微型計算機原理與接口技術（第二版）第9章DMA技術及DMA控制器

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微型計算機原理與接口技術,中國水利水電出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,微型計算機原理與接口技術第二版,第,9,章,DMA,技術及,DMA,控制器,9.1 直接存儲器存取DMA技術概述,9.2 可編程DMA控制器8237A,9.3 DMA技術在微型計算機系統(tǒng)中的應用,習題與思考,學習目標,9.1 直接存儲器存取DMA技術概述,9.1.1 DMA控制器的根本功能,9.1.2 DMA控制器的一般結構,9.1.3 DMA控制器的工作方式,9.1.4 DMA操作過程,9.1.1 DMA控制器的根本功能,能,接受,CPU,的編程，以便進行功能設,定,能,接收,I/O,接口的,DMA,請求，并向,CPU,發(fā)出總線請求信號，請求總線控制,權CPU,響應總線請求之后，,DMAC,能接管總線的控制，進入,DMA,傳送過,程能,實現有效的尋址，即能輸出地址信息并在數據傳送過程中自動修改地址指,針能,向內存儲器和,I/O,接口發(fā)出相應的讀,/,寫控制信,號能,控制傳送數據的字節(jié)數，判定,DMA,傳送是否結,束。

DMA,結束,時能釋,放總線，恢復,CPU,對總線的控,制存儲器,DMA,通道,I/O,接口,高速,I/O,設備,DMAC,9.1.2 DMA,控制器的一般結構,存儲器,CPU,I/O,接口,I/O,外設,總線請求,總線響應,DMA,結束信號,總線,接口,總線,控制,邏輯,控制寄存器,狀態(tài)寄存器,地址寄存器,字節(jié)計數器,DMA,請求,DMA,響應,9.1.3 DMA,控制器的工作方式,每,次,DMA,操作只傳送一個字,節(jié)每,次,DMA,操作連續(xù)傳送一組數,據類,似于塊傳送方式，只是當外設發(fā)來的,DREQ,無效時暫停,DMA,操作，有效時繼,續(xù)這,種方式可以擴展系統(tǒng)中的,DMA,通道數,量1單字節(jié)傳送方式,2塊傳送方式組傳送方式,3請求傳送方式,4級聯(lián)傳送方式,9.1.3 DMA,控制器的工作方式,每,次,DMA,操作只傳送一個字,節(jié)每,次,DMA,操作連續(xù)傳送一組數,據類,似于塊傳送方式，只是當外設發(fā)來的,DREQ,無效時暫停,DMA,操作，有效時繼,續(xù)這,種方式可以擴展系統(tǒng)中的,DMA,通道數,量1,）,單字節(jié)傳送,方,式,（,2,）,塊傳送,方式,（組傳送方式）,（,3,）,請求傳送,方,式,（,4,）,級聯(lián)傳送,方,式,HLDA,HOLD,CPU,HRQ,HLDA,DREQ,DACK,DREQ,DACK,一級,DMAC,HRQ,HLDA,DREQ,DACK,DREQ,DACK,二級,DMAC,HRQ,HLDA,DREQ,DACK,DREQ,DACK,二級,DMAC,I/O,接口,I/O,接口,I/O,接口,I/O,接口,9.1.4 DMA,操作過程,CPU,對,DMAC,初始化,，,送入存儲,器起,始地,址,、,數據,塊,長度。

從,I/O,接口向,DMAC,發(fā)出,DMA,請求信號,DREQ,DMAC,向,CPU,發(fā)出總線請求,HRQ,CP,U,結束,現行總,線周期,后向,DMAC,回送總線響應信號,HLDA,CPU,讓,出,控,制總線、地址總線、數據總,線，,由,DMAC,控制DMAC,向外部設備發(fā)出,DMA,響應信號,DACK,進,行,DMA,傳,送,：,DMAC,向,I/O,接口發(fā)出,讀,信號,，數,據讀,到,DB,上,，通,過,AB,發(fā),送存儲器地址，通,過,CB,向,存,儲,器,發(fā)出,寫,信號,，,DB,上,的數據寫入指定的存儲器單元DMAC,修改內部地址寄存,器,+1,或,-1,，,字節(jié)計數,器,-1重,復,第,7,、,8,步,，直至設定的字節(jié)數傳送完畢DMAC,撤,消,HRQ,信號,，,釋放總線，,CPU,重新控制總線以數據由外部設備向存儲器輸入為例,9.2,可編程,DMA,控制器,8237A,9.2.1 8237A,的主要,特性,9.2.2 8237A,的內部,結構,9.2.3 8237A,的引腳,功能,9.2.4 8237A,的操作,方式,9.2.5 8237A,的編程,9.2.1 8237A,的主要特性,9.2.2 8237A,的內部結構,9.2.2 8237A,的內部結構,1時序與控制邏輯,2優(yōu)先級編碼及控制邏輯,3命令控制邏輯,4數據和地址緩沖器組,5內部存放器組,8237A,從,態(tài),時受,CPU,的控制，時序與控制邏輯電路接受系統(tǒng)送來的時鐘、復位、片選和讀,/,寫控制等信號，完成相應的內部控制操,作,。

