第11章+DMA技術(shù)與DMA控制器

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1、第11章DMA技術(shù)與DMA控制器§11.1DMA技術(shù)概述§11.2可編程DMA控制器8237A§11.3DMA技術(shù)在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用§11.1DMA技術(shù)概述1、DMA傳送方式的實(shí)現(xiàn)方法：由專用接口芯片DMA控制器(稱DMAC)控制傳送過程；當(dāng)外設(shè)需傳送數(shù)據(jù)時(shí)，通過?DMAC向CPU發(fā)出總線請(qǐng)求；CPU發(fā)出總線響應(yīng)信號(hào)，釋放總線；DMAC接管總線，控制外設(shè)、內(nèi)存之間直接數(shù)據(jù)傳送。DMA技術(shù)概述2、DMA傳送方式的特點(diǎn)外設(shè)和內(nèi)存之間，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，不通過CPU,傳送效率高。適用于在內(nèi)存與高速外設(shè)、或兩個(gè)高速外設(shè)之間進(jìn)行大批量數(shù)據(jù)傳

2、送。電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件開銷較大DMA傳送過程示意圖CPUDMAC內(nèi)存外設(shè)總線響應(yīng)總線請(qǐng)求DREQDACK§11.1.1DMAC的基本功能接收接口往DMA控制器發(fā)出DMA請(qǐng)求信號(hào)后，DMA控制器能向CPU發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)HOLD(高電平)。當(dāng)CPU向DMA發(fā)出響應(yīng)信號(hào)HLDA(高電平)以后，DMA能接管對(duì)總線的控制，進(jìn)入DMA方式。能向地址總線發(fā)出內(nèi)存地址信息，對(duì)其進(jìn)行尋址及修改地址指針。DMAC的基本功能能向存儲(chǔ)器或I/O接口發(fā)相應(yīng)的讀寫控制信號(hào)。能決定傳送字節(jié)數(shù)，并判斷DMA傳送是否結(jié)束。DMA過程結(jié)束，能向CPU發(fā)出DMA結(jié)束

3、信號(hào)，HOLD變低,將總線控制權(quán)還給CPU，CPU恢復(fù)正常工作?！?1.1.2DMAC的一般結(jié)構(gòu)圖9.1單通道DMAC的一般結(jié)構(gòu)及其與I/O接口的連接地址總線地址譯碼器DMA控制器計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)(可作為中斷請(qǐng)求信號(hào))字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器地址寄存器狀態(tài)寄存器控制寄存器總線回答總線請(qǐng)求控制總線數(shù)據(jù)總線外設(shè)DMA請(qǐng)求DMA響應(yīng)中斷請(qǐng)求數(shù)據(jù)輸出寄存器數(shù)據(jù)輸入寄存器狀態(tài)寄存器控制寄存器I/O接口控制總線數(shù)據(jù)總線地址總線§11.1.3DMAC的工作方式1、單字節(jié)傳輸方式：在單字節(jié)傳輸方式下，DMA控制器每次請(qǐng)求總線只傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，傳送完后即釋放總

4、線控制權(quán)。2、塊傳輸方式（也稱組傳輸方式）：塊傳輸方式是指DMA控制器每次請(qǐng)求總線連續(xù)傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊，待整個(gè)數(shù)據(jù)塊全部傳送完成后再釋放總線控制權(quán)。DMAC的工作方式3、請(qǐng)求傳輸方式：此方式與塊傳輸方式基本類似，不同的是每傳輸完一個(gè)字節(jié)，DMA控制器都要檢測(cè)由I/O接口發(fā)來的DMA請(qǐng)求信號(hào)是否仍然有效，如果該信號(hào)仍有效，則繼續(xù)進(jìn)行DMA傳輸；否則，就暫停傳輸，交還總線控制權(quán)給CPU，直至DMA請(qǐng)求信號(hào)再次變?yōu)橛行?，?shù)據(jù)塊傳輸則從剛才暫停的那一點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行下去?！?1.1.4DMA操作過程若從外設(shè)往內(nèi)存輸入一個(gè)數(shù)據(jù)塊（輸入過程），在單字

