微机技术第10章DMA控制接口.ppt
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1、第第 10 10 章章第第1010章章 DMA DMA控制接口控制接口教学重点n 8237A的工作方式的工作方式n 8237A寄存器组的作用寄存器组的作用n 8237A寄存器组的编程寄存器组的编程注意复习第注意复习第6.56.5节节10.1 DMA控制器8237An每每个个8237A芯芯片片有有4个个DMA通通道道,就就是是有有4个个DMA控制器控制器n每个每个DMA通道具有不同的优先权通道具有不同的优先权n每个每个DMA通道可以分别允许和禁止通道可以分别允许和禁止n每个每个DMA通道有通道有4种工作方式种工作方式n一次传送的最大长度可达一次传送的最大长度可达64KBn多个多个8237A芯片可
2、以级连,扩展通道数芯片可以级连,扩展通道数10.1.1 8237A的内部结构和引脚n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n应用观点,内部主要由两类寄存器组成应用观点,内部主要由两类寄存器组成n通道寄存器通道寄存器n控制和状态寄存器控制和状态寄存器首先分类展开外部引脚首先分类展开外部引脚1.请求与响应信号nDREQ0DREQ3:DMA通通道道请请求求。当当外外设设需需要要请请求求DMA服服务务时时,将将DREQ信信号号置置成成有有效效电电平,并要保持到产生响应信号。平,并要保持到产生响应信号。nHRQ:总总线线请请求求。8237A输输出出有有效效的的HRQ高高电平,向
3、电平,向CPU申请使用系统总线。申请使用系统总线。nHLDA:总总线线响响应应。8237A接接受受来来自自CPU的的响响应信号应信号HLDA,取得了总线的控制权。,取得了总线的控制权。nDACK0DACK3:DMA通通道道响响应应。8237A使请求服务的通道产生相应的使请求服务的通道产生相应的DMA响应信号。响应信号。2.DMA传送控制信号nA0A7:地址线。输出低:地址线。输出低8位存储器地址。位存储器地址。nDB0DB7:数数据据线线。输输出出高高8位位存存储储器器地地址址;存贮器与存贮器的传送期间,用于数据传送。存贮器与存贮器的传送期间,用于数据传送。nADSTB:地地址址选选通通。DM
4、A传传送送开开始始时时,输输出出高高有有效效,把把在在DB0DB7上上输输出出的的高高8位位地地址址锁锁存存在外部锁存器中。在外部锁存器中。nAEN:地地址址允允许许。输输出出高高有有效效,将将锁锁存存的的高高8位位地地址址送送入入系系统统总总线线,与与芯芯片片此此时时输输出出的的低低8位位地地址组成址组成16位存储器地址。位存储器地址。2.DMA传送控制信号(续)nMEMR*: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nMEMW*: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nIOR*:I/O读。有效将数据从外设读出读。有效将数据从外设读出nIOW*:
5、I/O写写。有效将数据写入外设有效将数据写入外设nREADY:准准备备好好。DMA传传送送的的S3下下降降沿沿检检测测到到为为低低时时,插插入入等等待待状状态态Sw,直直到到READY为为高才进入第高才进入第4个时钟周期个时钟周期S4。nEOP*:过过程程结结束束。DMA传传送送过过程程结结束束,输输出出一一个个低低有有效效脉脉冲冲。外外部部输输入入低低脉脉冲冲信信号号,则则终终结结DMA传送。传送。3.处理器接口信号nDB0DB7:数数据据线线。用用于于8237A与与微微处处理理器进行数据交换。器进行数据交换。nA0A3: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。nC
6、S*:片片选选。低低有有效效时时,微微处处理理器器与与8237A通通过数据线通信,主要完成对过数据线通信,主要完成对8237A的编程。的编程。nIOR*:I/O读。读取读。读取8237A内部寄存器。内部寄存器。nIOW*:I/O写。写入写。写入8237A内部寄存器。内部寄存器。nCLK: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。nRESET:复位。使复位。使8237A处于初始状态。处于初始状态。8237A的两种工作状态n8237A具有两种工作状态具有两种工作状态n空闲周期空闲周期:作为接口电路,受作为接口电路,受CPU控制的工作状态控制的工作状态n有效周期有效周期:作
