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1、8 DMA控制器8237A,DMA方式是让存储器直接和高速外设直接交换数据，在传输的过程中不需要CPU的介入，传输操作都由硬件完成，因此减轻了CPU的负担，同时也大大提高了传输的速度。,8.1 DMA控制器一般结构,8.2 DMA控制器8237A的原理,1、8237A的编程结构,模式寄存器,基地址寄存器,当前地址寄存器,基字节寄存器,当前字节寄存器,通道0,控制寄存器,状态寄存器,请求寄存器,屏蔽寄存器,暂存器,通道1,通道2,通道3,DREQ0,DACK0,DREQ1,DACK1,DREQ2,DACK2,DREQ3,DACK3,AEN,ADSTB,A4A7,AD0AD7,MEMR,MEMW,
2、IOR,IOW,HRQ,HLAD,EOP,READY,RESET,CLK,GND,VCC,A0A3,2、8237的寄存器组,1）现行地址寄存器 每一个通道有一个16位的现行地址寄存器。在这个寄存器中保存着用于DMA传送的地址值，在每次传送后，这个寄存器的值自动增量或减量。这个寄存器的值可由CPU写入或读出（分两次连续操作）。 2）现行字节数寄存器 每个通道有一个16位的现行字节数寄存器，它保持着要传送的字节数，在每次传送后此寄存器减量。当这个寄存器的值减为零时，TC将产生。这个寄存器的值在编程状态可由CPU读出和写入。 以上2个寄存器在自动预置方式时，当EOP信号有效时，自动置初值（由基地址和
3、基字节数寄存器决定）。,3）基地址和基字节数寄存器 每一个通道有一对16位的基地址和基字节数寄存器，它们存放着与现行寄存器相联系的初始值。 4）控制寄存器、状态寄存器、暂存器（在MM期间临时保存数据）等,3、DMA引脚功能,主要引脚的功能： 1）READY：I/O或存储器准备就绪信号，高电平有效； 2）ADSTB：高8位地址锁存信号，在DMA的地址输出周期，锁存从AD0AD7输出的高8位地址； 3）AEN：地址允许信号，在DMA期间，禁止地址信号产生I/O译码； 4）EOP：低电平，外部输入EOP信号到DMA时，强迫DMA结束；当DMA内部计数器计数结束时，输出低电平，通知I/O，DMA结束；
4、 5）A0A3：低4位地址，在DMA期间产生低位地址，在DMA编程初始化时，对DMA内部寄存器寻址； 6）MEMR、MEMW、IOR、IOW： 7）HRQ、HLAD：总线请求和总线回应信号； 8）AD0AD7：8位数据线，在DMA输出地址周期，产生高8位地址； 9）DREQ、DACK：DMA请求和应答信号； 10）A4A7：DMA地址信号。,4、8237A功能,8237A DMA控制器的主要功能: 1）8237 有4个独立的 DMA 通道； 2）每个通道的DMA请求都可以分别允许和禁止； 3）每个通道的DMA请求有不同的优先权，优先权可以是固定的，也可以是旋转的（由编程来决定）。 4）每个通道
5、一次传送数据的最大长度为 64KB，可以是存储器与 I/O之间传送数据，也可以是存储器之间传送数据； 5）8237有4种传送方式： （1）单字节传送方式； （2）数据块传送方式； （3）请求传送方式； （4）级连方式。 6）有一个结束处理的输入信号 EOP，CPU 可以通过EOP结束DMA操作或对DMA重新初始化； 7）8237可以级连，任意扩展通道数。,5、8237内部寄存器,6、8237的工作周期 1）空闲周期 SI 在空闲周期，DMA采样DREQ信号，如无DMA请求，则执行 SI周期。 同时，DMA采样 DMA的CS信号，CS有效，表示CPU要对8237进行读写操作，此时控制线IOR、I
