《微机原理与接口技术课件：07 dma控制器8237a》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理与接口技术课件：07 dma控制器8237a（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 DMA控制器概要 2 8237A的编程结构和外部引脚 3 8237A的工作模式和模式寄存器 4 8237A的工作时序 5 8237A的控制寄存器和状态寄存器 6 8237A各寄存器对应的端口地址,目录,1 DMA控制器概述,一、DMA(Direct Memory Access)控制器概念,数据传送三种方式：查询、中断和DMA(直接存储器存取) 查询、中断: 需要累加器中转；修改地址、判断结束软件完成； DMA：不经过累加器；地址修改、判断结束硬件实现； 主要用于高速、大批量数据传送。如磁盘存取、高速数据采集； 以增加硬件的复杂性为代价；DMA传送期间CPU挂起，可能影响中断响应与处理。 不
2、适用于小系统、速度要求不高、数据不大的系统。,1 DMA控制器概述,一、DMA控制器概念：,DMA(Direct Memory Access):直接存储器存取技术，是一种不需要CPU干预也不需要软件介入的高速数据传送方式。 CPU只是启动DMA过程，但是不干预这一过程，整个DMA过程是由硬件自动完成的，也不需要软件的介入。 在DMA控制器的控制下，可以实现外设到和内存，内存到内存的数据传输。,无需CPU指令,1 DMA控制器概述,二、DMA控制器工作过程：,DMA控制器的工作过程分为四个阶段，分别是： 申请阶段 响应阶段 数据传送阶段 传送结束阶段。,1 DMA控制器概述,二、DMA控制器工作
3、过程-申请阶段,1.外设向DMAC发出DMA请求信号DREQ（DMA Request）； 2. DMAC向CPU发总线请求信号HRQ(Hold Request)。,1 DMA控制器概述,二、DMA控制器工作过程-响应阶段,1. CPU向DMA发总线保持回答信号HLDA。 状态: CPU让出总线,DMAC为主控者。,1 DMA控制器概述,二、DMA控制器工作过程-数据传送阶段,1. DMAC向外设发DMA请求回答信号DMACK，选中外设。 2. 并通过AB选中内存单元 3. 通过DB将数据从源端传送到目的端。,1 DMA控制器概述,二、DMA控制器工作过程-传送结束阶段,1.数据传送完毕，DMA
4、C向外设传送“过程结束”信号EOP。 2. DMAC向CPU交回总线，CPU重新获得总线的控制权。,1 DMA控制器概述,几种常见DMAC,2 8237A的编程结构和外部引脚,一、8237A的主要特点：,（1）一个芯片中有4个独立的DMA通道。 （2）可以实现内存与外设，内存与内存的数据传输。 （3）每一个通道的DMA请求都可以被允许或禁止。 （4）每个通道的DMA请求有不同的优先级，即可以是 固定优先级，也可以是循环优先级。 （5）每个通道一次传送的最大字节数为64KB。 （6）8237A提供4种传送方式：单字节传送方式、数据块 传送方式、请求传送方式和级连传送方式。,二、8237A的编程结
5、构图(1)：,2.1 8237A的编程结构,2.1 8237A的外部引脚,三、8237A的外部引脚-引脚图：,8237A是有40个引脚的双列直插式芯片。 40个引脚分成两组：一组与CPU的连接；一组与I/O接口的连接。,2.1 8237A的外部引脚,三、8237A的外部引脚：,1.DREQ0-DREQ3：(DMA Request)DMA请求信号。由外设输入，信号极性可编程决定 2.HRQ(Hold Request) ：总线请求信号。输出，高电平有效。 8237A向CPU请求使用总线。 3.HLDA(Hold Acknowledge)：总线响应信 号。输入，高电平有效。CPU对 HRQ的回答，表
