMA控制器工作原理圖控制器工作原理圖1 111.2 11.2 可編程可編程DMADMA控制器控制器8237A 8237A n11.2.1 8237A的主要特性 n1具有四個(gè)獨(dú)立的DMA通道，每個(gè)通道都具有64K的存貯器尋址能力，即一次傳送的最大長度為64K字節(jié)。n2可實(shí)現(xiàn)內(nèi)存與外設(shè)之間的高速大批量數(shù)據(jù)傳送，也可實(shí)現(xiàn)內(nèi)存兩個(gè)不同區(qū)域之間的高速數(shù)據(jù)傳送。n3每個(gè)通道的DMA請(qǐng)求均可

11、分別允許或禁止，且四個(gè)通道的DMA請(qǐng)求的優(yōu)先權(quán)可由軟件設(shè)置為固定的或旋轉(zhuǎn)的。 n4具有單字節(jié)傳送、數(shù)據(jù)塊傳送、請(qǐng)求傳送和級(jí)聯(lián)傳送四種工作方式。n5可用級(jí)聯(lián)方式擴(kuò)展DMA通道數(shù)目。n6DMA傳送結(jié)束信號(hào)可由內(nèi)部計(jì)數(shù)產(chǎn)生，也可由外部輸入提供。n7單一的+5V電源，40個(gè)引腳雙列直插式封裝。n8采用5MHz時(shí)鐘，傳送速率可達(dá)1.6M字節(jié)/秒。n98237可以級(jí)連，任意擴(kuò)展通道數(shù)。11.2.2 8237A11.2.2 8237A的工作原理的工作原理 n18237A的編程結(jié)構(gòu) n編程結(jié)構(gòu)見下頁圖n內(nèi)部有大量寄存器，內(nèi)部寄存器的功能、端口地址等信息 參見表11.1.IO/M地 址譯 碼 器A15A8A7A

12、0接 數(shù) 據(jù)總 線A3A0A7A4CSDB7DB0ADSTB鎖 存 器STBENAEN使 CPU的 地 址 鎖 存 器 無 效時(shí) 鐘HLDAHOLDCLKHLDAHRQ地電 源控 制 寄 存 器狀 態(tài) 寄 存 器請(qǐng) 求 觸 發(fā) 器屏 蔽 觸 發(fā) 器模 式 寄 存 器當(dāng) 前 地 址 寄 存 器基 地 址 寄 存 器當(dāng) 前 字 節(jié) 計(jì) 數(shù) 器基 本 字 節(jié) 寄 存 器暫 存 器通 道 0通 道 1通 道 2通 道 3IORMEMRIOWMEMWREADYRESETDREQ0DACK0DREQ1DACK1DREQ2DACK2DREQ3DACK3EOP+5V圖圖11.3 8237A11.3 8237A

13、的編程結(jié)構(gòu)的編程結(jié)構(gòu) 寄存器名稱 功能 位數(shù) 數(shù)量 所屬 CPU 訪 問方式 端口地址低 4 位 控制寄存器 存放命令字 8 1 四通道共用 只寫 1000 狀態(tài)寄存器 存放狀態(tài)字 8 1 四通道共用 只讀 1000 工作模式寄存器 存放模式字 8 4 每通道一個(gè) 只寫 1011 基地址寄存器 存放存貯器起始地址 16 4 每通道一個(gè) 只寫 00000111 中的偶地址 當(dāng)前地址寄存器 存放存貯器當(dāng)前地址 16 4 每通道一個(gè) 可讀/寫 00000111 中的偶地址 基字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)器 存放傳送字節(jié)總數(shù) 16 4 每通道一個(gè) 只寫 00000111 中的奇地址 當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器 存放尚未傳送的字節(jié)總

14、數(shù) 16 4 每通道一個(gè) 可讀/寫 00000111 中的偶地址 請(qǐng)求觸發(fā)器 設(shè)置 DMA 請(qǐng)求標(biāo)志 1 4 每通道一個(gè) 只寫 1001 屏蔽觸發(fā)器 設(shè)置通道屏蔽標(biāo)志 1 4 每通道一個(gè) 只寫 1010 或 1111 暫存寄存器 用于兩存貯區(qū)之間的傳送 8 1 四通道共用 只讀 1101 幾點(diǎn)說明：幾點(diǎn)說明：n請(qǐng)求觸發(fā)器每通道一位，四個(gè)通道的請(qǐng)求觸發(fā)器占用同一個(gè)端口地址，實(shí)際上構(gòu)成一個(gè)4位的寄存器，屏蔽觸發(fā)器也是一樣。n控制寄存器和狀態(tài)寄存器共用一個(gè)端口地址，一個(gè)為只讀，一個(gè)為只寫。 n寫屏蔽字時(shí)有兩種方式：某一通道的屏蔽字，應(yīng)寫到1010端口； 四個(gè)通道屏蔽字，則寫入1111端口。n各通道的

