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1、1,回顾,数据传输的方式 1.无条件 2.查询 3.中断 频繁中断，每次都要保存断点保护现场，非数据传输时间过多 进入中断和返回断点时指令队列都要清空 以上传输方式都是以字节为单位传输数据的 4.DMA,第四章 DMA接口,3,什么是DMA DMA传送的过程 DMA控制器intel8237A DMA传送的应用,第四章 DMA接口,4,4.1 DMA概述,一、DMA工作过程CPU对DMAC进行设定 1.外设向DMAC发出DMA请求 2.DMAC向CPU发出DMA请求 3.CPU执行完当前的总线周期后，向DMAC发出响应请求的应答信号CPU让出总线的控制权，由DMAC控制 4.DMAC向外设发出D
2、MA请求的应答信号 5.进行DMA传送 6.传送完毕，CPU重新控制总线,5,4.1 DMA概述,二、DMA（Direct Memory Access）的特点 1.建立一个专用通道，让存储器与高速外设（例如硬盘）直接交换数据，不需要CPU的干预 2.DMA期间，系统总线由DMA控制器控制 3.内存地址的修改、传送完毕的结束都是由硬件电路实现的，大大提高了传输速度。 4.不必保护现场 5.CPU不能读取指令，不能检测和响应其它设备的中断请求 6.若系统采用动态存储器，且CPU负责刷新，则此时CPU不能刷新动态存储器 DMAC：DMA控制器,6,4.1 DMA概述,三、DMAC的功能 1.能接受C
3、PU的编程 2.能向CPU发出DMA请求信号 3.CPU响应DMA请求后，DMAC能接管总线4.能向地址总线发出地址信号5.能向控制总线发出读或写的控制信号6.能控制传送数据的字节数 7.能判断DMA操作是否结束，结束时发出EOP信号，释放总线,7,4.1 DMA概述,四、DMAC的工作方式 1.主方式：是系统总线的主控者，取代CPU控制DMA传送。 2.从方式：在成为主控者之前，必须由CPU对它编程以确定通道的选择、数据传送的模式、存储器区域首地址、传送总字节数等。在DMA传送之后，也有可能由CPU读取DMA控制器的状态。这时对于CPU来说，8237A只是个外部设备，是系统总线的从设备。 这
4、两种工作方式不需要用户去选择,8,4.1 DMA概述,五、DMA数据传输的应用场合 1.存储器与外设之间的数据传输 2.存储器与存储器之间，外设与外设之间 3.高速的数据采集卡,9,4.2 intel8237A DMA控制器,DIP40 PLCC封装,10,4.2 intel8237A DMA控制器,11,一、8237A内部结构,12,二、8237A的管脚,DREQ0DREQ3：DMA通道请求。 DACK0DACK3：DMA通道响应。 HRQ： 总线请求。8237A输出有效的HRQ高电平，向CPU申请使用系统总线。 HLDA：总线响应。8237A接受来自CPU的响应信号HLDA，取得了总线的控
5、制权。 ADSTB：地址选通。DMA传送开始时，输出，高有效，把在DB0DB7上输出的高8位地址锁存在外部锁存器中。 AEN： 地址允许。输出，高有效，将锁存的高8位地址送入系统总线，与芯片此时输出的低8位地址组成16位存储器地址。 MEMR：存储器读。 MEMW：存储器写。 IOR：I/O读。 IOW*：I/O写 EOP：过程结束。,13,二、8237A的管脚,A0A7：地址线 DB0DB7：数据线/高8位地址线,14,8237A在系统中的连接,15,4.2 intel8237A DMA控制器,三、8237A的寄存器,16,三、8237A的寄存器,00 请求模式 01 单字节模式 10 数据
6、块模式 11 级联模式,0 地址增 1 地址减,00 DMA校验 01 DMA写 10 DMA读 11 非法,00 通道0 01 通道1 10 通道2 11 通道3,0 禁止自动初始化 1 允许自动初始化,工作方式寄存器(84),17,三、8237A的寄存器,1 该通道有DMA请求 0,1 该通道计数结束 0,状态寄存器（8）,18,三、8237A的寄存器,仅Mem-Mem传送时用到,暂存寄存器（8）,19,三、8237A的寄存器, ,00 通道1 。 01 通道2 。,请求寄存器（4）,当工作在数据块传送方式时也可以通过软件发出DMA请求 若是存贮器到存贮器传送，则必须由软件请求启动通道0。