6、示已让出总线控制权。 4.DACK0-DACK3：（DMA Acknowledge）DMA应答信号。DMAC向外设输出，信号极性可编程决定。,2.1 8237A的外部引脚,三、8237A的外部引脚：,5.A3-A0：(Adress)地址信号。双向，DMAC控制总线时，输出16位地址中的A3-A0。CPU控制总线时，输入，选中某个寄存器。 6.A7-A4：(Adress)地址信号。输出16位地址中的A7-A4(访问存储器)用。 7.DB7-DB0:(Data Bus)数据/地址复用线。双向，8 位数据线，传送CPU的控制命令，和内部寄存器的内容。作为地址高8位锁存。,2.1 8237A的外部引脚
7、,三、8237A的外部引脚：,8. IOR:(I/O Read)I/O读信号。三态双向， 低电平有效。作主模块时：输出， 给I/O设备发读命令。作从模块时： 输入，接收来自CPU的读命令。 9.IOW:(I/O Write)I/O写信号。三态双 向，低电平有效。作主模块时：输 出，给I/O设备发写命令。作从模块 时：输入，接收来自CPU的写命令 10.MEMR:(Memory Read)存储器读命 令。输出，低电平有效。 11.MEMW:(Memory Write)存储器写命 令。输出，低电平有效。,2.1 8237A的外部引脚,三、8237A的外部引脚：,12. CLK:(clock )时钟
8、信号。输入， 8237A：最高3MHZ. 8237A-5:最高5MHZ. 13. CS：（Chip Slected）片选信号。输 入，低电平有效。 14. RESET:复位信号。输入，高电平有 效。8237内部寄存器清0,屏蔽寄 存器置1，8237A处于状态，允许 CPU访问。 15.READY：就绪信号。输入，低速设备 可通过给此引脚加低电平来延长 总线周期。,2.1 8237A的外部引脚,三、8237A的外部引脚：,16. AEN:（Adress Enable）地址允许信号。输出，高电平有效。AEN=1时，8237A控制器输出的存储器单元地址送上系统地址总线，禁止其他总线控制设备使用总线。
9、在DMA传送过程中，AEN信号一直有效。 17. ADSTB：（Adress Strobe）地址选通 信号。输出，低电平有效。表示DB7-DB0输出的是高8位地址。利用该信号将这8位地址送入片外地址锁存器。 18. EOP：（End of Process）传输过程结束信号，双向，低电平有效。 输出：通过外设DMA传送结束。 输入：强迫8237结束DMA操作。,2 8237A的编程结构和外部引脚,二、8237A的外部引脚-与外部的连接图：,要求: 每发生一次DMA请求，就从接口电路74LS244向内存传送一个字节数据。,那对于20位地址线8237如何处理？,在8086/88系统中，系统的寻址范围
10、是1MB，地址线有20条，即A0A19。为了能够在8086/88系统中使用8237来实现DMA，需要用硬件提供一组4位的页寄存器。 通道0、1、2、3各有一个4位的页寄存器。在进行DMA传送之前，这些页寄存器可利用I/O地址来装入和读出。当进行DMA传送时，DMAC将A0A15放在系统总线上，同时页寄存器把A16A19也放在系统总线上，形成A0A19这20位地址信号实现DMA传送。其地址产生如图所示。,8237,暂存器,内存,内存,A0A15,MEMW,MEMR,D0D7,内存到内存的传输,D0D7,DMA如何实现内存到内存的数据传输？,3 8237A的工作方式,8237A的工作状态 8237
11、A的工作模式 8237A的传送类型 8237A的优先级,一、8237A的工作状态,1.主模块：接管并取得总线控制权，取代CPU而成为系统的 主控者。DMAC通过三总线向M或I/O发出地址码及 读/写信号，以控制M和I/O设备之间的数据传送。 2.从模块：未取得总线控制时，同于其他 I/O设备，受CPU 的控制。这时，CPU对DMAC进行初始化操作或从 DMAC读取状态信息。,3 8237A的工作方式,二、8237A工作模式（1）,1.单字节传输模式：在单字节传输方式下，DMA控制器每次请求总线只传送一个字节数据，传送完后即释放总线控制权。 2.块传输模式:指DMA控制器每次请求总线连续传送一个