15、基地址寄存器和當(dāng)前地址寄存器的端口地址低四位是：0000 0通道0010 1通道0100 2通道0110 3通道n各通道的基字節(jié)數(shù)寄存器和當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器的端口地址低四位是：0001 0通道0011 1通道0101 2通道0111 3通道 n8237A8237A內(nèi)有一個(gè)內(nèi)有一個(gè)先先/ /后觸發(fā)器后觸發(fā)器，占，占1 1位，當(dāng)其為位，當(dāng)其為0 0時(shí)時(shí)對(duì)對(duì)1616位寄存器的低位寄存器的低8 8位進(jìn)行讀位進(jìn)行讀/ /寫操作，當(dāng)其為寫操作，當(dāng)其為1 1時(shí)，時(shí)，則對(duì)高則對(duì)高8 8位進(jìn)行讀位進(jìn)行讀/ /寫操作，且每讀或?qū)懸淮?，先寫操作，且每讀或?qū)懸淮?，? /后觸發(fā)器的狀態(tài)就自動(dòng)翻轉(zhuǎn)一次。后觸發(fā)器的狀態(tài)就自動(dòng)

16、翻轉(zhuǎn)一次。 8237A 8237A復(fù)位后，復(fù)位后，先先/ /后觸發(fā)器為后觸發(fā)器為0 0。n8237A8237A除可用除可用RESET=1RESET=1信號(hào)進(jìn)行硬件控制的復(fù)位外，信號(hào)進(jìn)行硬件控制的復(fù)位外，還可以用主清除命令進(jìn)行軟件控制的復(fù)位。軟件還可以用主清除命令進(jìn)行軟件控制的復(fù)位。軟件復(fù)位是通過對(duì)復(fù)位是通過對(duì)11011101端口端口進(jìn)行寫操作實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)行寫操作實(shí)現(xiàn)的。 n28237A的總線模式 主模式(主動(dòng)態(tài))：在DMA操作其間，8237A就處于主模式，這時(shí)它管理系統(tǒng)總線，發(fā)出地址和有關(guān)控制信號(hào)使數(shù)據(jù)在內(nèi)存和外設(shè)端口之間或內(nèi)存兩個(gè)不同區(qū)域之間傳遞。從模式(被動(dòng)態(tài))：所謂從模式是指在沒有進(jìn)行DM

17、A操作時(shí)，8237A象其他接口芯片一樣，可被CPU訪問。即向其有關(guān)內(nèi)部寄存器寫入工作方式控制字，傳送地址及字節(jié)數(shù)等，也可讀取其狀態(tài)信息。3 38237A8237A的外部引腳的外部引腳n8237A8237A的工作時(shí)序的工作時(shí)序8237A8237A使用獨(dú)立的時(shí)鐘信號(hào)，工作過程可以分使用獨(dú)立的時(shí)鐘信號(hào)，工作過程可以分為為SISI，S0S0，S1S1，S2S2，S3S3，SWSW，S4S4幾個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀幾個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)占用態(tài)占用1 1個(gè)時(shí)鐘周期，因此狀態(tài)也可以稱為周期。個(gè)時(shí)鐘周期，因此狀態(tài)也可以稱為周期。 1) 1) 空閑狀態(tài)空閑狀態(tài)SI SI 2) 2) 有效周期有效周期 3) 3) 擴(kuò)展寫與壓

18、縮時(shí)序擴(kuò)展寫與壓縮時(shí)序 DMA DMA空閑周期空閑周期SISI 過渡狀態(tài)過渡狀態(tài)S0 DMAS0 DMA請(qǐng)求應(yīng)答狀態(tài)請(qǐng)求應(yīng)答狀態(tài) 有效周期（有效周期（S1S1、S2S2、S3S3、S4S4） n空閑周期空閑周期當(dāng)當(dāng)82378237的任一通道都無請(qǐng)求時(shí)就進(jìn)入空閑周期的任一通道都無請(qǐng)求時(shí)就進(jìn)入空閑周期(Idle Cycle)(Idle Cycle)。在空閑周期，。在空閑周期，82378237始終執(zhí)行始終執(zhí)行SISI狀態(tài)，狀態(tài)，在每一個(gè)時(shí)鐘周期都采樣通道的請(qǐng)求輸入線在每一個(gè)時(shí)鐘周期都采樣通道的請(qǐng)求輸入線DREQDREQ。只要無請(qǐng)求就始終停留在只要無請(qǐng)求就始終停留在SISI狀態(tài)。狀態(tài)。在在SISI狀態(tài)