8237A,主態(tài)時，向,存儲器或,I/O,接口發(fā)出讀,/,寫等各種控制信,號,根據CPU對8237A初始化時的設置要求，對同時提出DMA請求的多個通道進行優(yōu)先級次序裁決，以確定優(yōu)先級最高的通道優(yōu)先級高的設備在效勞時，其他低級別的通道請求均被禁止，直至高優(yōu)先級通道的效勞結束8237A從態(tài)時，DB7DB0用于傳輸CPU要對其讀/寫的數據信息，主態(tài)時用于向存儲器送出高位地址引腳A7A4、A3A0為地址線，在主態(tài)時用于向存儲器送出低位地址，從態(tài)時CPU通過A3A0引腳對8237A進行內部存放器選擇8237A內部有4個DMA通道，每個通道各有一個16位的基地址存放器、基字節(jié)計數器、當前地址存放器、當前字節(jié)計數器，及一個6位的工作方式存放器片內還有可編程的命令存放器、屏蔽存放器、請求存放器、狀態(tài)存放器和暫存存放器各1個，不可編程的計數暫存器和地址暫存器各1個名稱,位數,數量,CPU,訪問方式,名稱,位數,數量,CPU,訪問方式,基地址寄存器,16,4,寫,命令寄存器,8,1,寫,基字節(jié)計數器,16,4,寫,工作方式寄存器,6,4,寫,當前地址寄存器,16,4,讀,/,寫,屏蔽寄存器,4,1,寫,當前字節(jié)計數器,16,4,讀,/,寫,請求寄存器,4,1,寫,地址暫存器,16,1,不能訪問,狀態(tài)寄存器,8,1,讀,計數暫存器,16,1,不能訪問,暫存寄存器,8,1,讀,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,IOR,IOW,MEMR,MEMW,NC,READY,HLDA,ADSTB,AEN,HRQ,CS,CLK,RESET,DACK2,DACK3,DREQ3,DREQ2,DREQ1,DREQ0,GND,40,39,38,37,36,35,34,33,32,31,30,29,28,27,26,25,24,23,22,21,A7,A6,A5,A4,EOP,A3,A2,A1,A0,Vcc,DB0,DB1,DB2,DB3,DB4,DACK0,DACK1,DB5,DB6,DB7,8,2,3,7,A,9.2.3 8237A,的引腳功能,DREQ,（來自,I/O,接口）,HLDA,（來自,CPU,）,SI,S0,S1,S2,S3,S4,Sw,SI,單字節(jié)傳送,組傳送,S0,空閑,周,期,有效周期,9.2.4 8237A,的操作方式,1,8237A,的操作周期,從時序上看，8237A可以有2個操作周期：,空閑周期從態(tài),有效周期主態(tài)，有效周期又稱DMA周期,SI,SI,單字節(jié)傳送,組傳送,S0,S0,DREQ,（來自,I/O,接口）,HLDA,（來自,CPU,）,S1,S2,S3,S4,Sw,空閑狀態(tài),請求,應答狀態(tài),數據傳送狀態(tài),9.2.4 8237A,的操作方式,2,8237,工作方式,3,8237,傳送類型,單,字節(jié)傳送方,式,請,求傳送方,式,數,據塊傳送方,式,級,聯(lián)傳送方,式,DMA,讀,：,將數據由存儲器傳送到外設。

