微机原理与接口第11章dma接口.ppt
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1、微机原理与接口技术微机原理与接口技术辅助教学电子课件辅助教学电子课件易凡易凡第十一章DMA接口第第1111章章 DMADMA控制接口控制接口教学重点教学重点 8237A8237A的工作方式的工作方式 8237A8237A寄存器组的作用寄存器组的作用 8237A8237A寄存器组的编程寄存器组的编程11.1 DMA11.1 DMA控制器控制器8237A8237A每个每个每个每个8237A8237A8237A8237A芯片有芯片有芯片有芯片有4 4 4 4个个个个DMADMADMADMA通道,就是有通道,就是有通道,就是有通道,就是有4 4 4 4个个个个DMADMADMADMA控制器控制器控制器
2、控制器每个每个每个每个DMADMADMADMA通道具有不同的优先权通道具有不同的优先权通道具有不同的优先权通道具有不同的优先权每个每个每个每个DMADMADMADMA通道可以分别允许和禁止通道可以分别允许和禁止通道可以分别允许和禁止通道可以分别允许和禁止每个每个每个每个DMADMADMADMA通道有通道有通道有通道有4 4 4 4种工作方式种工作方式种工作方式种工作方式一次传送的最大长度可达一次传送的最大长度可达一次传送的最大长度可达一次传送的最大长度可达64KB64KB64KB64KB多个多个多个多个8237A8237A8237A8237A芯片可以级连,扩展通道数芯片可以级连,扩展通道数芯片
3、可以级连,扩展通道数芯片可以级连,扩展通道数11.1.1 8237A11.1.1 8237A的内部结构和引脚的内部结构和引脚内部结构和外部引脚都相对比较复杂内部结构和外部引脚都相对比较复杂内部主要由两类寄存器组成内部主要由两类寄存器组成n n通道寄存器通道寄存器n n控制和状态寄存器控制和状态寄存器1.1.请求与响应信号请求与响应信号DREQDREQDREQDREQ0 0 0 0DREQDREQDREQDREQ3 3 3 3:DMADMADMADMA通道请求。当外设需要请求通道请求。当外设需要请求通道请求。当外设需要请求通道请求。当外设需要请求DMADMADMADMA服服服服务时,将务时,将务
4、时,将务时,将DREQDREQDREQDREQ信号置成有效电平,并要保持到产生响应信号置成有效电平,并要保持到产生响应信号置成有效电平,并要保持到产生响应信号置成有效电平,并要保持到产生响应信号。信号。信号。信号。HRQHRQHRQHRQ:总线请求。总线请求。总线请求。总线请求。8237A8237A8237A8237A输出有效的输出有效的输出有效的输出有效的HRQHRQHRQHRQ高电平,向高电平,向高电平,向高电平,向CPUCPUCPUCPU申请使用系统总线。申请使用系统总线。申请使用系统总线。申请使用系统总线。HLDAHLDAHLDAHLDA:总线响应。总线响应。总线响应。总线响应。823
5、7A8237A8237A8237A接受来自接受来自接受来自接受来自CPUCPUCPUCPU的响应信号的响应信号的响应信号的响应信号HLDAHLDAHLDAHLDA,取得了总线的控制权。取得了总线的控制权。取得了总线的控制权。取得了总线的控制权。DACKDACKDACKDACK0 0 0 0DACKDACKDACKDACK3 3 3 3:DMADMADMADMA通道响应。通道响应。通道响应。通道响应。8237A8237A8237A8237A使请求服务的通道使请求服务的通道使请求服务的通道使请求服务的通道产生相应的产生相应的产生相应的产生相应的DMADMADMADMA响应信号。响应信号。响应信号。
6、响应信号。2.DMA2.DMA传送控制信号传送控制信号A A A A0 0 0 0A A A A7 7 7 7:地址线。输出低:地址线。输出低:地址线。输出低:地址线。输出低8 8 8 8位存储器地址位存储器地址位存储器地址位存储器地址DBDBDBDB0 0 0 0DBDBDBDB7 7 7 7:数据线。输出高:数据线。输出高:数据线。输出高:数据线。输出高8 8 8 8位存储器地址;存贮器与存位存储器地址;存贮器与存位存储器地址;存贮器与存位存储器地址;存贮器与存贮器的传送期间,用于数据传送。贮器的传送期间,用于数据传送。贮器的传送期间,用于数据传送。贮器的传送期间,用于数据传送。ADSTB
