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DMA 与 DMA 控制器

DMA 与 DMA 控制器. DMA(Direct Memory Access) 的概念 DMA 方式不用处理器干预完成 M 与 I/O 间数据传送。 DMA 期间系统总线由其它主模块控制 ( 驱动 ) 控制总线的主模块要提供系统的地址及控制信号。 DMA 控制器与处理器配合可实现系统的 DMA 功能。. DMA 与 DMA 控制器（续）. 2. DMA 系统组成及工作过程 ․ DMA 系统组成. 地址总线. HOLD HLDA. 总线 请求. DMA 请求. I / O 设备.

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DMA 与 DMA 控制器

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  1. DMA与DMA控制器 • DMA(Direct Memory Access)的概念 • DMA方式不用处理器干预完成M与I/O间数据传送。 • DMA期间系统总线由其它主模块控制(驱动) • 控制总线的主模块要提供系统的地址及控制信号。 • DMA控制器与处理器配合可实现系统的DMA功能。

  2. DMA与DMA控制器（续） 2. DMA系统组成及工作过程․ DMA系统组成 地址总线 HOLD HLDA 总线 请求 DMA 请求 I / O 设备 HRQ DREQ DMAC HLDA DACK 总线 响应 DMA 响应 CPU 控制总线 数据总线

  3. DMA与DMA控制器（续） 2. DMA系统组成及工作过程 ․ DMA工作过程 I/O向DMAC DMAC向 CPU响应 DMAC向 发请求 CPU发请求 DMAC请求 I/O发响应 DMA传 送结束 DMAC发出 内存地址 DMA传 送进行 DMAC发出 控制信号

  4. ․DMA传送方式 允许 DMA N DMA 请求？ Y DMAC发BUS请求 CPU响应DMA 放弃BUS DMAC控制 传一个字节 DMA 放 总 线 N 块结束否？ Y 放弃总线中断请求 字节传送

  5. ․DMA传送方式 允许 DMA DMA请求？ DMAC发BUS请求 CPU 响应 DMA 放弃 BUS DMAC控制 传一个字节 Y N 块结束否？ DMA请求？ N Y 块传送 放总线中断请求

  6. ․DMA传送方式 允许 DMA N DMA请求？ Y DMAC发出BUS请求 CPU响应DMA放弃总线 DMAC 控制传一个字节 Y 块结束否？ DMA请求？ N Y 放总线 放总线中断请求 随机请求 DEMAND REQUEST

  7. HOLD HRQ 控制 REG. 8 Addr.Temp.16 Count Temp. 16 IOR# 状态 REG. 8 暂存器 8 HLDA HLDA MEMR# IOW# CLOCK REN REQ MASK MODE REG.6 1 1 MEMW# AEN FLAG FLAG 通道0 关闭CPU地址锁存器 READY 当前ADDR..REG. 16 基地址 REG. 16 RESET ADSTB 可读 非读 EN# DB7 ： DB0 当前字节计数器.16 基字节数REG.16 DREQ0 STB DACK0 DATA SUB 锁存器 IO / M# DREQ1 通道1 DACK1 CS# ADDR. 译 码 地 址 总 线 A15~A8 DREQ2 通道2 A7~A0 DACK2 A3~A0 DREQ3 通道3 DACK3 A7~A4 EOP# 3.Intel 8237A可编程DMA控制器框图

  8. DMA与DMA控制器（续） 3.Intel 8237A可编程DMA控制器框图(续） • 8237A主从两面性： • 作为DMAC，8237A是可控制总线的主模块。 • 作为I/O芯片，8237A可被处理器读写。 • 运行时注意8237A主-从地址的变化。 • 8237A组成说明： • 8237A有四个独立通道：每个通道有16位地址REG，16位字节数计数器，6位模式REG。 • 四个通道公用控制寄存器，状态寄存器，屏蔽寄存器，请求标志寄存器及暂存器，各寄存器均为8位。

  9. DMA与DMA控制器（续） 3.Intel 8237A可编程DMA控制器框图(续） • 8237A组成说明： • 基地址寄存器：放DMA传送RAM地址初值。 • 当前地址寄存器： DMA传送时内容变化,可读。 • 基字节数寄存器： DMA传送的总字节数。 • 当前字节数寄存器： DMA传送时内容变化,可读。

  10. DMA与DMA控制器（续） 3.Intel 8237A可编程DMA控制器框图(续） • 8237A引线说明： • DB7-DB0：双向数据总线。 • 8237A为从模块时被处理器编程或读状态，DB7-DB0作为数据线，传输数据或命令字。 • 8237A为主模块时DB7-DB0输出地址A15-A8，在 M M传送操作时经DB7-DB0，将M数据送8237A暂存器。 • A3-A4：地址线，从模块时为输入，处理器寻址8237A；主模块时输出低压位地址。