19、，可由狀態(tài)，可由CPUCPU對(duì)對(duì)82378237編程或從編程或從82378237讀取讀取狀態(tài)。狀態(tài)。82378237在在SISI狀態(tài)也始終采樣選片信號(hào)狀態(tài)也始終采樣選片信號(hào)CS#CS#，只要，只要CS#CS#信號(hào)變?yōu)橛行В瑒t信號(hào)變?yōu)橛行В瑒tCPUCPU要對(duì)要對(duì)82378237進(jìn)行讀進(jìn)行讀/ /寫操作。寫操作。當(dāng)當(dāng)82378237采樣到采樣到CS#CS#為低為低( (有效有效) )而而HRQHRQ也為低也為低( (無無效效) )，則進(jìn)入程序狀態(tài)，則進(jìn)入程序狀態(tài)，CPUCPU就可以對(duì)就可以對(duì)82378237的內(nèi)部寄存的內(nèi)部寄存器進(jìn)行寫入操作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)器進(jìn)行寫入操作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)82378237的編程或

20、者改變的編程或者改變82378237的工作狀態(tài)。在這種情況下，由控制信號(hào)的工作狀態(tài)。在這種情況下，由控制信號(hào)IOR#IOR#和和IOW#IOW#、地址信號(hào)地址信號(hào)A3A3A0A0來選擇來選擇82378237內(nèi)部不同的寄存器。內(nèi)部不同的寄存器。由于由于82378237內(nèi)部的地址寄存器和字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)器都內(nèi)部的地址寄存器和字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)器都是是1616位的，而數(shù)據(jù)線卻是位的，而數(shù)據(jù)線卻是8 8位的，所以，在位的，所以，在82378237的內(nèi)的內(nèi)部有一個(gè)觸發(fā)器稱為高部有一個(gè)觸發(fā)器稱為高/ /低觸發(fā)器，由它來控制寫入低觸發(fā)器，由它來控制寫入1616位寄存器的高位寄存器的高8 8位還是低位還是低 8 8位。位。

21、82378237還具有一些軟還具有一些軟件命令，這些命令是通過對(duì)地址線件命令，這些命令是通過對(duì)地址線A3A3A0A0和和IOW#IOW#、CS#CS#信號(hào)的譯碼來決定的，不使用數(shù)據(jù)總線。信號(hào)的譯碼來決定的，不使用數(shù)據(jù)總線。n有效周期有效周期(Active Cycles)(Active Cycles)當(dāng)當(dāng)82378237在在SISI狀態(tài)采樣到外設(shè)有請(qǐng)求，就脫離狀態(tài)采樣到外設(shè)有請(qǐng)求，就脫離SISI而而進(jìn)入進(jìn)入S0S0狀態(tài)，狀態(tài)，S0S0狀態(tài)是狀態(tài)是DMADMA服務(wù)的第一個(gè)狀態(tài)，在這個(gè)服務(wù)的第一個(gè)狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)狀態(tài)82378237已經(jīng)接收了外設(shè)的請(qǐng)求，向已經(jīng)接收了外設(shè)的請(qǐng)求，向CPUCPU發(fā)出了發(fā)

22、出了DMADMA請(qǐng)請(qǐng)求信號(hào)求信號(hào)HRQHRQ，但尚未收到，但尚未收到CPUCPU的的 DMA DMA響應(yīng)信號(hào)響應(yīng)信號(hào)HLDAHLDA。當(dāng)。當(dāng)接收到接收到HLDAHLDA就使就使82378237進(jìn)入工作狀態(tài)，開始進(jìn)入工作狀態(tài)，開始DMADMA傳送。傳送。工作狀態(tài)是由工作狀態(tài)是由S1S1、S2S2、S3S3、S4S4組成以完成數(shù)據(jù)傳組成以完成數(shù)據(jù)傳送，若外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送速度較慢，不能在送，若外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送速度較慢，不能在S4S4之前完成，之前完成，則可由則可由ReadyReady信號(hào)線在信號(hào)線在S2S2或或S3S3與與S4S4之間插入之間插入S SW W狀態(tài)。狀態(tài)。在存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器之間的傳送，需要完

23、成從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器之間的傳送，需要完成從存儲(chǔ)器讀和存儲(chǔ)器寫的操作，所以每一次傳送需要器讀和存儲(chǔ)器寫的操作，所以每一次傳送需要8 8個(gè)時(shí)鐘個(gè)時(shí)鐘周期，在前周期，在前4 4個(gè)周期個(gè)周期S11S11、S12S12、S13S13、S14S14完成從存儲(chǔ)器完成從存儲(chǔ)器讀的操作，后讀的操作，后4 4個(gè)周期個(gè)周期S21S21、S22S22、S23S23、S24S24完成存儲(chǔ)器完成存儲(chǔ)器寫操作。寫操作。11.2.3 8237A11.2.3 8237A的編程的編程 n1命令字與狀態(tài)字 n模式寄存器 每個(gè)通道有一個(gè)8位的模式寄存器，用以規(guī)定通道的工作模式。但編程寫入的模式控制字仍是8位，其最低兩位用來指定寫

