可編程DMA控制器A

可編程DMA控制器A第1頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1概述

Inte18237A是一種有40個(gè)引腳的高性能可編程DMA控制器，采用主頻5MHz的8237A傳送速度可達(dá)到1.6MB/秒。

8237A的主要功能為：（1）在一個(gè)8237A芯片中有4個(gè)獨(dú)立的DMA通道，每個(gè)通道均可獨(dú)立地傳送數(shù)據(jù)，可控制4個(gè)I/O外設(shè)進(jìn)行DMA傳送。（2）每個(gè)通道的DMA請(qǐng)求都可以分別允許和禁止。每個(gè)通道的DMA請(qǐng)求有不同的優(yōu)先權(quán)，優(yōu)先權(quán)可以是固定的，也可以是循環(huán)的。（3）每個(gè)通道均有64KB的尋址和計(jì)數(shù)能力，即一次DMA傳送的數(shù)據(jù)最大長(zhǎng)度可達(dá)64KB。第2頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1概述（4）可以在存儲(chǔ)器與外設(shè)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，也可以在存儲(chǔ)器的兩個(gè)區(qū)域之間進(jìn)行傳送。（5）8237A有四種DMA傳送方式，分別為單字節(jié)傳送、數(shù)據(jù)塊傳送、請(qǐng)求傳送方式和級(jí)連方式。（6）8237A芯片有一條結(jié)束處理的輸入信號(hào)，允許外界用此輸入端結(jié)束DMA傳送或重新初始化。（7）8237A可以級(jí)連，擴(kuò)展更多的通道。（8）40腳雙列直插式，+5V工作電源。第3頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1概述8237A有兩種不同的工作狀態(tài)，分別為從態(tài)方式和主態(tài)方式。（1）在DMA控制器未取得總線控制權(quán)時(shí)必須由CPU對(duì)DMA控制器進(jìn)行編程，以確定通道的選擇、數(shù)據(jù)傳送的方式和類型、內(nèi)存單元起始地址、地址是遞增還是遞減及要傳送的總字節(jié)數(shù)等，CPU也可以讀取DMA控制總線的狀態(tài)。這時(shí)，CPU處于主控狀態(tài)，而DMA控制器就和一般的I/O芯片一樣，是系統(tǒng)總線的從設(shè)備，這種工作方式稱為從態(tài)方式。（2）當(dāng)DMA控制器取得總線控制權(quán)后，系統(tǒng)就完全在它的控制下，使I/O設(shè)備和存儲(chǔ)之間或存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器之間進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)傳送，這種工作方式稱為主態(tài)方式。第4頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.28237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳8-2-18237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-1所示，主要由時(shí)序與控制邏輯、優(yōu)先級(jí)編碼電路、數(shù)據(jù)和地址緩沖器組、命令控制邏輯和內(nèi)部寄存器等組成。第5頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.28237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖8-18237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

第6頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.28237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳8-2-28237A的引腳

8237A采用雙列直插式，有40個(gè)引腳，其引腳排列如圖8-2所示。

第7頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.38237A工作方式8.3.1單字節(jié)傳送方式在這種工作方式下，每進(jìn)行一次DMA操作，只傳送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。8237A每完成一個(gè)字節(jié)的傳送，計(jì)數(shù)器便自動(dòng)減1，地址寄存器的值加1或減1。接著，8237A釋放系統(tǒng)總線，把控制權(quán)交還給CPU。但是8237A在釋放總線后，會(huì)立即對(duì)DREQ端進(jìn)行測(cè)試，一旦DREQ有效，則8237A會(huì)立即發(fā)送總線請(qǐng)求，在獲得總線控制權(quán)后，又成為總線主模塊而進(jìn)行DMA傳送。

特點(diǎn)：一次DMA傳送至傳送1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，占用1個(gè)總線周期，然后釋放系統(tǒng)總線。因此，這種方式又被稱為總線周期竊取方式。第8頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.3.2塊傳送方式在這種工作方式下，一旦開(kāi)始傳送，就會(huì)一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的進(jìn)行下去，直到把整個(gè)數(shù)據(jù)塊全部傳送完畢，才交出系統(tǒng)總線控制權(quán)。