7、ADSTBADSTBADSTB:地址选通。:地址选通。:地址选通。:地址选通。DMADMADMADMA传送开始时,输出高有效,把在传送开始时,输出高有效,把在传送开始时,输出高有效,把在传送开始时,输出高有效,把在DBDBDBDB0 0 0 0DBDBDBDB7 7 7 7上输出的高上输出的高上输出的高上输出的高8 8 8 8位地址锁存在外部锁存器中。位地址锁存在外部锁存器中。位地址锁存在外部锁存器中。位地址锁存在外部锁存器中。AENAENAENAEN:地址允许。输出高有效,将锁存的高:地址允许。输出高有效,将锁存的高:地址允许。输出高有效,将锁存的高:地址允许。输出高有效,将锁存的高8 8
8、8 8位地址送入位地址送入位地址送入位地址送入系统总线,与芯片此时输出的低系统总线,与芯片此时输出的低系统总线,与芯片此时输出的低系统总线,与芯片此时输出的低8 8 8 8位地址组成位地址组成位地址组成位地址组成16161616位存储器位存储器位存储器位存储器地址。地址。地址。地址。2.DMA2.DMA传送控制信号(续)传送控制信号(续)MEMR*MEMR*MEMR*MEMR*:存储器读。有效将数据从存储器读出:存储器读。有效将数据从存储器读出:存储器读。有效将数据从存储器读出:存储器读。有效将数据从存储器读出MEMW*MEMW*MEMW*MEMW*:存储器写。有效将数据写入存储器:存储器写。
9、有效将数据写入存储器:存储器写。有效将数据写入存储器:存储器写。有效将数据写入存储器IOR*IOR*IOR*IOR*:I/OI/OI/OI/O读。有效将数据从外设读出读。有效将数据从外设读出读。有效将数据从外设读出读。有效将数据从外设读出IOW*IOW*IOW*IOW*:I/OI/OI/OI/O。有效将数据写入外设。有效将数据写入外设。有效将数据写入外设。有效将数据写入外设READYREADYREADYREADY:准备好。:准备好。:准备好。:准备好。DMADMADMADMA传送的传送的传送的传送的S S S S3 3 3 3下降沿检测到为低时,插下降沿检测到为低时,插下降沿检测到为低时,插下
10、降沿检测到为低时,插入等待状态入等待状态入等待状态入等待状态S S S Sw ww w,直到,直到,直到,直到READYREADYREADYREADY为高才进入第为高才进入第为高才进入第为高才进入第4 4 4 4个时钟周期个时钟周期个时钟周期个时钟周期S S S S4 4 4 4。EOP*EOP*EOP*EOP*:过程结束。:过程结束。:过程结束。:过程结束。DMADMADMADMA传送过程结束,输出一个低有效传送过程结束,输出一个低有效传送过程结束,输出一个低有效传送过程结束,输出一个低有效脉冲。外部输入低脉冲信号,则终结脉冲。外部输入低脉冲信号,则终结脉冲。外部输入低脉冲信号,则终结脉冲。
11、外部输入低脉冲信号,则终结DMADMADMADMA传送。传送。传送。传送。3.3.处理器接口信号处理器接口信号DBDBDBDB0 0 0 0DBDBDBDB7 7 7 7:数据线。用于:数据线。用于:数据线。用于:数据线。用于8237A8237A8237A8237A与微处理器进行数据交与微处理器进行数据交与微处理器进行数据交与微处理器进行数据交换。换。换。换。A A A A0 0 0 0A A A A3 3 3 3:地址线。用以选择芯片内部寄存器。:地址线。用以选择芯片内部寄存器。:地址线。用以选择芯片内部寄存器。:地址线。用以选择芯片内部寄存器。CS*CS*CS*CS*:片选。低有效时,微处
12、理器与:片选。低有效时,微处理器与:片选。低有效时,微处理器与:片选。低有效时,微处理器与8237A8237A8237A8237A通过数据线通过数据线通过数据线通过数据线通信,主要完成对通信,主要完成对通信,主要完成对通信,主要完成对8237A8237A8237A8237A的编程。的编程。的编程。的编程。3.3.处理器接口信号(续)处理器接口信号(续)IOR*IOR*IOR*IOR*:I/OI/OI/OI/O读。读取读。读取读。读取读。读取8237A8237A8237A8237A内部寄存器。内部寄存器。内部寄存器。内部寄存器。IOW*IOW*IOW*IOW*:I/OI/OI/OI/O写。写入写