24、入的通道號(hào)。 模式字的格式如圖11.5所示。 D7D6D5D4D3D1D0D200請(qǐng)求傳送方式01單字節(jié)傳送方式10塊傳送方式11聯(lián)級(jí)方式0地址增11地址減10禁止自動(dòng)初始化1允許自動(dòng)初始化00選擇通道001選擇通道110選擇通道211選擇通道300校驗(yàn)傳送01寫傳送(I/O內(nèi)存)10讀傳送(內(nèi)存I/O)11非法圖圖11.5 8237A11.5 8237A的模式字格式的模式字格式 n命令寄存器 命令寄存器是四個(gè)通道公用的一個(gè)8位寄存器，用以控制整個(gè)8237A的操作。即一片8237A只有一個(gè)命令寄存器，其內(nèi)容對(duì)四個(gè)通道都有效。 命令字的格式如圖11.6所示。D7D6D5D4D3D1D0D20 D

25、ACK低電平有效1 DACK高電平有效0 DREQ高電平有效1 DREQ低電平有效0 正常寫1 擴(kuò)展寫0 固定優(yōu)先級(jí)1 循環(huán)優(yōu)先級(jí)0 禁止存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器傳送1 允許存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器傳送0 禁止通道0地址保持1 允許通道0地址保持 若D0=00 控制器允許1 控制器禁止0 普通時(shí)序1 壓縮時(shí)序 若D0=1若D3=1圖圖11.6 8237A11.6 8237A的命令字格式的命令字格式 n請(qǐng)求寄存器 n8237A的每個(gè)通道除了可以響應(yīng)硬件的DMA請(qǐng)求信號(hào)DREQ外，當(dāng)其工作在塊傳送方式時(shí)也可以響應(yīng)由軟件發(fā)出的DMA請(qǐng)求。n軟件的DMA請(qǐng)求是通過使相應(yīng)通道的“請(qǐng)求位”置位來實(shí)現(xiàn)的，它等效于外部產(chǎn)生一個(gè)有

26、效的DREQ信號(hào)。n8237A每一個(gè)通道有一位“請(qǐng)求位”，四個(gè)通道的請(qǐng)求位構(gòu)成一個(gè)4位的請(qǐng)求寄存器。 請(qǐng)求寄存器的命令字(請(qǐng)求命令字)格式如圖11.8所示。 D7D6D5D4D3D1D0D200選擇通道001選擇通道110選擇通道211選擇通道30清除請(qǐng)求1設(shè)置請(qǐng)求無關(guān)圖圖11.8 8237A11.8 8237A的請(qǐng)求寄存器的命令字格式的請(qǐng)求寄存器的命令字格式 n屏蔽寄存器 n8237A每個(gè)通道有一位“屏蔽位”，當(dāng)其通道的“屏蔽位”置1時(shí)，則外部對(duì)應(yīng)的DREQ信號(hào)被屏蔽，不予響應(yīng)，從而禁止了該通道的DMA操作。n四個(gè)通道的“屏蔽位”構(gòu)成一個(gè)4位的屏蔽寄存器。n有兩種屏蔽命令字格式，n單獨(dú)對(duì)某一

27、個(gè)通道的屏蔽位進(jìn)行置位或復(fù)位，如圖11.9(a)所示；n另一種是可以同時(shí)設(shè)定四個(gè)通道的屏蔽位，也稱綜合屏蔽命令字，如圖11.9(b)所示。D7D6D5D4D3D1D0D200選擇通道001選擇通道110選擇通道211選擇通道30清除屏蔽位1置位屏蔽位無關(guān)D7D6D5D4D3D1D0D2無關(guān)(a)0清除通道0屏蔽位1置位通道0屏蔽位0清除通道1屏蔽位1置位通道1屏蔽位0清除通道2屏蔽位1置位通道2屏蔽位0清除通道3屏蔽位1置位通道3屏蔽位(b)（a a）單通道屏蔽字格式）單通道屏蔽字格式（b b）四通道屏蔽字格式）四通道屏蔽字格式圖圖11.9 8237A11.9 8237A屏蔽字的兩種格式屏蔽字