7、为作为DMAC控制控制DMA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8237A引脚的两种作用与与CPU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CLK、RESETA0A3、CS*、DB0DB7IOR*、IOW*HRQ、HLDAAEN、ADSTB、READY、EOP*A0A7、DB0DB7IOR*、IOW*、MEMR*、MEMW*DREQ0DREQ3、DACK0DACK310.1.2 8237A的工作时序空闲周期n8237A的任一通道都没有的任一通道都没有DMA请求时请求时n8237A由微处理器控制作为一个
8、接口芯片由微处理器控制作为一个接口芯片nCPU可可对对8237A编程,或从编程,或从8237A读取状态读取状态n8237A采采样样CS*选选片片信信号号,该该信信号号有有效效,CPU就就要对要对8237A进行读进行读/写操作写操作n8237A还还采采样样通通道道的的请请求求输输入入信信号号DREQ,该信号有效,就进入有效周期该信号有效,就进入有效周期进入有效周期进入有效周期10.1.2 8237A的工作时序有效周期n8237A采采样样到到外外设设有有DMA请请求求,就就脱脱离空闲周期进入有效周期离空闲周期进入有效周期n8237A作作为为系系统统的的主主控控芯芯片片,控控制制DMA传送操作传送操
9、作nDMA传传送送借借用用系系统统总总线线完完成成,其其控控制制信信号以及工作时序类似号以及工作时序类似CPU总线周期总线周期进入进入DMADMA传送时序传送时序DMA传送时序DB0DB7DACKADSTBHRQDREQCLKS1S0S0SiSiS3S2S4S3S2SiSiS4HLDAAENA0A7 MEMR(IOR)IOW(MEMW)S1状态状态输出输出16位存储器地址位存储器地址AEN输出高电平,表示输出高电平,表示DMA传送传送S2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S3和和Sw
10、状态状态检测数据传送是否能够完成,检测数据传送是否能够完成,决定是否插入等待状态决定是否插入等待状态SwS4状态状态完成数据传送完成数据传送10.1.3 8237A的工作方式nDMA传送方式传送方式 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 请求传送方式请求传送方式 级连方式级连方式nDMA传送类型传送类型 DMA读读 DMA写写 DMA检验检验n存储器到存储器的传送存储器到存储器的传送1.DMA传送单字节方式n每次每次DMA传送时仅传送一个字节传送时仅传送一个字节n传传送送一一个个字字节节之之后后,字字节节数数寄寄存存器器减减1,地地址址寄存器加寄存器加1或减或减1,HRQ
11、变为无效变为无效n8237A释放系统总线,将控制权还给释放系统总线,将控制权还给CPUn若若传传送送后后使使字字节节数数从从0减减到到FFFFH,则则终终结结DMA传送或重新初始化传送或重新初始化n特点:特点: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nDMA传送之间传送之间CPU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.DMA传送数据块方式n由由DREQ启启动动就就连连续续地地传传送送数数据据,直直到到字字节节数数寄寄存存器器从从0减减到到FFFFH终终止止计计数数,或由外部输入有效信号终结或由外部输入有效信号终结DMA传送传送nDREQ只需维持有效到只需维持有效到DA
12、CK有效有效n特点:特点: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n整整个个DMA传传送送期期间间CPU长长时时间间无无法法控控制制总总线线(无无法法响响应应其其他他DMA请请求求、无无法法处处理理中中断等)断等)1.DMA传送请求方式nDREQ信号有效就连续传送数据信号有效就连续传送数据nDREQ信信号号无无效效,DMA传传送送被被暂暂时时中中止止,8237A释放总线,释放总线,CPU可继续操作可继续操作nDMA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nDREQ信号再次有效,信号再次有效,DMA传送就继续进行传送就继续进行n如如果果字字节节数
13、数寄寄存存器器从从0减减到到FFFFH,或或者者由由外外部送来一个有效的信号,将终止计数部送来一个有效的信号,将终止计数n特点:特点:nDMA操作可由外设利用操作可由外设利用DREQ信号控制传送的过程信号控制传送的过程1.DMA传送级连方式n用于通过多个用于通过多个8237A级连以扩展通道级连以扩展通道n第第二二级级的的HRQ和和HLDA信信号号连连到到第第一一级级某个通道的某个通道的DREQ和和DACK上上n第第二二级级芯芯片片的的优优先先权权等等级级与与所所连连通通道道的的优先权相对应优先权相对应n第第一一级级只只起起优优先先权权网网络络的的作作用用,实实际际的的操作由第二级芯片完成操作由