12、数据块，待整个数据块全部传送完成后再释放总线控制权。 由DREQ启动连续地传送数据，直到字节数寄存器从0减 到FFFFH终止计数，或由外部输入有效信号终结DMA传送 DREQ只需维持有效到DACK有效,3 8237A的工作方式,二、8237A工作模式（续）,3.请求传输模式:此方式与块传输方式基本类似，不同的是每传输完一个字节，DMA控制器都要检测由I/O接口发来的DMA请求信号DREQ是否仍然有效，如果该信号仍有效，则继续进行DMA传输；否则，就暂停传输，交还总线控制权给CPU，直至DMA请求信号再次变为有效，数据块传输则从刚才暂停的那一点继续进行下去。,3 8237A的工作方式,二、823
13、7A工作模式（续）,4.级联传输模式:在系统中有多片8237A，构成主从式DMA系统。级联的办法是把从片的HRQ端与主片的DREQ端联。,3 8237A的工作方式,返回,三、8237A操作类型,1.DMA读：,3.DMA校验:这是一种伪传输，实际上是校验8237A芯片内部的读写信号，在这种传输中，8237A芯片如同DMA读和DMA写一样，产生地址及响应信号，但禁止实际传输。,2.DMA写：,内存 I/O ;MEMR 和IOW,3 8237A的工作方式,四、8237A的优先级,1.固定优先级：四通道优先级固定，通道1最高，通道3最低。即：DREQ0-DREQ3 2.循环优先级：优先级相同。当某一
14、通道被响应且服务后，它就被指定为最你优先级，下一通道就为最高优先级。,注意：DMA禁止嵌套，优先级排除只在DMA响应前有效，DMA响应后无效。,3 8237A的工作方式,5 8237A的寄存器,-模式寄存器,5 8237A的寄存器,5 8237A的寄存器,-请求寄存器,5 8237A的寄存器,-屏蔽寄存器,8237A每个通道有一位“屏蔽位”，当其通道的“屏蔽位”置1时，则外部对应的DREQ信号被屏蔽，不予响应，从而禁止了该通道的DMA操作。 四个通道的“屏蔽位”构成一个4位的屏蔽寄存器。 有两种屏蔽命令字格式， 单独对某一个通道的屏蔽位进行置位或复位，； 另一种是可以同时设定四个通道的屏蔽位，
15、也称综合屏蔽命令字。,5 8237A的寄存器,-屏蔽寄存器,控制外设硬件DMA请求是否被响应（为0允许），各个通道互相独立。3种方法： 单通道屏蔽字只对一个DMA通道屏蔽位进行设置 主屏蔽字对4个DMA通道屏蔽位同时进行设置 清屏蔽寄存器命令使4个屏蔽位都清零（允许） 复位使4个通道全置于屏蔽状态 当一个通道的DMA过程结束，则这一通道的屏蔽位置位后，必须再次编程为允许，才能进行下次DMA传送。,5 8237A的寄存器,-屏蔽寄存器,5 8237A的寄存器,5 8237A的寄存器,DMA控制器8237,控制寄存器格式和有关问题：,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,D0：为1则为内
16、存到内存的传送。此时通道0用于存放源地址，通道1用于存放目的地址及计数值。,DMA控制器8237,D0D7,38,8237,暂存器,内存,内存,A0A15,MEMW,MEMR,D0D7,内存到内存的传输,5 8237A的寄存器,主菜单,6 8237A的编程,8237A的编程通常可按如下步骤进行。 输出清除命令，使8237A进入初始状态； 将DMA传送的存贮器起始地址写入基地址和当前地址寄存器； 将要传送的字节数写入基字节寄存器和当前字节计数器； 写模式寄存器，规定8237A的工作方式等； 写控制寄存器，规定各通道优先级及DREQ、DACK的有效电平等； 写屏蔽寄存器，规定开放和屏蔽的通道； 写请求寄存器，发DMA请求命令(内存到内存)。,编程备用：8237A的寄存器,-模式寄存器,编程备用： 8237A的寄存器,主菜单,-控制寄
