微机技术第10章DMA控制接口课件.ppt
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- 微机 技术 10 DMA 控制 接口 课件
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1、第第1010章章 DMA DMA控制接口控制接口 教学重点 8237A的工作方式 8237A寄存器组的作用 8237A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每个每个8237A芯片有芯片有4个个DMA通道,就是通道,就是有有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芯片可以级连,扩展通道数芯片可以级连,扩展通道数10.1.1 823
2、7A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通道请求。当外设需通道请求。当外设需要请求要请求DMA服务时,将服务时,将DREQ信号置成有效电信号置成有效电平,并要保持到产生响应信号。平,并要保持到产生响应信号。nHRQ:总线请求。总线请求。8237A输出有效的输出有效的HRQ高高电平,向电平,向CPU申请使用系统总线。申请使用系统总线。nHL
3、DA:总线响应。总线响应。8237A接受来自接受来自CPU的响的响应信号应信号HLDA,取得了总线的控制权。,取得了总线的控制权。nDACK0DACK3:DMA通道响应。通道响应。8237A使使请求服务的通道产生相应的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:数据线。输出高:数据线。输出高8位存储器地址;位存储器地址;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:地址选通。地址选通。DMA传送开始时,输出高传送开始时,输出高有效,
4、把在有效,把在DB0DB7上输出的高上输出的高8位地址锁存位地址锁存在外部锁存器中。在外部锁存器中。nAEN: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位位地址送入系统总线,与芯片此时输出的低地址送入系统总线,与芯片此时输出的低8位地位地址组成址组成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*:I/O写写。有效将数据写入外设有效
5、将数据写入外设nREADY:准备好。准备好。DMA传送的传送的S3下降沿检测下降沿检测到为低时,插入等待状态到为低时,插入等待状态Sw,直到,直到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*:过程结束。:过程结束。DMA传送过程结束,输出传送过程结束,输出一个低有效脉冲。外部输入低脉冲信号,则终一个低有效脉冲。外部输入低脉冲信号,则终结结DMA传送。传送。3.处理器接口信号nDB0DB7:数据线。用于:数据线。用于8237A与微处理与微处理器进行数据交换。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。nCS*:片选。低
6、有效时,微处理器与:片选。低有效时,微处理器与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:作为作为D
7、MAC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接口芯片
8、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采样采样CS*选片信号,该信号有效,选片信号,该信号有效,CPU就就要对要对8237A进行读进行读/写操作写操作n8237A还还采样通道的请求输入信号采样通道的请求输入信号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采样到外设有采样到外设有DMA请求,就脱请求,就脱离空闲周期进入有效周期离空闲周期进入有效周期n8237A作为系统的主控芯片,控制作为系统的主控芯片,控制DMA传送操作传送操
9、作nDMA传送借用系统总线完成,其控制传送借用系统总线完成,其控制信号以及工作时序类似信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S
10、w状态状态检测数据传送是否能够完检测数据传送是否能够完成,决定是否插入等待状态成,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,地址,地址寄存器加寄存器加1或减或减1,
11、HRQ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若传送后使字节数从若传送后使字节数从0减到减到FFFFH,则终结,则终结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启动就连续地传送数据,直到启动就连续地传送数据,直到字节数寄存器从字节数寄存器从0减到减到FFFFH终止计数,终止计数,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
12、持有效到DACK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整个整个DMA传送期间传送期间CPU长时间无法控制总长时间无法控制总线(无法响应其他线(无法响应其他DMA请求、无法处理中请求、无法处理中断等)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信号无效,信号无效,DMA传送被暂时中止,传送被暂时中止,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
13、n如果字节数寄存器从如果字节数寄存器从0减到减到FFFFH,或者由外,或者由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第二级的第二级的HRQ和和HLDA信号连到第一级信号连到第一级某个通道的某个通道的DREQ和和DACK上上n第二级芯片的优先权等级与所连通道的第二级芯片的优先权等级与所连通道的优先权相对应优先权相对应n第一级只起优先权网络的作用,实际的第一级只起优先权网络的作用,实际的操
14、作由第二级芯片完成操作由第二级芯片完成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*有效从存储器读出数据,由有效从存储器读出数据,由IOW*有效有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*有效从外设输入数据,由有效从外设输入数据,由MEMW*有效把有效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/
15、O控制线保持无效,不进行传送控制线保持无效,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通道通道1的地址寄存器存目的区地址,通道的地址寄存器存目的区地址,通道1的的字节数寄存器存传送的字节数字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个时钟周期用通道个时钟周期用通道0地址寄存器的地址从源区读地址寄存器的地址从源区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个时钟周期用通道个时钟周期用通
16、道1地址寄存器的地址把临时寄地址寄存器的地址把临时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通道通道0优先权最高,通道优先权最高,通道1其次,通道其次,通道2再次,再次,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最近一次服务的通道在下次循环中变成最低最近一次服务的通道在下次循环中变成最低优先权,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每当每当DMA过程结束信号过程结束信号EOP*产生时产生时(不
17、论是内部终止计数还是外部输入该(不论是内部终止计数还是外部输入该信号)信号)n用基地址寄存器和基字节数寄存器的内用基地址寄存器和基字节数寄存器的内容,使相应的现行寄存器恢复为初始值,容,使相应的现行寄存器恢复为初始值,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共有共有10种内部寄存器,对它们的种内部寄存器,对它们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
18、制信号译码实现直接由地址和控制信号译码实现全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该寄存器的值减至该寄存器的值减至0,再减,再减1(从(从0减到减到F
19、FFFH)时,终止计数)时,终止计数基字节数寄存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之间通过之间通过8位数据总线交位数据总线交换信息,换信息,8237A的通道寄存器均为的通道寄存器均为16位位n需要两次读写操作才能实现需要两次读写操作才能实现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内含一个内含一个高高/低触发器低触发器,用来控,用来控制读写通道寄存器的高、低字节制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
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