6、OW及A0-A3，用来控制8237内部寄存器的读写。如果读写16位数，则根据8237内部的高/低触发器控制读写的是高8位还是低8位。,2）请求应答周期 S0 在SI下降沿DMA采样到 DREQ信号，则DMA进入S0状态，并向 CPU 发送 HRQ信号，S0状态一直持续到 CPU的回应信号 HLDA有效。 3）DMA操作周期 S1 - S4 S1：DMA 从DB0DB7输出高8位地址，发送ADSTB有效信号，A0A7输出低8位地址；且 AEN信号有效。 S2：外部地址锁存器锁存高8位地址，并输出16位地址到RAM,向申请DMA传送的外设发出请求回答信号 DACK，DACK作为I/O的选通信号（I
7、/O寻址被禁止）；并发送读命令（IOR/MEMR），为DMA读准备。 S3：DMA写,DMA写信号（MEMW/IOW） S4：DMA结束 ，并检查EOP信号。,S,1,S,2,S,1,S,1,S,3,S,0,S,0,S,W,S,W,S,4,DREQ,HLDA,就绪,块字节,未,就,绪,就,绪,单,字,节,HRQ,数据传输状态,请求应答态,空闲状态,7、DMA工作方式 1）单字节传送方式 这种方式一次只传送一个字节。数据传送后字节计数器减量，地址要相应修改（增量或减量取决于编程）。HRQ变为无效，释放系统总线。若传送使字节数减为0，TC发生或者终结DMA传送，或重新初始化。 2）块传送方式 在这
8、种传送方式下，8237由DREQ启动后就连续地传送数据，直至字节数计数器减到零产生TC（Terminal Count），或者由外部输入有效的EOP信号来终结DMA传送。 3）请求方式 在这种工作方式下，8237可以进行连续的数据传送。当出现以下三种情况之一时停止传送。 （1）字节数计数器减到0，发生TC； （2）由外界送来一个有效的EOP信号； （3）外界的DREQ信号变为无效（外设的数据已传送完）。,4）级联方式 这种方式用于通过级连以扩展通道的情况。第二级的HRQ和HLDA信号连到第一级的DREQ和DACK上。此时，第一级DMA只是个优先权网络。 在前三种工作方式下，DMA传送有三种类型：
9、DMA读、写和校验。,CPU,8237,HRQ,HLDA,DERQ0,DACK0,DERQ3,DACK3,8237,HRQ,HLDA,DERQ0,DACK0,DERQ3,DACK3,8237,HRQ,HLDA,DERQ0,DACK0,DERQ3,DACK3,5）8237A工作模式寄存器格式,通道选择 00：通道0 01：通道1 10：通道2 11：通道3,传输类型 00：MM校验 01：I/OM写 10：MI/O读 11：无意义,自动预置 0：禁止，1：允许。在自动预置时，当计数器计数到0时，当前地 址寄存的值和当前计数寄存器的值会被基地址寄存器和基计数寄存 器的值预置。,地址增减选择 0：地
10、址减1 1：地址加1,模式选择 00：请求模式 01：单字节传输 10：块传输 11：级联,8、8237A控制寄存器格式,1：MM传输方式 0：其它,1：MM时，源地址 保持不变。,0：启动8237A工作 1：停止8237A工作,0：普通时序， 1：压缩时序,0：固定 优先级 1：循环 优先级,0：无扩展写信号 1：扩展写,D6=0：DREQ高电平有效 D6=1：DREQ低电平有效 D7=0：DACK低电平有效 D7=1：DACK高电平有效,D0=1，表示存储器到存储器的数据传送，此时，由通道0发出软件DMA请求，规定通道0从源内存地址读取数据到暂存器。再由通道1把暂存器的数据写到目的内存单元