14、第二级芯片完成n还可由第二级扩展到第三级等还可由第二级扩展到第三级等2.DMA传送类型nDMA读读把数据由存储器传送到外设把数据由存储器传送到外设n由由MEMR*有有效效从从存存储储器器读读出出数数据据,由由IOW*有有效效把这一数据写入外设把这一数据写入外设nDMA写写把外设输入的数据写入存储器把外设输入的数据写入存储器n由由IOR*有有效效从从外外设设输输入入数数据据,由由MEMW*有有效效把把这一数据写入存储器。这一数据写入存储器。nDMA检验检验空操作空操作n8237A不进行任何检验不进行任何检验n外设可以进行外设可以进行DMA校验校验n存储器和存储器和I/O控制线保持无效,不进行传送
15、控制线保持无效,不进行传送3.存储器到存储器的传送n固定使用通道固定使用通道0和通道和通道1n通道通道0的地址寄存器存源区地址的地址寄存器存源区地址n通通道道1的的地地址址寄寄存存器器存存目目的的区区地地址址,通通道道1的的字字节数寄存器存传送的字节数节数寄存器存传送的字节数n传送由设置通道传送由设置通道0的软件请求启动的软件请求启动n每传送一字节需用每传送一字节需用8个时钟周期个时钟周期n前前4个个时时钟钟周周期期用用通通道道0地地址址寄寄存存器器的的地地址址从从源源区区读读数据送入数据送入8237A的临时寄存器的临时寄存器n后后4个个时时钟钟周周期期用用通通道道1地地址址寄寄存存器器的的地
16、地址址把把临临时时寄寄存器中的数据写入目的区存器中的数据写入目的区4.DMA通道的优先权方式n固定优先权方式固定优先权方式优先权固定优先权固定n通通道道0优优先先权权最最高高,通通道道1其其次次,通通道道2再再次次,通道通道3最低最低n循环优先权方式循环优先权方式优先权循环变化优先权循环变化n最最近近一一次次服服务务的的通通道道在在下下次次循循环环中中变变成成最最低低优先权,其他通道依次轮流相应的优先权优先权,其他通道依次轮流相应的优先权DMADMA传送不存在嵌套传送不存在嵌套5.自动初始化方式n每每当当DMA过过程程结结束束信信号号EOP*产产生生时时(不不论论是是内内部部终终止止计计数数还
17、还是是外外部部输输入入该该信号)信号)n用用基基地地址址寄寄存存器器和和基基字字节节数数寄寄存存器器的的内内容容,使使相相应应的的现现行行寄寄存存器器恢恢复复为为初初始始值值,包括恢复屏蔽位、允许包括恢复屏蔽位、允许DMA请求请求n这样就作好了下一次这样就作好了下一次DMA传送的准备传送的准备10.1.4 8237A的寄存器n8237A共共有有10种种内内部部寄寄存存器器,对对它它们们的的操作有时需要配合操作有时需要配合3个软件命令个软件命令n8237A的的“软件命令软件命令”n不需要通过数据总线写入控制字不需要通过数据总线写入控制字n直接由地址和控制信号译码实现直接由地址和控制信号译码实现全
18、部都用地址全部都用地址A A0 0A A3 3区分区分1.现行地址寄存器n保持保持DMA传送的当前地址值传送的当前地址值n每次传送后该寄存器的值自动加每次传送后该寄存器的值自动加1或减或减1n这个寄存器的值可由这个寄存器的值可由CPU写入和读出写入和读出基地址寄存器基地址寄存器存放存放初始值初始值2.现行字节数寄存器n保持保持DMA传送的剩余字节数传送的剩余字节数n每次传送后,该寄存器的值减每次传送后,该寄存器的值减1n这个寄存器的值可由这个寄存器的值可由CPU写入和读出写入和读出n该该寄寄存存器器的的值值减减至至0,再再减减1(从从0减减到到FFFFH)时,终止计数)时,终止计数基字节数寄存
19、器基字节数寄存器存放存放初始值初始值传送传送N N个字节,个字节,初始值初始值为为N N1 1读写通道寄存器nCPU与与8237A之之间间通通过过8位位数数据据总总线线交交换信息,换信息,8237A的通道寄存器均为的通道寄存器均为16位位n需需 要要 两两 次次 读读 写写 操操 作作 才才 能能 实实 现现 CPU与与8237A之间的一个完整数据的交换之间的一个完整数据的交换n8237A内内含含一一个个高高/低低触触发发器器,用用来来控控制制读写通道寄存器的高、低字节读写通道寄存器的高、低字节高/低触发器n该触发器为该触发器为0,控制读写低字节,控制读写低字节n该触发器为该触发器为1,控制读
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- 微机 技术 10 DMA 控制 接口
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