特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸效率高，DREQ有效電平只要保持到DACK有效，就能傳送完整批數(shù)據(jù)，但整個(gè)數(shù)據(jù)塊傳送期間，CPU失去總線控制權(quán)，因而別的DMA請(qǐng)求也被禁止。第9頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.3.3請(qǐng)求傳送方式這種工作方式每傳送一個(gè)字節(jié)后，8237A都對(duì)DREQ端進(jìn)行測(cè)試，詢問(wèn)其是否有效。如果檢測(cè)到DREQ端變?yōu)闊o(wú)效電平，則立刻“掛起”，停止DMA傳送，但并不釋放系統(tǒng)總線，測(cè)試過(guò)程仍然進(jìn)行。當(dāng)檢測(cè)到DREQ端變?yōu)橛行щ娖綍r(shí)，就在原來(lái)的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行傳送。由于請(qǐng)求傳送方式在傳送完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)之后就詢問(wèn)DREQ信號(hào)是否有效，故又稱詢問(wèn)傳送方式。特點(diǎn)：DREQ信號(hào)一直有效時(shí)，則連續(xù)傳送數(shù)據(jù)，只有當(dāng)字節(jié)計(jì)數(shù)器由1減為FFFFH，或外部送來(lái)有效的信號(hào)，或DREQ變?yōu)闊o(wú)效時(shí)才結(jié)束DMA傳送過(guò)程。第10頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.3.4級(jí)聯(lián)傳送方式在這種方式下，可以把一片8237A（稱為主片）和幾片8237A（稱為從片）進(jìn)行級(jí)聯(lián)，以便擴(kuò)充DMA通道。圖8-3所示為二級(jí)8237A級(jí)聯(lián)時(shí)的情況圖8-3二級(jí)8237A級(jí)聯(lián)第11頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.48237A內(nèi)部寄存器功能及格式8237A的內(nèi)部可編程寄存器主要有10個(gè)，如下表所示。名稱位數(shù)數(shù)量功能當(dāng)前地址寄存器164（每通道一個(gè)）保存在DMA傳送期間的地址值，可讀寫當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器164（每通道一個(gè)）寄存當(dāng)前字節(jié)數(shù)，初始值比實(shí)際值少1，可讀寫基地址寄存器164（每通道一個(gè)）寄存當(dāng)前地址寄存器的初始值，只能寫基字節(jié)數(shù)寄存器164（每通道一個(gè)）保存相應(yīng)通道當(dāng)前字（節(jié)）數(shù)的計(jì)數(shù)器的初值工作方式寄存器84（每通道一個(gè)）寄存相應(yīng)通道的方式控制字，由編程寫入命令寄存器81（4個(gè)通道共用一個(gè)）寄存CPU發(fā)送的控制命令狀態(tài)寄存器81（4個(gè)通道共用一個(gè)）存放8237A各通道的現(xiàn)行狀態(tài)請(qǐng)求寄存器41（每通道1位）寄存各通道的DMA請(qǐng)求信號(hào)屏蔽寄存器41（每通道1位）用于選擇允許或禁止各通道的DMA請(qǐng)求信號(hào)暫存寄存器81（每通道1位）暫存?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)，僅用于存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳輸?shù)?2頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.58237A的編程及應(yīng)用8237A進(jìn)行初始化編程的步驟如下：（1）輸出主清除命令，使8237A處于復(fù)位狀態(tài)，以接收新的命令；（2）寫入工作方式寄存器，以確定8237A工作方式和傳送類型；（3）寫入命令寄存器，以控制8237A的工作；（4）根據(jù)所選通道，輸入相應(yīng)通道當(dāng)前地址寄存器和基地址寄存器的初始值；（5）輸入當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器和基字節(jié)寄存器的初始值；（6）寫入屏蔽寄存器；（7）寫入請(qǐng)求寄存器，便可由軟件DMA傳送。否則，經(jīng)過(guò)（1）~（6）步編程后，由通道DREQ啟動(dòng)DMA傳送過(guò)程。第13頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三【例8.1】在某一個(gè)系統(tǒng)中，用一片8237A設(shè)計(jì)了DMA傳輸電路，8237A的基地址為00H。要求利用它的通道0，從外設(shè)（如磁盤）輸入一個(gè)1KB的數(shù)據(jù)塊，傳送到內(nèi)存中6000H開(kāi)始的區(qū)域中，每傳送一個(gè)字節(jié)，地址增1，采用數(shù)據(jù)塊連續(xù)傳送方式，禁止自動(dòng)預(yù)置，外設(shè)的DMA請(qǐng)求信號(hào)DREQ和響應(yīng)信號(hào)DACK均為高電平有效。初始化8237A的程序如下：第14頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三DMAEQU00H ；8237A的基地址為00H；輸出主清除命令OUTDMA+0DH，AL ；發(fā)總清除命令；將基地址6000H寫入通道0基地址和當(dāng)前地址寄存器，分兩次進(jìn)行MOVAX，6000H ；基地址和當(dāng)前地址寄存器OUTDMA+00H，AL ；先寫入低8位地址MOVAL，AHOUTDMA+00H，AL ；后寫入高8位地址；把要傳送的總字節(jié)數(shù)1K=400H減1后，送到基字計(jì)數(shù)器和當(dāng)前字計(jì)數(shù)器MOVAX，0400H ；總字節(jié)數(shù)DECAX ；總字節(jié)數(shù)減1OUTDMA+01H，AL ；先寫入字節(jié)數(shù)的低8位MOVAL，AHOUTDMA+01H，AL ；后寫入字節(jié)數(shù)的高8位第15頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三；寫入方式字：數(shù)據(jù)塊傳送，地址增量，禁止自動(dòng)預(yù)置，寫傳送，選擇通道MOVAL，10000100B ；方式字OUTDMA+0BH，AL ；寫入方式字；寫入屏蔽字：通道0屏蔽位清0 MOVAL，00H ；屏蔽字OUTDMA+0AH，AL ；寫入8237A；寫入命令字：DACK和DREQ為高電平，固定優(yōu)先級(jí)，非存儲(chǔ)器間傳送MOVAL，10000000B ；命令字OUTDMA+08H，AL ；寫入8237A；寫入請(qǐng)求字：通道0產(chǎn)生請(qǐng)求 MOVAL，04H ；請(qǐng)求字OUTDMA+09H，AL ；將請(qǐng)求字寫入8237A，用軟件啟動(dòng)8237A第16頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

