微机接口技术教学课件作者第三版王成端第4章节输入和输出及DMA技术课件
50页1、第4章,输入和输出及DMA技术,第4章 输入和输出及DMA技术,学习目标: 掌握CPU与外设传送数据的不同方式的特点及适用场合; 掌握DMA的基本概念、DMA传送数据的4种传送方式及传送过程; 理解8237A的引脚功能及内部结构; 掌握8237A的初始化方法及编程应用。,第4章 输入和输出及DMA技术,本章目录: 4.1 CPU与外设传送数据的方式 4.2 DMA技术概述 4.3 DMA控制器8237A 习题与思考题,4.1 CPU与外设传送数据的方式,4.1.1 无条件传送方式 4.1.2 程序查询方式 4.1.3 中断控制方式 4.1.4 DMA方式,返回上一级,4.1.1 无条件传送方式,无条件传送方式,又称同步传送方式。 在程序中执行相应的I/O指令 优点是软硬件十分简单,返回上一级,4.1.2 程序查询方式,程序查询方式,又称条件传送方式或异步传送方式。 CPU先查询外设的状态,若外设没有准备好,则CPU处于等待状态,若外设准备好时才执行I/O指令实现数据传送。 保证CPU与外设同步动作,缺点是传输速度慢,CPU工作效率低。在CPU不太忙且传送速度要求不高的场合下,可以采用。
2、,返回上一级,4.1.3 中断传送方式,当外设准备好进行数据传输时,通过接口向CPU提出中断请求,CPU在满足响应中断的条件下,向接口发出中断响应(回答)信号,然后执行中断服务程序,完成一次数据传送。 使CPU与外设并行工作,实时处理,提高CPU的工作效率。 用于CPU的任务比较忙,传送速度不太高的场合,尤其是适合实时控制及紧急事件的处理。,返回上一级,4.1.4 DMA传送方式,由专用接口芯片DMA控制器来管理。 当外设需传送数据时,先通过DMAC向CPU提出总线请求,CPU收到请求并发出总线响应(回答)信号,然后CPU释放总线,由DMAC接管总线并控制数据的传送过程,传送完毕将总线控制权交还给CPU。 DMA传送方式适合高速大批量数据传送,但电路结构复杂,硬件开销较大。,返回上一级,4.2 DMA技术概述,DMA Direct Memory Access直接存储器存取,为高速IO设备与读写存储器之间进行批量数据交换提供直接的传输通道。 4.2.1 DMA基本概念 4.2.2 DMA控制器,返回上一级,4.2.1 DMA基本概念,DMA传送的几种方式: (1)单次DMA传送 每次DM
3、A传送只传输数据一次,然后又把总线控制权还给CPU。 (2)成组传送 把全部要传送的数据分成若干组。成组传送的信号只能由DMA控制器中的计数器产生,计到零时,交回总线控制权。 (3)请求方式成组传送 有一点与成组传送不同,它要求在这一组数据传送过程中外设送来的DMA请求信号一直保持有效。 (4)级联方式传送 几个8237A可以级联,构成主从式DMA系统。,返回上一级,4.2.2 DMA控制器,具有DMA能力的单通道DMA控制器的编程结构和外部连线图,习惯上,将DMA控制器中和某个接口有联系的部分称为一个通道。这就是说,一个DMA控制器一般由几个通道组成,返回上一级,1. DMA传送的基本过程,(1)外设提出DMA传送请求,电平信号(DREQ)。 (2)DMA控制器响应请求,向CPU提出保持(HOLD)请求。 (3)CPU响应。在每个时钟上升沿都检测有无HOLD请求。CPU送出HLDA响应信号并释放总线。 (4)DMA控制器的操作 DMA控制器收到HLDA后,即开始对DMA的过程控制。向外设送出DACK作为对DMA请求的响应,同时也作为外设的数据选通。还向系统总线送出控制信号和地址信号,
4、以选择合适的存储单元。在一次DMA结束后,控制器撤除HOLD信号,CPU也消除HLDA,并重新开始对总线的使用。,返回上一级,2. DMA控制器的功能,(1)能够响应外设的DMA请求,使CPU暂停工作,接管总线控制权。 (2)能够按节拍提供外设和存储器工作的各种信号。 (3)提供存储器地址。 (4)应是可编程的,使之能灵活运用。,返回上一级,4.3 DMA控制器8237A,Intel 8237A是可编程的高性能DMA控制器。8237A工作时钟为3MHZ,8237A-4为4MHZ,8237A-5为5MHZ。 4.3.1 8237A主要特性 4.3.2 8237A引脚及结构 4.3.3 8237A工作时序 4.3.4 8237A初始化编程 4.3.5 8237A应用举例,返回上一级,4.3.1 8237A主要特性,1有四个完全独立的DMA通道。 2能分别允许或禁止各通道的DMA请求,能对各通道的优先级进行排队。 3能对存储器块进行初始化。 4能进行存储器到存储器的数据传输。 5存储器的寻址范围为64KB,能在传送一个字节后地址自动加1或减1。 6对于时钟为5MHZ的8237A-5,其传输速
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