第6章DMA微机原理

第6章DMA控制器DMA控制器8273A学习目的：通过对本章的学习，您应该能够达到下列要求：了解8259A、8237A、8253芯片的内部结构描述各芯片的工作原理熟悉8259A、8253芯片的工作方式掌握各芯片的编程方法学会8253的应用6.1DMA概述主要内容：DMA控制器的一般结构和概要DMA控制器8237A的原理8237A的编程和使用基本问题：说明在DMA方式时内存往外设传输数据的过程。DMA控制器初始化工作包括哪些内容？DMA控制器在什么时候作为主模块？什么时候作为从模块？为什么CPU对DMA控制器提出的总线响应要比中断请求响应快？DMA控制器DMA控制器可以象CPU那样得到总线控制权，用DMA方式实现外部设备和存储器之间的数据高速传输。一个DMA控制器通常可以连接一个或几个输入/输出接口，每个接口通过一组连线和DMA控制器相连。将DMA控制器中和某个接口有联系的部分为一个通道。而一个DMA控制器一般由几个通道组成。DMA方式，外设向內存传输数据的过程：当一个接口中有数据要输入时，就往DMA控制器发个DMA请求；DMA控制器接到请求后，便往控制总线上发一个总线请求；如果CPU允许让出总线，则发一个总线允许信号；DMA控制器接到此信号后，就将地址寄存器的内容送到地址总线上，同时往接口发一个DMA回答信号，并发一个1/O读信号和一个内存写信号；接口接到DMA回答信号以后，将数据送到数据总线上，并撤除DMA请求信号；内存在接收到数据以后，一般往DMA控制器回送一个准备好信号，于是，DMA控制器的地址寄存器内容加1或减1，计数器的值减1，而且撤除总线请求信号，这样，就完成了对一个数据的DMA输入传输。DMA传输结束时，往接口发一个结束信号，向CPU交回总线控制权。其状态寄存器的传输结束标志置“1”。查询时，CPU在主程序中通过查询状态寄存器的传输结束标志，决定是否进行后续处理。中断方式时，结束信号可作为送到外设的中断请求信号（也可以送到总线控制逻辑）。后续程序必须检查出错标志，确定是否重新传输、打印出错信息。注意：DMA控制器不能提供中断类型号。图6-8DMA控制器内部编程结构和外部连接6.28257芯片内部结构数据总线缓冲器读写逻辑电路工作方式寄存器状态寄存器优先选择逻辑4个DMA通道6.38237A的控制寄存器格式和软命令8237共有9类寄存器当前地址寄存器当前字节数寄存器基地址和基字节数寄存器命令寄存器方式寄存器请求寄存器屏蔽寄存器状态寄存器临时寄存器。6.3.18237A的控制寄存器格式1.基地址寄存器该寄存器用以存放16位地址。在编程时，它与当前地址寄存器被同时写入某一起始地址。在8237A工作过程中其内容不变化。在自动预置时，其内容被写到当前地址寄存器中。2.基字节计数寄存器该寄存器用以存放该通道数据传送的个数。在编程时，它与当前字节计数寄存器被同时写入要传送数据的个数。在8237A工作过程中其内容保持不变。在自动预置时，其内容被写到当前字节计数寄存器中。3.当前地址寄存器每个通道有一个16位的当前地址数寄存器。该寄存器存放DMA传送期间的地址值。每次传送后自动加1或减1。CPU可以对其进行读写操作。在选择自动预置时，每当字计数值减为0或外部发生，就会自动将基地址寄存器的内容写入当前地址寄存器中，恢复其初始值。4.当前字节计数寄存器每个通道有一个16位的当前字节数寄存器。它保持着要传送的字节数，在每次传送后此寄存器减1。在自动预置下，每当字计数值减为0或外部发生，就会自动将基字节计数寄存器的内容写入当前字节计数寄存器中，恢复其初始计数值。5.地址暂存寄存器和字节计数寄存器这两个16位的寄存器和CPU不直接发生关系，程序员也不能控制这两个寄存器。6.工作方式寄存器图6.58237A方式寄存器格式图6.48237A命令寄存器格式7.命令寄存器8单通道屏蔽寄存器寄存器图6.68237A单通道屏蔽寄存器寄存器格式9四通道屏蔽寄存器寄存器图6.78237A四通道屏蔽寄存器寄存器格式8237A请求寄存器格式图6.88237A请求寄存器格式8237A状态寄存器格式图6.98237A状态寄存器格式6.3.28237A的软命令1.清除高/低触发器8237内部的高/低触发器用以控制写入或读出16位寄存器的高字节还是低字节。如触发器为0，则操作的为低字节；为“1”，操作的为高字节。在复位以后，此触发器被清为零，每当对16位寄存器进行操作，此触发器改变状态。我们也可以用此命令使它清为零，以改变下面要进行的读/写操作的顺序。2.主清除命令这个命令与硬件的Reset信号有相同的功能，即它使命令、状态、请求、临时寄存器以及内部的高低触发器清零；使屏蔽寄存器全置为1（即屏蔽状态）；使8237进入空闲周期，以便进行编程。3.清除屏蔽寄存器命令6.48237A的工作时序图6.118237时序图DMA控制器内部包含一个控制器寄存器和一个状态寄存器，一个地址寄存器和计数器。多通道时，控制寄存器和状态寄存器为本多个通道所公用，而地址寄存器和计数器为本每个通道所独有。DMA的初始化：（1）将数据传输缓冲区的起始（结束）地址送到地址寄存器中。（2）将传输的字节数（字数）送到计数器中。6.58237A的编程应用1)输出主清除命令2)写入基与当前地址寄存器3)写入基与当前字节数寄存器4)写入方式寄存器5)写入屏蔽寄存器6)写入命令寄存器7)写入请求寄存器6.5.1编程举例若要利用通道0，由外设（磁盘）输入32K字节的一个数据块，传送至内存8000H开始的区域（增量传送），采用块连续传送的方式，传送完不自动初始化，外设的DREQ和DACK都为高电平有效。要编程首先要确定端口地址。地址的低4位用以区分8237的内部寄存器，高4位地址A7～A4经译码后，连至选片端，假定选中时高4位为5。首先根据要求确定了方式控制字为84H，屏蔽控制字为00H，命令控制字为A0H。OUT5DH，AL；输出主清除命令MOVAL，00HOUT50H，AL；输出基和现行地址的低8位MOVAL，80HOUT50H，AL；输出基和现行地址的高8位MOVAL，00HOUT51H，ALMOVAL，80HOUT51H，AL；给基和现行字节数赋值MOVAL，84HOUT5BH，AL；输出模式字MOVAL，00HOUT5AH，AL；输出屏蔽字MOVAL，0A0HOUT58H，AL；输出命令字6.5.28237A在PC/XT微机中的应用习题