5、節(jié)傳輸方式下，主要工作過程為：①從I/O接口向DMA控制器發(fā)送DMA請(qǐng)求信號(hào)；②DMA控制器向CPU發(fā)總線請(qǐng)求信號(hào)，當(dāng)?shù)玫紺PU送來的總線允許信號(hào)后，DMA控制器獲得總線控制權(quán)；③DMA控制器將其地址寄存器的內(nèi)容送到地址總線上；④DMA控制器往I/O接口發(fā)送DMA響應(yīng)信號(hào)，并接著發(fā)出I/O接口的讀信號(hào)，使I/O接口把數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上；DMA操作過程⑤DMA控制器發(fā)出存儲(chǔ)器寫信號(hào)，使數(shù)據(jù)傳送到由地址總線的地址所指向的內(nèi)存單元；⑥地址寄存器加1；⑦字節(jié)計(jì)數(shù)器減1；⑧如果字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器的值不為零，則返回第①步，否則進(jìn)入第⑨步；⑨DMA

6、控制器釋放總線；圖11.2以DMA方式輸出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的工作過程DMA控制器數(shù)據(jù)端口狀態(tài)/控制端口地址寄存器計(jì)數(shù)器控制/狀態(tài)寄存器CPU存儲(chǔ)器HOLDHLDA數(shù)據(jù)緩沖寄存器DMA請(qǐng)求觸發(fā)器輸入設(shè)備DMA請(qǐng)求DMA響應(yīng)ReadyDMA控制器工作原理圖1§11.2可編程DMA控制器8237A§11.2.18237A的主要特性1．具有四個(gè)獨(dú)立的DMA通道，每個(gè)通道都具有64K的存貯器尋址能力，即一次傳送的最大長(zhǎng)度為64K字節(jié)。2．可實(shí)現(xiàn)內(nèi)存與外設(shè)之間的高速大批量數(shù)據(jù)傳送，也可實(shí)現(xiàn)內(nèi)存兩個(gè)不同區(qū)域之間的高速數(shù)據(jù)傳送。3．每個(gè)通道的DMA請(qǐng)

7、求均可分別允許或禁止，且四個(gè)通道的DMA請(qǐng)求的優(yōu)先權(quán)可由軟件設(shè)置為固定的或旋轉(zhuǎn)的。8237A的主要特性4．具有單字節(jié)傳送、數(shù)據(jù)塊傳送、請(qǐng)求傳送和級(jí)聯(lián)傳送四種工作方式。5．可用級(jí)聯(lián)方式擴(kuò)展DMA通道數(shù)目。6．DMA傳送結(jié)束信號(hào)可由內(nèi)部計(jì)數(shù)產(chǎn)生，也可由外部輸入提供。7．單一的+5V電源，40個(gè)引腳雙列直插式封裝。8．采用5MHz時(shí)鐘，傳送速率可達(dá)1.6M字節(jié)/秒。9．8237可以級(jí)連，任意擴(kuò)展通道數(shù)?！?1.2.28237A的工作原理1．8237A的編程結(jié)構(gòu)編程結(jié)構(gòu)見下頁圖內(nèi)部有大量寄存器，內(nèi)部寄存器的功能、端口地址等信息參見表11.

8、1.圖11.38237A的編程結(jié)構(gòu)82C37A內(nèi)部邏輯框圖表11.18237A內(nèi)部寄存器的功能、端口地址等信息幾點(diǎn)說明：請(qǐng)求觸發(fā)器每通道一位，四個(gè)通道的請(qǐng)求觸發(fā)器占用同一個(gè)端口地址，實(shí)際上構(gòu)成一個(gè)4位的寄存器，屏蔽觸發(fā)器也是一樣。控制寄存器和狀態(tài)寄