13、。写入写。写入写。写入8237A8237A8237A8237A内部寄存器。内部寄存器。内部寄存器。内部寄存器。CLKCLKCLKCLK:时钟。控制芯片内部操作和数据传输。:时钟。控制芯片内部操作和数据传输。:时钟。控制芯片内部操作和数据传输。:时钟。控制芯片内部操作和数据传输。RESETRESETRESETRESET:复位。使:复位。使:复位。使:复位。使8237A8237A8237A8237A处于初始状态。处于初始状态。处于初始状态。处于初始状态。4.8237A4.8237A的两种工作状态的两种工作状态8237A8237A8237A8237A具有两种工作状态具有两种工作状态具有两种工作状态具
14、有两种工作状态空闲周期:空闲周期:空闲周期:空闲周期:作为接口电路,受作为接口电路,受作为接口电路,受作为接口电路,受CPUCPUCPUCPU控制的工作状态控制的工作状态控制的工作状态控制的工作状态有效周期:有效周期:有效周期:有效周期:作为作为作为作为DMACDMACDMACDMAC控制控制控制控制DMADMADMADMA传送的工作状态传送的工作状态传送的工作状态传送的工作状态于是,引脚分成两种作用于是,引脚分成两种作用8237A8237A引脚的两种作用引脚的两种作用与与CPUCPU连接连接(空闲周期)的引脚(空闲周期)的引脚与外设连接与外设连接(有效周期)的引脚(有效周期)的引脚CLKCL
15、K、RESETRESETA A0 0A A3 3、CS*CS*DBDB0 0DBDB7 7IOR*IOR*、IOW*IOW*HRQHRQ、HLDAHLDAAENAEN、ADSTBADSTB、READYREADY、EOP*EOP*A A0 0A A7 7、DBDB0 0DBDB7 7IOR*IOR*、IOW*IOW*MEMR*MEMR*、MEMW*MEMW*DREQDREQ0 0DREQDREQ3 3、DACKDACK0 0DACKDACK3 311.1.2 8237A11.1.2 8237A的工作时序的工作时序 空闲周期空闲周期8237A8237A8237A8237A的任一通道都没有的任一通道
16、都没有的任一通道都没有的任一通道都没有DMADMADMADMA请求时请求时请求时请求时8237A8237A8237A8237A由微处由微处由微处由微处理器控制作为一个接口芯片理器控制作为一个接口芯片理器控制作为一个接口芯片理器控制作为一个接口芯片CPUCPUCPUCPU可对可对可对可对8237A8237A8237A8237A编程,或从编程,或从编程,或从编程,或从8237A8237A8237A8237A读取状态读取状态读取状态读取状态8237A8237A8237A8237A采样采样采样采样CS*CS*CS*CS*选片信号,该信号有效,选片信号,该信号有效,选片信号,该信号有效,选片信号,该信号
17、有效,CPUCPUCPUCPU就要就要就要就要对对对对8237A8237A8237A8237A进行读进行读进行读进行读/写操作写操作写操作写操作8237A8237A8237A8237A同时还采样通道的请求输入信号同时还采样通道的请求输入信号同时还采样通道的请求输入信号同时还采样通道的请求输入信号DREQDREQDREQDREQ,若,若,若,若该信号有效,就进入有效周期该信号有效,就进入有效周期该信号有效,就进入有效周期该信号有效,就进入有效周期11.1.2 8237A11.1.2 8237A的工作时序的工作时序 有效周期有效周期8237A8237A8237A8237A采样到外设有采样到外设有采
18、样到外设有采样到外设有DMADMADMADMA请求,就脱离空闲周期进请求,就脱离空闲周期进请求,就脱离空闲周期进请求,就脱离空闲周期进入有效周期入有效周期入有效周期入有效周期8237A8237A8237A8237A作为系统的主控芯片,控制作为系统的主控芯片,控制作为系统的主控芯片,控制作为系统的主控芯片,控制DMADMADMADMA传送操作传送操作传送操作传送操作DMADMADMADMA传送借用系统总线完成,其控制信号以及工传送借用系统总线完成,其控制信号以及工传送借用系统总线完成,其控制信号以及工传送借用系统总线完成,其控制信号以及工作时序类似作时序类似作时序类似作时序类似CPUCPUCPU
19、CPU总线周期总线周期总线周期总线周期DMA传送时序DB0DB7DACKADSTBHRQDREQCLKS1S0S0SiSiS3S2S4S3S2SiSiS4HLDAAENA0A7 MEMR(IOR)IOW(MEMW)S S1 1状态状态输出输出16位存储器地址位存储器地址AENAEN输出高电平,表示输出高电平,表示DMA传送传送S S2 2状态状态输出输出DMA响应信号和控制信号响应信号和控制信号DMA读:读:MEMR*和和IOW*有效有效DMA写:写:IOR*和和MEMW*有效有效S S3 3和和Sw w状状态态检检测测数数据据传传送送是是否否能能够够完完成成,决定是否插入等待状态决定是否插入