28、的兩種格式n狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 8237A有一個(gè)可由CPU讀取的狀態(tài)寄存器，如圖11.10所示。 D7D6D5D4D3D1D0D21 通 道 3 有 請(qǐng) 求1 通 道 2 有 請(qǐng) 求1 通 道 1 有 請(qǐng) 求1 通 道 0 有 請(qǐng) 求1 通 道 0 傳 輸 結(jié) 束1 通 道 1 傳 輸 結(jié) 束1 通 道 2 傳 輸 結(jié) 束1 通 道 3 傳 輸 結(jié) 束圖圖11.10 8237A11.10 8237A的狀態(tài)寄存器格式的狀態(tài)寄存器格式 n現(xiàn)行地址寄存器現(xiàn)行地址寄存器每一個(gè)通道有一個(gè)每一個(gè)通道有一個(gè)1616位的現(xiàn)行地址寄存器。在位的現(xiàn)行地址寄存器。在這個(gè)寄存器中保持用于這個(gè)寄存器中保持用于DMAD

29、MA傳送的地址值，在每次傳送的地址值，在每次傳送后這個(gè)寄存器的值自動(dòng)增量或減量。在傳送過傳送后這個(gè)寄存器的值自動(dòng)增量或減量。在傳送過程中地址的中間值就保存在這個(gè)寄存器中。程中地址的中間值就保存在這個(gè)寄存器中。這個(gè)寄存器的值可由這個(gè)寄存器的值可由CPUCPU寫入或讀出寫入或讀出( (分兩次連分兩次連續(xù)操作續(xù)操作) )。若編程為自動(dòng)初始化，則在每次。若編程為自動(dòng)初始化，則在每次EOP#EOP#后，后，初始化為它的初始值初始化為它的初始值( (即保存在基地址寄存器中的即保存在基地址寄存器中的值值) )。n現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器每個(gè)通道有一個(gè)每個(gè)通道有一個(gè)1616位的現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器，位的現(xiàn)

30、行字節(jié)數(shù)寄存器，它保持著要傳送的字節(jié)數(shù)，在每次傳送后此寄存它保持著要傳送的字節(jié)數(shù)，在每次傳送后此寄存器減量。在傳送過程中字節(jié)數(shù)的中間值保存在這器減量。在傳送過程中字節(jié)數(shù)的中間值保存在這個(gè)寄存器中。當(dāng)這個(gè)寄存器的值減為零，個(gè)寄存器中。當(dāng)這個(gè)寄存器的值減為零，TCTC將產(chǎn)將產(chǎn)生。這個(gè)寄存器的值在程序狀態(tài)可由生。這個(gè)寄存器的值在程序狀態(tài)可由CPUCPU讀出和寫讀出和寫入。在自動(dòng)初始化情況下，當(dāng)入。在自動(dòng)初始化情況下，當(dāng)EOP#EOP#產(chǎn)生時(shí)，它的產(chǎn)生時(shí)，它的值可初始化到起始狀態(tài)。值可初始化到起始狀態(tài)。n基地址和基字節(jié)數(shù)寄存器基地址和基字節(jié)數(shù)寄存器每一個(gè)通道有一對(duì)每一個(gè)通道有一對(duì)1616位的基地址和基

31、字節(jié)數(shù)寄位的基地址和基字節(jié)數(shù)寄存器，它們存放著與現(xiàn)行寄存器相聯(lián)系的初始值。存器，它們存放著與現(xiàn)行寄存器相聯(lián)系的初始值。在自動(dòng)初始化情況下，這兩個(gè)寄存器中的值用來恢在自動(dòng)初始化情況下，這兩個(gè)寄存器中的值用來恢復(fù)相應(yīng)的現(xiàn)行寄存器中的初始值。在程序狀態(tài)，基復(fù)相應(yīng)的現(xiàn)行寄存器中的初始值。在程序狀態(tài)，基寄存器與它們相應(yīng)的現(xiàn)行寄存器是同時(shí)由寄存器與它們相應(yīng)的現(xiàn)行寄存器是同時(shí)由CPUCPU寫入的。寫入的。這些寄存器的內(nèi)容不能讀出。這些寄存器的內(nèi)容不能讀出。n臨時(shí)寄存器臨時(shí)寄存器在存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳送方式下，臨時(shí)寄存器在存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳送方式下，臨時(shí)寄存器保存從源單元讀出的數(shù)據(jù)，又由它寫入目的單元。保存從源

