微机原理与接口技术 教学课件 ppt 作者 周国运 微机原理与接口技术8

微机原理与接口技术 第8章 DMA技术,主编：周国运 机械工业出版社 2011.9,第8章 DMA技术,本章内容 8.1 8237A的组成和工作原理 8.2 8237A的工作方式和寄存器 8.3 8237A在PC机中的应用,本章介绍了DMA控制芯片8237A的内部结构、引脚定义、工作方式以及寄存器格式和定义。然后又讨论了8237A的软命令，和8237A的应用。 通过本章的学习，了解DMA的工作原理和8237A芯片的内部结构，掌握8237A的工作方式以及寄存器格式和软命令，并最终掌握8237A的应用编程。,8.1 8237A的组成和工作原理,一、DMA 直接存储器存取（Direct Memory Access）简称为DMA，是在存储器和I/O设备之间建立数据通路，让I/O设备和内存通过该数据通路直接交换数据。 DMA技术可以在没有CPU干预的情况下，实现内存与外设，或者外设与外设之间的快速数据传输。,8.1 8237A的组成和工作原理,二、8237A的主要特点 Intel 8237A 芯片是高性能的可编程 DMA 控制器，其主要特点如下： 每个8237A芯片有4个DMA通道。 每个DMA通道具有不同的优先权。 每个DMA通道可以分别允许和禁止。 每个DMA通道有4种工作方式。 一次传送的最大长度可达64KB，其数据传送率可达1.5Mb/s。 多个8237A芯片可以级连，扩展通道。,8.1 8237A的组成和工作原理,三、8237A的结构,8.1 8237A的组成和工作原理,1基本控制逻辑单元 （1）时序与控制逻辑 根据初始化编程时所设置的工作式，产生8237A内部定时信号和外部控制信号。 （2）优先级编码单元 CPU对8237A送来的初始化命令所设置的优先权，对外设同时提出的多个DMA请求，进行排队判优，裁决各通道的优先次序。 （3）命令控制单元 CPU控制总线，8237A处于从属状态时，对CPU送来的初始化命令进行译码；当8237A控制总线，CPU脱离总线时，对设定的DMA工作方式字进行译码。,8.1 8237A的组成和工作原理,2缓冲器 （1）地址I/O缓冲器 4位双向的三态缓冲器，在CPU控制总线时，将地址总线的低4位A3A0送入8237A进行译码，选通内部寄存器，在IOW有效时，将数据总线的数据写入所选通的内部寄存器中；在IOR有效时，将所选通的寄存器内容送到总线上。 （2）数据I/O缓冲器 8位双向的三态缓冲器，是8237A与系统数据总线的接口，CPU对8237A的编程控制字、CPU从8237A 中读取的状态字、当前地址、字节计数器的内容，经过它进行输入输出。 （3）输出缓冲器 4位三态输出缓冲器，在8237A控制总线时导通，8237A提供的16位存储器地址中的A7A4由此送出。,8.1 8237A的组成和工作原理,四、8237A的引脚信号 A0A3：4根低地址线，双向三态。 DB0DB7：双向三态双功能线。 IOR/IOW ：I/O读/写信号，双向。 DREQ0DREQ3：DMA通道请求。 DACK0DACK3：DMA通道响应。 HRQ：总线请求。 HLDA：总线响应。 ADSTB：地址选通，输出。 AEN：地址允许，输出。 MEMR：存储器读。 MEMW：存储器写。 READY：准备好。 EOP：过程结束。 CS：片选。,8.1 8237A的组成和工作原理,五、8237A的工作周期及时序,8.1 8237A的组成和工作原理,1DMA空闲周期SI 在没有DMA请求时，8237A会进入空闲周期。 2DMA过渡状态S0 当8237A检测到DREQ请求有效，则表示有外设要求DMA传送，此时，8237A即向CPU发出总线请求信号HRQ。DMAC发出HQR之后，8237A的时序从SI状态跳出进入S0状态，并重复执行S0状态，直到收到CPU的应答信号HLDA，得到总线控制权后，才结束S0状态，进入S1状态。 3DMA有效周期 8237A得到总线控制权后，进入有效周期，开始传送数据。一个完整的DMA传送周期包括S1，S2，S3和S4个状态。如果存储器或外设的速度跟不上，可在S3和S4之间插入等待状态周期SW。,8.2 8237A的工作方式和寄存器,一、8237A的工作方式 1通道数据传输方式 8237A的每个通道传输数据都有4种方式： （1）单字节传输方式 （2）数据块传输方式 （3）请求传送方式 （4）级联方式 2通道优先级方式 8237A的优先级设置有2种方式： 固定优先级和循环优先级。,8.2 8237A的工作方式和寄存器,二、8237A的寄存器 18237A寄存器的主要功能 8237A内部有12类，共27个寄存器，其中每个通道都有独立的基地址寄存器、基字节数计数器、当前地址寄存器、当前字节数寄存器和方式控制寄存器。其他的寄存器则是公用的。,8.2 8237A的工作方式和寄存器,8.2 8237A的工作方式和寄存器,28237A主要寄存器格式,8.2 8237A的工作方式和寄存器,28237A主要寄存器格式,8.2 8237A的工作方式和寄存器,38237A寄存器的端口地址分配及读/写操作,8.2 8237A的工作方式和寄存器,三、8237A的软命令 （1）主清除命令 主清除命令与硬件的RESET信号具有相同作用。执行这条命令后，命令、状态、请求、暂存寄存器以及先/后触发器都被复位，屏蔽寄存器被置位。然后，8237A处于空闲周期。 主清除命令是对0DH地址写入任意值。,8.2 8237A的工作方式和寄存器,（2）清除先/后触发器命令 当先/后触发器为0时，读写低位字节，为1时则读写高位字节。触发器在每次读写这组寄存器后都翻转一次。 该命令是对0CH地址写入任意值。 （3）清屏蔽寄存器命令 执行这个命令将清除全部4个通道的屏蔽寄存器，使它们允许接收DMA请求。 清屏蔽寄存器命令是对0EH地址写入任意值。,8.3 8237A在PC机中的应用,例8-2 某微机系统，采用一片8237A传送数据，通过通道0将磁盘输入的1K数据块，送到内存6000H单元开始的区域，采用增量、块连续方式，禁止自动预置，磁盘的DREQ、DACK线都是高电平有效，设DMA地址是00H0FH，进行初始化。,8.3 8237A在PC机中的应用,MOV AL，04H ；禁止8237工作 OUT 08H，AL ；禁止DMA工作 OUT 0DH，AL ；复位命令 MOV AL，00H ；设定基地址和当前地址寄存器 OUT 00H，AL ；送基地址和当前地址低8位 MOV AL，60H OUT 00H，AL ；送基地址和当前地址高8位 MOV AX，0400H ；传送的总字节数1K DEC AX,8.3 8237A在PC机中的应用,OUT 01H，AL ；字节数的低8位 MOV AL，AH OUT 01H，AL ；字节数的高8位 MOV AL，10000100B OUT 0BH，AL ；工作方式 MOV AL，00H ；00H=00000000B OUT 0AH，AL ；写入屏蔽字，通道0屏蔽位清0 MOV AL，80H ；80H=100000000B OUT 08H，AL ；写入命令字,