7、 不可屏蔽！,1 设置DMA请求 0 ,20,三、8237A的寄存器, ,00 通道1 。 01 通道2 。,屏蔽寄存器（4）,1 设置DMA屏蔽 0 清除,单通道屏蔽字格式,21,三、8237A的寄存器, ,屏蔽寄存器（4）,1 设置Di通道屏蔽 0 清除,主屏蔽字格式,22,三、8237A的寄存器,0 DACK低电平有效,0 DREQ高电平有效,0 启用8237 1 禁用8237,1 Mem-Mem时源地址保持不变,0 固定优先级 1 优先级循环,命令寄存器（8）,0 不扩展写信号,0 一般时序 1 压缩时序,1 Mem-Mem,23,三、8237A的寄存器,基地址寄存器（16） 基字节数
8、寄存器（16）,基地址寄存器：存放DMA传送的内存起始地址 基字节数寄存器：存放DMA传送的字节数减1 寄存器的内容在初始化时由程序写入，先写低字节，后写高字节，其内容在整个数据块的DMA传输过程中保持不变。 这二个寄存器的内容只能写入，不能读出。,24,三、8237A的寄存器,当前地址寄存器（16）,保存DMA传送的当前地址值； 每次传送后该寄存器的值自动加1或减1 这个寄存器的值可由CPU读出。,25,三、8237A的寄存器,26,三、8237A的寄存器,字数暂存器、地址暂存器（16）,不可操作,27,三、8237A的寄存器,先/后触发器 地址寄存器、计数寄存器均为16位 8237A只有8
9、条数据线 0：写低8位+置先后触发器=1 1：写高8位+置先后触发器0 硬件复位和Reset后此触发器均为0,28,8237A各寄存器对应的端口地址,29,4.2 intel8237A DMA控制器,四、DMA传送方式字节传送方式 数据块传送方式 请求传送方式 级联方式,30,4.2 intel8237A DMA控制器,单字节传送： 每次DMA传送时仅传送一个字节，效率略低 DMA传送之间CPU有机会重新获取总线控制权,31,4.2 intel8237A DMA控制器,数据块方式： 由DREQ启动就连续地传送数据 一次请求传送一个数据块，效率高 整个DMA传送期间CPU长时间无法控制总线（无法
10、响应其他DMA请求、无法处理中断等）,32,4.2 intel8237A DMA控制器,请求方式： DREQ信号有效就连续传送数据; DREQ信号无效，DMA传送被暂时中止，8237A释放总线，CPU可继续操作; DREQ信号再次有效，DMA传送就继续进行。 DMA操作可由外设利用DREQ信号控制传送的过程,33,4.2 intel8237A DMA控制器,级联方式： 用于通过多个8237A级联以扩展通道; 第一级除了负责向CPU输出HRQ和HLDA外，只起优先权网络的作用，实际的操作由第二级芯片完成 还可由第二级扩展到第三级等。,34,4.2 intel8237A DMA控制器,8237A级
11、联方式的连接,35,4.2 intel8237A DMA控制器,五、8237A的传送类型 1.读传送 2.写传送 3.校验传送 4.存储器到存储器传送,36,8237A的时序,8237A的两种操作周期：空闲周期、有效周期 每个周期均由一定数量的时钟状态组成 七种时钟状态：空闲状态SI、起始状态S0、传送状态S1-S4、等待状态SW空闲周期=连续的SI状态: 检测CS以便接受CPU编程 检测DREQ以便向CPU申请总线控制权,有效周期 有效周期的第一个状态是S0: 检测到DREQ后,DMAC向CPU发HRQ（HOLD）请求,进入过渡状态.等待CPU应答. 在CPU的回答信号HLDA到达后，823
12、7A进入DMA有效周期。,S1：传送地址允许信号，以便锁存A15-A8S1是只在有地址的低8位向高8位进位或借位时才出现的状态周期，也就是当需要对地址锁存器中的A8A15的内容进行更新时，才去执行S1状态周期，否则，省去S1.可见，每256次传送中只有一个DMA周期中有S1。,S2：输出16位RAM地址和发DACK信号寻址I/O设备 高8位地址由数据线DB0-DB7输出，发ADSTB,其下降沿将A8-A15锁存，低8位地址由地址线A0-A7输出。 另外，S2状态周期还向申请DMA传送的外设发出请求回答信号ACK，以寻址IO设备，为数据传送作好准备。随后发读写命令。,S3：读周期 DMA读：MEMR* DMA写：IOR*,S4: 发出IOW(DMA读)或MEMW(DMA写)命令。把读周期之后保持在数据线DB0DB7上的数据字节写到RAM或IO接口，到此，完成了一个字节的DMA传送。 测试8237A的传送方式，若不是块传送也不是请求传送，则立即返回至S2 若全部数据传送完毕，返回SI状态,