DMA,寫,：,將數據由外設傳送到存儲器DMA,校驗,：,一種空操作,，,產生時序、產生地址信號，但不進行傳送，而外設可以利用這樣的時序進行,DMA,校驗9.2.5 8237A,的編程,18237A內部存放器的主要功能及格式,8237A,內部寄存器尋址,4,個通道的屏蔽寄存器,清除,4,個通道的屏蔽位,主清除命令,暫存寄存器,清除先,/,后觸發(fā)器,工作方式寄存器,單通道屏蔽寄存器,請求寄存器,命令寄存器,狀態(tài)寄存器,通道,3,基（當前）字,節(jié)計數器,通道,3,當,前字節(jié)計數器,通道,3,基（當前）地,址寄存器,通道,3,當,前地址寄存器,通道,2,基（當前）字,節(jié)計數器,通道,2,當,前字節(jié)計數器,通,道,2,基（當前）地,址寄存器,通道,2,當,前地址寄存器,通道,1,基,（,當前）字,節(jié)計數器,通道,1,當,前字節(jié)計數器,通道,1,基（當前）地,址寄存器,通道,1,當,前地址寄存器,通道,0,基（當前）字,節(jié)計數器,通道,0,當,前字節(jié)計數器,通道,0,基（當前）地,址寄存器,通道,0,當,前地址寄存器,DMA+1111,DMA+1110,DMA+1101,DMA+1100,DMA+1011,DMA+1010,DMA+1001,DMA+1000,DMA+0111,DMA+0110,DMA+0101,DMA+0100,DMA+0011,DMA+0010,DMA+0001,DMA+0000,A3A2A1A0,1基地址存放器,9.2.5 8237A,的編程,每個通道各有一個16位的基地址存放器，用于存放本通道DMA傳送時的存儲器起始單元地址，在8237A初始化時由CPU寫入。

2當前地址存放器,在初始化編程時，CPU向基地址存放器寫入的內容，同時也被寫入當前地址存放器每次DMA傳送后，當前地址存放器內容自動增1或減1，以指向相鄰的下一個存儲單元該存放器內容可被CPU隨時讀出3基字節(jié)計數器,9.2.5 8237A,的編程,每個通道各有一個,16,位的,基,字節(jié)計數器，,用于存放本通道要傳送的數據,量,，,在,初始,化時,由,CPU,寫,入,編,程寫入的字節(jié)數比實際要傳送的字節(jié)數少,1,4當前字節(jié)計數器,用于存放本通道DMA傳送時待傳送的剩余字節(jié)數初始化編程時，CPU向基字節(jié)計數器和當前字節(jié)計數器同時寫入相同的初始值每次DMA方式傳送一個字節(jié)后，當前字節(jié)計數器自動減1，當其內容最后一次從0減到0FFFFH時，將產生終止計數的脈沖輸出該存放器可被CPU隨時讀出5暫存存放器,9.2.5 8237A,的編程,暫存存放器為8位，僅在存儲器至存儲器之間DMA傳送時使用，傳送操作時用來暫時存放從源地址單元讀出的數據6地址暫存器和計數暫存器,地址暫存器用于暫時存放當前存儲器單元地,址,計,數暫存器用于暫時存放當前計數值,CPU,不與二者,發(fā),生關,系,，不對二者讀,/,寫,7狀態(tài)存放器,9.2.5 8237A,的編程,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,1,通道,0,計數結束,1,通道,1,計數結束,1,通道,2,計數結束,1,通道,3,計數結束,1,通道,0,有請求,1,通道,1,有請求,1,通道,2,有,請求,1,通道,3,有,請求,8命令存放器,9.2.5 8237A,的編程,0 DACK,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,擴展寫,0,固,定優(yōu)先級,1,循環(huán),優(yōu),先級,0,禁止,內,存到,內,存?zhèn)?送,0,不,保持通道,0,源地址不變,1,允許內,存到,內,存?zhèn)?送,1,保,持通道,0,源地址不變,0,允,許,8237A,工作,1,禁止,8237A,工作,0,普,通,時序,1,壓縮時序,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,9工作方式存放器,9.2.5 8237A,的編程,工作方式,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,地址,修改,通道選擇,傳送類型,00,請求傳送方式,01,單字節(jié)傳送方式,10,塊傳送方式,11,級聯(lián)方式,00,通道,0,01,通,道,1,10,通,道,2,11,通,道,3,自動,預置,00 DMA,校驗,01 DMA,寫,10 DMA,讀,。

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