32、單元讀出的數(shù)據(jù)，又由它寫入目的單元。在傳送完成時(shí)，它保留傳送的最后一個(gè)字節(jié)，此字在傳送完成時(shí)，它保留傳送的最后一個(gè)字節(jié)，此字節(jié)可由節(jié)可由CPUCPU讀出。讀出。READYREADY信號(hào)使其復(fù)位。信號(hào)使其復(fù)位。n軟件命令軟件命令82378237在編程狀態(tài)還有兩種軟件命令，軟件命令在編程狀態(tài)還有兩種軟件命令，軟件命令不需要通過數(shù)據(jù)總線寫入控制字，而由不需要通過數(shù)據(jù)總線寫入控制字，而由82378237直接對(duì)直接對(duì)地址和控制信號(hào)進(jìn)行譯碼。有兩種軟件命令：地址和控制信號(hào)進(jìn)行譯碼。有兩種軟件命令：(1)(1)清除高清除高/ /低觸發(fā)器低觸發(fā)器82378237內(nèi)部的高內(nèi)部的高/ /低觸發(fā)器用以控制寫入或讀出

33、低觸發(fā)器用以控制寫入或讀出1616位寄存器的高字節(jié)還是低字節(jié)。如后表中所示，位寄存器的高字節(jié)還是低字節(jié)。如后表中所示，若觸發(fā)器為零，則操作的為低字節(jié)；為若觸發(fā)器為零，則操作的為低字節(jié)；為“1”“1”，則操，則操作的為高字節(jié)。在復(fù)位以后，此觸發(fā)器被清零，每作的為高字節(jié)。在復(fù)位以后，此觸發(fā)器被清零，每當(dāng)對(duì)當(dāng)對(duì)1616位寄存器進(jìn)行一次操作，則此觸發(fā)器改變狀位寄存器進(jìn)行一次操作，則此觸發(fā)器改變狀態(tài)。用此命令使它清零，以改變下面要進(jìn)行的讀態(tài)。用此命令使它清零，以改變下面要進(jìn)行的讀/ /寫寫操作的順序。操作的順序。(2)(2)主清除命令主清除命令這個(gè)命令與硬件的這個(gè)命令與硬件的RESETRESET信號(hào)有相

34、同的功能，信號(hào)有相同的功能，即它使命令、狀態(tài)、請(qǐng)求、臨時(shí)寄存器以及內(nèi)部的即它使命令、狀態(tài)、請(qǐng)求、臨時(shí)寄存器以及內(nèi)部的高高/ /低觸發(fā)器清零；使屏蔽寄存器各位全置為低觸發(fā)器清零；使屏蔽寄存器各位全置為“1”(“1”(即屏蔽狀態(tài)即屏蔽狀態(tài)) )；使；使82378237進(jìn)入空閑周期，以便進(jìn)進(jìn)入空閑周期，以便進(jìn)行編程。行編程。A A3 3 A A2 2 A A1 1 A A0 0通道號(hào)通道號(hào)IOR#IOR#IOW#IOW#0 0 0 00 0 0 00 0 0 10 0 0 10讀當(dāng)前地址寄存器讀當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器寫基本寫基本( (當(dāng)前當(dāng)前) )地址寄存器地址寄存器寫基本寫基本( (當(dāng)前當(dāng)前) )字節(jié)計(jì)數(shù)

35、器字節(jié)計(jì)數(shù)器0 0 1 00 0 1 00 0 1 1 0 0 1 1 1讀當(dāng)前地址寄存器讀當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器寫基本寫基本( (當(dāng)前當(dāng)前) )地址寄存器地址寄存器寫基本寫基本( (當(dāng)前當(dāng)前) )字節(jié)計(jì)數(shù)器字節(jié)計(jì)數(shù)器0 1 0 00 1 0 00 1 0 10 1 0 12讀當(dāng)前地址寄存器讀當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器寫基本寫基本( (當(dāng)前當(dāng)前) )地址寄存器地址寄存器寫基本寫基本( (當(dāng)前當(dāng)前) )字節(jié)計(jì)數(shù)器字節(jié)計(jì)數(shù)器0 1 1 00 1 1 00 1 1 10 1 1 13讀當(dāng)前地址寄存器讀當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器寫基本寫基本( (當(dāng)前當(dāng)前) )地址寄存器地址寄存器寫基本寫基本( (當(dāng)前當(dāng)前) )字節(jié)計(jì)數(shù)器字節(jié)計(jì)數(shù)器1

36、 0 0 01 0 0 01 0 0 11 0 0 11 0 1 01 0 1 01 0 1 11 0 1 11 1 0 01 1 0 01 1 0 11 1 0 11 1 1 01 1 1 01 1 1 11 1 1 1公共讀狀態(tài)寄存器讀暫存寄存器寫控制寄存器寫控制寄存器寫請(qǐng)求寄存器寫請(qǐng)求寄存器寫屏蔽寄存器某一位寫屏蔽寄存器某一位寫方式寄存器寫方式寄存器清除高清除高/ /低觸發(fā)器低觸發(fā)器主清除主清除( (軟件復(fù)位軟件復(fù)位) )清除屏蔽寄存器清除屏蔽寄存器寫屏蔽寄存器所有位寫屏蔽寄存器所有位2 28237A8237A編程步驟：編程步驟：n8237A的編程通常可按如下步驟進(jìn)行。n輸出主清除命令，