20、等待状态SwS S4 4状态状态完成数据传送完成数据传送11.1.3 8237A11.1.3 8237A的工作方式的工作方式DMADMADMADMA传送方式传送方式传送方式传送方式 单字节传送方式单字节传送方式单字节传送方式单字节传送方式 数据块传送方式数据块传送方式数据块传送方式数据块传送方式 请求传送方式请求传送方式请求传送方式请求传送方式 级连方式级连方式级连方式级连方式DMADMADMADMA传送类型传送类型传送类型传送类型 DMA DMA DMA DMA读读读读 DMA DMA DMA DMA写写写写 DMA DMA DMA DMA检验检验检验检验存储器到存储器的传送存储器到存储器的
21、传送存储器到存储器的传送存储器到存储器的传送1.DMA1.DMA传送单字节方式传送单字节方式每次每次每次每次DMADMADMADMA传送时仅传送一个字节传送时仅传送一个字节传送时仅传送一个字节传送时仅传送一个字节传送一个字节之后,字节数寄存器减传送一个字节之后,字节数寄存器减传送一个字节之后,字节数寄存器减传送一个字节之后,字节数寄存器减1 1 1 1,地址寄存,地址寄存,地址寄存,地址寄存器加器加器加器加1 1 1 1或减或减或减或减1 1 1 1,HRQHRQHRQHRQ变为无效变为无效变为无效变为无效8237A8237A8237A8237A释放系统总线,将控制权还给释放系统总线,将控制权
22、还给释放系统总线,将控制权还给释放系统总线,将控制权还给CPUCPUCPUCPU若传送后使字节数从若传送后使字节数从若传送后使字节数从若传送后使字节数从0 0 0 0减到减到减到减到FFFFHFFFFHFFFFHFFFFH,则终结,则终结,则终结,则终结DMADMADMADMA传传传传送或重新初始化送或重新初始化送或重新初始化送或重新初始化特点:特点:特点:特点:n n一次传送一个字节,效率略低一次传送一个字节,效率略低一次传送一个字节,效率略低一次传送一个字节,效率略低n nDMADMADMADMA传送之间传送之间传送之间传送之间CPUCPUCPUCPU有机会重新获取总线控制权有机会重新获取
23、总线控制权有机会重新获取总线控制权有机会重新获取总线控制权1.DMA1.DMA传送数据块方式传送数据块方式由由由由DREQDREQDREQDREQ启动就连续地传送数据,直到字节数寄存启动就连续地传送数据,直到字节数寄存启动就连续地传送数据,直到字节数寄存启动就连续地传送数据,直到字节数寄存器从器从器从器从0 0 0 0减到减到减到减到FFFFHFFFFHFFFFHFFFFH终止计数,或由外部输入有效信终止计数,或由外部输入有效信终止计数,或由外部输入有效信终止计数,或由外部输入有效信号终结号终结号终结号终结DMADMADMADMA传送传送传送传送DREQDREQDREQDREQ只需维持有效到只
24、需维持有效到只需维持有效到只需维持有效到DACKDACKDACKDACK有效有效有效有效特点:特点:特点:特点:n n一次请求传送一个数据块,效率高一次请求传送一个数据块,效率高一次请求传送一个数据块,效率高一次请求传送一个数据块,效率高n n整个整个整个整个DMADMADMADMA传送期间传送期间传送期间传送期间CPUCPUCPUCPU长时间无法控制总线(无法响应长时间无法控制总线(无法响应长时间无法控制总线(无法响应长时间无法控制总线(无法响应其他其他其他其他DMADMADMADMA请求、无法处理中断等)请求、无法处理中断等)请求、无法处理中断等)请求、无法处理中断等)1.DMA1.DMA
25、传送请求方式传送请求方式DREQDREQDREQDREQ信号有效就连续传送数据信号有效就连续传送数据信号有效就连续传送数据信号有效就连续传送数据DREQDREQDREQDREQ信号无效,信号无效,信号无效,信号无效,DMADMADMADMA传送被暂时中止,传送被暂时中止,传送被暂时中止,传送被暂时中止,8237A8237A8237A8237A释释释释放总线,放总线,放总线,放总线,CPUCPUCPUCPU可继续操作可继续操作可继续操作可继续操作DMADMADMADMA通道的地址和字节数的中间值仍被保持通道的地址和字节数的中间值仍被保持通道的地址和字节数的中间值仍被保持通道的地址和字节数的中间值
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