11、。 MM的操作需要2个DMA周期。,9、请求寄存器 8237的每个通道有一条硬件的DREQ请求线，当工作在数据块传送方式时，也可以由软件发出DREQ请求，即请求该通道进行DMA操作。所以，在8237中有一种请求寄存器。 每个通道的软件请求可以分别设置。软件请求是非屏蔽的，它们的优先权同样受优先权逻辑的控制。 软件请求标志在DMA复位或EOP有效时，会自动清0。 在对通道进行DMA软请求时，D2=1表示请求标志置1，否则置0 。 D1D0：对通道进行选择。,10、屏蔽寄存器 每个通道外设通过DREQ线发出的请求，可以单独地屏蔽或允许，所以在8237中有一个屏蔽寄存器，用来控制某个通道的DMA操作
12、是否被屏蔽。 EOP信号有效时，且某通道禁止自动预置，则对应的屏蔽位被置1（被屏蔽）。DMA在复位时，所有的屏蔽位都被置1。 每个通道可以用命令来置位或复位，命令格式有2种： （1）单个通道屏蔽，如请求寄存器的操作一样，地址为DMA+0AH。 D2=1，屏蔽；D1D0：选择通道。 （2）同时写4个通道，屏蔽寄存器地址为：DMA+0FH。 D0=1，屏蔽通道0；D1=1，屏蔽通道1；D2=1，屏蔽通道2； D3=1，屏蔽通道3。,11、状态寄存器 8237中有一个可由CPU读取的状态寄存器，用来了解DMA的状态。其中，D0 D3 为1，分别表示DMA0DMA3计数到终点或EOP信号有效。为0表示
13、DMA复位或CPU产生了一次状态寄存器读操作。D4 D7 为1分别表示DMA0DMA3有DMA请求，为0为没有DMA请求。,12、软件命令 8237在编程状态还有两种软件命令，软件命令不需要通过数据总线写入控制字，而由8237直接对地址和控制信号进行译码。 （1）清除高/低触发器（字节指示器）：高/低触发器为0，CPU与DMA进行低8位数据传送；为1时，进行高8位数据传送。地址为：DMA+0CH 如：OUT 8CH，AL（AL=0） （2）主清除命令：相当于RESET信号，它执行后，能清除命令寄存器、状态寄存器、各通道的请求标志、暂存器和高/低触发器，并将各通道的屏蔽标志置1，8237进入空闲
14、周期。地址为DMA+0DH 如：OUT 8DH，AL（AL=0）,13、8237内部寻址 8237内部寄存器分2组：通道寄存器组和命令与状态寄存器组，寻址靠 A0 A3完成，且A3=0时，对通道寄存器组寻址；A3=1时，对命令与状态寄存器组寻址。 （1）通道寄存器的寻址 8237内部有4个通道，每个通道有4个寄存器：基地址寄存器、基字节计数器、现行地址寄存器、现行字节计数器。CPU在写基地址寄存器、基字节计数器时，同时写现行地址寄存器、现行字节计数器。而只能读现行地址寄存器、现行字节计数器。故在CPU对DMA写时，基地址寄存器与现行地址寄存器、基字节计数器与现行字节计数器的地址一样。 A1、A
15、2区分通道DMA0 DMA3；A0=0，表示写基地址寄存器和现行地址寄存器，或者读现行地址寄存器；A0=1，表示写基字节计数器和现行字节计数器，或者读现行字节计数器。在读写时，先读写低8位，紧接着读写高8位。,例如，DMA的地址为80H，将地址8040H写通道1的基地址寄存器和现行地址寄存器： MOV AL， 40H OUT 82H，AL MOV AL，80H OUT 82H，AL 读通道1的现行地址寄存器到AX： IN AL，82H MOV BL，AL IN AL，82H MOV AH, AL MOV AL, BL,（2）命令与状态寄存器组的寻址,8.3 8237的编程 （1）输出主清除命令。 （2）写入基与现行地址寄存器。 （3）写入基与现行字节数寄存器。 （4）写入模式寄存器。 （5）写入屏蔽寄存器。 （6）写入命令寄存器。 （7）写入请求寄存器。若有软件请求，就写入指定通道，可以开始DMA传送的过程。若无软件请求，则在完成了（1）（6）的编程后，由通道的DREQ启动DMA传送过程。,8.4 8237时序 1）标准时序：S1、S2、S3、S4 （以I/OM） S1：DB0DB7：高8位地址，发出ADSTB、