37、使8237A進(jìn)入初始狀態(tài)；n將DMA傳送的存貯器起始地址寫入基地址和當(dāng)前地址寄存器；n將要傳送的字節(jié)數(shù)寫入基字節(jié)寄存器和當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器；n寫模式寄存器，規(guī)定8237A的工作方式等；n寫命令寄存器，規(guī)定各通道優(yōu)先級(jí)及DREQ、DACK的有效電平等；n寫屏蔽寄存器，規(guī)定開放和屏蔽的通道；n寫請(qǐng)求寄存器，發(fā)DMA請(qǐng)求命令。 n38237A的編程舉例 n例：設(shè)某8088系統(tǒng)使用一片8237A，現(xiàn)欲將內(nèi)存地址為8000H開始的100個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)以DMA方式輸出到某外設(shè)，已知8237A的端口地址為20H2FH，并規(guī)定8237A通道1工作在方式2，硬件啟動(dòng)。試編寫初始化程序段。 n解：根據(jù)以上已知條件和要求，

38、初始化程序段為：OUT 2DH，AL ；發(fā)主清除命令MOV AL，89H ；選通道1，讀傳送，禁止自 1000 1001 動(dòng)預(yù)置，方式2，地址遞增OUT 2BH，ALMOV AL，80H ；寫命令字：普通時(shí)序，存儲(chǔ)器 1000 0000 到外設(shè)傳送，固定優(yōu)先級(jí)OUT 28H，AL ；正常寫，DREQ、DACK高電平有效MOV AL，00H ；寫基地址和當(dāng)前地址寄存器OUT 22HOUT 22H，ALALMOV ALMOV AL，80H80HOUT 22HOUT 22H，ALALMOV AMOV AX X，10001000 ；寫基字節(jié)寄存器和當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器；寫基字節(jié)寄存器和當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器OUT

39、23HOUT 23H，ALALMOV ALMOV AL，AHAHOUT 23HOUT 23H，ALALMOV ALMOV AL，00H 00H ；清除所有通道屏蔽；清除所有通道屏蔽OUT 2FHOUT 2FH，ALAL11.2.4 8237A11.2.4 8237A的工作方式的工作方式 nDMA傳送方式單字節(jié)傳送方式 數(shù)據(jù)塊傳送方式請(qǐng)求傳送方式 級(jí)連方式nDMA傳送類型DMA讀DMA寫 DMA檢驗(yàn)n存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳送 方式方式0 0 請(qǐng)求傳送方式請(qǐng)求傳送方式nDREQ信號(hào)有效就連續(xù)傳送數(shù)據(jù)。nDREQ信號(hào)無效，DMA傳送被暫時(shí)中止，8237A釋放總線，CPU可繼續(xù)操作。nDMA通道的地址和字

40、節(jié)數(shù)的中間值仍被保持。nDREQ信號(hào)再次有效，DMA傳送就繼續(xù)進(jìn)行。n如果字節(jié)數(shù)寄存器減到0，或者由外部送來一個(gè)有效的信號(hào)，將終止計(jì)數(shù)。n特點(diǎn)：nDMA操作可由外設(shè)利用DREQ信號(hào)控制傳送的過程。方式方式11單字節(jié)傳送方式單字節(jié)傳送方式n每次DMA傳送時(shí)僅傳送一個(gè)字節(jié)。n傳送一個(gè)字節(jié)之后，字節(jié)數(shù)寄存器減1，地址寄存器加1或減1，HRQ變?yōu)闊o效。n8237A釋放系統(tǒng)總線，將控制權(quán)還給CPU。n特點(diǎn)：n一次傳送一個(gè)字節(jié)，效率略低。nDMA傳送之間CPU有機(jī)會(huì)重新獲取總線控制權(quán)。方式方式2 2 塊傳送方式塊傳送方式 n由DREQ啟動(dòng)就連續(xù)地傳送數(shù)據(jù)，直到字節(jié)數(shù)寄存器減到0終止計(jì)數(shù)，或由外部輸入有效信