3.8237A的應(yīng)用在PC/XT機(jī)中，用一片8237A-5構(gòu)成DMA控制電路形成4個(gè)DMA通道，提供數(shù)據(jù)寬度為8位的DMA傳輸。使用固定優(yōu)先級(jí)，所以通道0的優(yōu)先級(jí)最高，通道3最低。這4個(gè)DMA通道的功能分配如下：通道0用于動(dòng)態(tài)RAM的刷新通道1為用戶保留通道2用于軟盤DMA傳送通道3用于硬盤DMA傳送第17頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在PC/XT機(jī)進(jìn)行軟盤或硬盤DMA傳輸時(shí)，先要對(duì)8237A-5進(jìn)行編程。下面是ROMBIOS中的一段程序，名為DMA_SETUP，位于首地址為FEEC8H的內(nèi)存中。它被讀軟盤、寫軟盤和軟盤校驗(yàn)程序等調(diào)用，用來(lái)向8237A-5輸入所要讀寫數(shù)據(jù)的20位首地址和字計(jì)數(shù)器初始值。調(diào)用前要求的入口參數(shù)是：AL=DMA方式字（讀=46H，寫=4AH，校驗(yàn)=42H）。DH=要傳送的扇區(qū)個(gè)數(shù)。每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)基數(shù)為128，實(shí)際由磁盤驅(qū)動(dòng)器的規(guī)格而定，可能是128，256，512或1024個(gè)，也就是說(shuō)可能是128的1，2，4，8倍，表示成2的N次方，N分別為0、1、2、3。N存放在磁盤基值區(qū)DISK_BASE的第03號(hào)單元中，可由它和DH中的扇區(qū)數(shù)計(jì)算出實(shí)際要傳送的總字節(jié)數(shù)。第18頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三ES：BX=所讀寫數(shù)據(jù)的內(nèi)存首地址（段地址：偏移量）DMA_SETUPPROCNEAR PUSHCX；保護(hù)CX的值CLI；關(guān)中斷OUTDMA+0CH，AL；清除先/后觸發(fā)器PUSHAX ；延時(shí)，滿足8237AI/O定時(shí)要求POPAXOUTDMA+0BH，AL ；將AL中的方式字寫入方式寄存器；計(jì)算20位物理地址，結(jié)果的最高4位放在CH中，低16位放入AXMOVAX，ES ；AX←段基地址MOVCL，4 ；循環(huán)次數(shù)ROLAX，CL ；AX循環(huán)左移4位MOVCH，AL ；AX的低8位暫存入CHANDAL，0F0H ；AX的最低4位清零第19頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三ADDAX，BX ；加上偏移量，形成16位地址（A15~A0）JNCRLL ；無(wú)進(jìn)位，轉(zhuǎn)移INCCH ；有進(jìn)位，最高4位加1。至此形成了20位物理地址，低16位在 ；AX中，最高4位在CH的低4位中RLL：PUSHAX ；保存16位起始地址；將16位地址送到通道2基址和當(dāng)前地址寄存器中OUTDMA+4，AL ；先寫低字節(jié)MOVAL，AHOUTDMA+4，AL ；后寫高字節(jié)；將最高4位地址預(yù)置到頁(yè)面寄存器中MOVAL，CH ；最高4位地址ANDAL，0FH ；截低4位OUT81H，AL ；置入頁(yè)面寄存器（通道2，軟盤DMA傳送）MOVAH，DH ；取傳輸?shù)纳葏^(qū)數(shù)送AHSUBAL，AL ；AL清零后，使AX=256×扇區(qū)數(shù)SHRAX，1 ；將AX內(nèi)容除以2后，AX=128×扇區(qū)數(shù)；調(diào)用取軟盤參數(shù)子程序，要求入口參數(shù)：BX=字節(jié)索引值（03號(hào)單元）×2PUSHAX ；保存AX的值MOVBX，6 ；BX=字節(jié)索引值×2CALLGET_PARM ；調(diào)用取參數(shù)子程序第20頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三；調(diào)用后結(jié)果，AH=N，N可以是0，1，2或3，它表示所選軟盤每扇區(qū)的字節(jié)數(shù)：0或；128，1為256，2為512，3為1024MOVCL，AH ；基數(shù)值N由AH送CLPOPAX ；彈出“128×