41、號(hào)終結(jié)DMA傳送。nDREQ只需維持有效到DACK有效。n特點(diǎn)：n一次請(qǐng)求傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊，效率高。n整個(gè)DMA傳送期間CPU長時(shí)間無法控制總線(無法響應(yīng)其他DMA請(qǐng)求、無法處理中斷等)。方式方式3 3 級(jí)聯(lián)方式級(jí)聯(lián)方式n用于通過多個(gè)用于通過多個(gè)8237A8237A級(jí)連以擴(kuò)展通道。級(jí)連以擴(kuò)展通道。n第二級(jí)的第二級(jí)的HRQHRQ和和HLDAHLDA信號(hào)連到第一級(jí)某個(gè)通道的信號(hào)連到第一級(jí)某個(gè)通道的DREQDREQ和和DACKDACK上。上。n第二級(jí)芯片的優(yōu)先權(quán)等級(jí)與所連通道的優(yōu)先權(quán)相第二級(jí)芯片的優(yōu)先權(quán)等級(jí)與所連通道的優(yōu)先權(quán)相對(duì)應(yīng)。對(duì)應(yīng)。n第一級(jí)只起優(yōu)先權(quán)網(wǎng)絡(luò)的作用，實(shí)際的操作由第第一級(jí)只起優(yōu)先權(quán)網(wǎng)絡(luò)

42、的作用，實(shí)際的操作由第二級(jí)芯片完成。二級(jí)芯片完成。n還可由第二級(jí)擴(kuò)展到第三級(jí)等。還可由第二級(jí)擴(kuò)展到第三級(jí)等。圖圖11.11 8237A11.11 8237A的級(jí)聯(lián)的級(jí)聯(lián) .8237HLDAHRQHLDAHRQ8237第二級(jí)第一級(jí)DACK 3DREQ 3DACK 0DREQ 0HLDAHRQHLDAHOLD微處理器DMADMA傳送類型傳送類型nDMA讀把數(shù)據(jù)由存儲(chǔ)器傳送到外設(shè)n由 有效從存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)，由 有效把這一數(shù)據(jù)寫入外設(shè)。nDMA寫把外設(shè)輸入的數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器n由 有效從外設(shè)輸入數(shù)據(jù)，由 有效把這一數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器。nDMA檢驗(yàn)空操作n8237A不進(jìn)行任何傳送，只產(chǎn)生地址并響應(yīng) 信號(hào)，不產(chǎn)生

43、讀寫控制信號(hào)，用以校驗(yàn)8237的功能是否正常。MEMRIOWIORMEMWEOP存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳送存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳送n固定使用通道0和通道1。n通道0的地址寄存器存源區(qū)地址。n通道1的地址寄存器存目的區(qū)地址，通道1的字節(jié)數(shù)寄存器存放傳送的字節(jié)數(shù)。n傳送由設(shè)置通道0的軟件請(qǐng)求位啟動(dòng)n每傳送一字節(jié)需用8個(gè)時(shí)鐘周期。n前4個(gè)時(shí)鐘周期用通道0地址寄存器的地址從源區(qū)讀數(shù)據(jù)送入8237A的臨時(shí)寄存器。n后4個(gè)時(shí)鐘周期用通道1地址寄存器的地址把臨時(shí)寄存器中的數(shù)據(jù)寫入目的區(qū)?！纠烤帉懹谩纠烤帉懹?237A8237A實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器至存儲(chǔ)器傳送數(shù)據(jù)的程實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器至存儲(chǔ)器傳送數(shù)據(jù)的程序，把從物理地址序，把從物理

44、地址12000H12000H開始的開始的10001000字節(jié)傳送到從字節(jié)傳送到從物理地址物理地址34000H34000H開始的數(shù)據(jù)區(qū)。開始的數(shù)據(jù)區(qū)。解：數(shù)據(jù)塊從存儲(chǔ)區(qū)到存儲(chǔ)區(qū)的傳送使用解：數(shù)據(jù)塊從存儲(chǔ)區(qū)到存儲(chǔ)區(qū)的傳送使用DMACDMAC通通道道0 0和通道和通道1 1共同完成，假設(shè)共同完成，假設(shè)2020位物理地址的高四位位物理地址的高四位已經(jīng)分別送到頁面寄存器的對(duì)應(yīng)處，對(duì)已經(jīng)分別送到頁面寄存器的對(duì)應(yīng)處，對(duì)8237A8237A只需設(shè)只需設(shè)定低定低1616位地址位地址2000H2000H（通道（通道0 0）和）和4000H4000H（通道（通道1 1）就）就可以了。對(duì)可以了。對(duì)8237A8237A發(fā)送主清除命令后，能夠清除發(fā)送主清除命令后，能夠清除8237A8237A中全部寄存器的內(nèi)容，包括對(duì)高低觸發(fā)器的清中全部寄存器的內(nèi)容，包括對(duì)高低觸發(fā)器的清除。除。 程序如下：程序如下：ST37ST37：MOV DXMOV DX，DMA+0DH DMA+0DH ; ;發(fā)主清除命令，同時(shí)清高發(fā)主清除命令，同時(shí)清高/ /低觸發(fā)器低觸發(fā)器 OUT DX OUT DX，ALALMOV DXM