  11. DMA与DMA控制器（续） • A7-A4：地址线，主模块时输出A7-A4。 • CS#：片选，从模块时处理器用来寻址8237A。 • IOR#，IOW#：I/O读写控制，双向。8237A在从模块时为输入，在主模块时为输出。 • AEN，ADSTB输出：8位地址锁存允许及选通。在主模块时允许外部锁存器锁存8237A的高8位地址。 • MEMR#，MEMW：输出，存储器读写控制，主模块时送存储器。 • READY：输入，准备就绪，主模块时控制总线周期的长度，与慢速设备同步。

  12. DMA与DMA控制器（续） • RESET：输入，复位信号，复位时屏幕寄存器置1，其它寄存器置0。 • EOP#：双向。输出时，表明内部通道传送结束；输入时，表明外部强迫DMA传送停止。 • DREQ0-DREQ3：I/O设备DMA请求输入信号。 • DACK0-DACK3：输出DMA请求的响应。 • HRQ：8237A向处理器发出的总线请求信号。 • HLDA：处理器发给8237A的总线请求响应信号。

  13. 8237A编程 • 地址、字计数器端口分配 8237A 字计数器与地址寄存器端口号与对应操作（1） 通道 REGISTER 操作 A3 A2 A1 A0 内 F/F CS #10R# 10W# DB0~DB7 A0 ~ A7 A8 ~ A15 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 写 基 / 现行地址 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 A0 ~ A7 A8 ~ A15 0 0 1 0 0 1 0 现行地址 读 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 W0 ~ W7 W8 ~ W15 基 / 现行字计数 写 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 W0 ~ W7 W8 ~ W15 0 0 1 0 0 1 0 现行字计数 读 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 A0 ~ A7 A8 ~ A15 0 1 0 0 1 0 1 基 / 现行地址 写 A0 ~ A7 A8 ~ A15 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 现行地址 读 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 W0 ~ W7 W8 ~ W15 基 / 现行字计数 写 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 W0 ~ W7 W8 ~ W15 1 现行字计数 读

  14. 8237A 字计数器与地址寄存器端口号与对应操作（2） 通道 REGISTER 操作 A3 A2 A1 A0 内 F/F CS #10R# 10W# DB0~DB7 A0 ~ A7 A8 ~ A15 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2 写 基 / 现行地址 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 A0 ~ A7 A8 ~ A15 0 0 1 0 0 1 2 现行地址 读 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 W0 ~ W7 W8 ~ W15 2 基 / 现行字计数 写 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 W0 ~ W7 W8 ~ W15 0 0 1 0 0 1 2 现行字计数 读 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 A0 ~ A7 A8 ~ A15 0 1 0 0 1 0 3 基 / 现行地址 写 A0 ~ A7 A8 ~ A15 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 3 现行地址 读 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 3 0 1 W0 ~ W7 W8 ~ W15 基 / 现行字计数 写 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 W0 ~ W7 W8 ~ W15 3 现行字计数 读

  15. 操作命令与端口号对应关系表 A3 A2 A1 A0 IOR# IOW# 操 作 十六进制 1 0 0 0 0 1 读状态 REG. 8 1 0 0 0 1 0 写命令/控制 REG. 1 0 0 1 0 1 非法 9 1 0 0 1 1 0 写DMA请求标志 REG. 1 0 1 0 0 1 非法 A 1 0 1 0 1 0 写屏蔽标志 REG. 单一位 1 0 1 1 0 1 非法 B 1 0 1 1 1 0 写模式 REG. 1 1 0 0 0 1 非法 C 1 1 0 0 1 0 清除字节指针 F/F 三个软件 命令不依 赖DB上 数据 1 1 0 1 0 1 读暂存器 D 1 1 0 1 1 0 复位 （总清） 1 1 1 0 0 1 非法 E 1 1 1 0 1 0 清除/屏蔽标志 REG. 所有位 1 1 1 1 0 1 非法 F 1 1 1 1 1 0 写所有屏蔽 REG

  16. 8237A 模式 REG. 格式（写B号）：工作方式设定 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 模式选择 通道选择 随机请求传输模式 0 0 0 0 选 0#Channel 0 1 选 1#Channel 单字节传输模式 0 1 1 0 选 2#Channel 1 非传输模式 0 1 1 选 3#Channel 级联传输模式 1 1 传输类型选择 地址增量选择 0 0 校验传输 地址加1 0 1 写传输 0 地址减1 1 1 0 读传输 1 1 非 法 自动预置功能选择 X X D7 D6=11 禁止 0 允许 1

  17. 8237A 控制/命令REG. 格式（写8号）：硬件设置与运行控制 • 8237A硬件设置： D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 DACK有效电平 MEM. MEM. 传输 低电平有效 0 0 禁止 高电平有效 1 1 允许 DREQ有效电平 Channel 0 地址保持不变 高电平有效 0 0 Disable 低电平有效 1 1 Enable X D0=0 扩展写 不扩展写 8237A 工作 0 扩展写 1 0 Enable 8237A 1 D3=1 X Disable 8237A 优先级类型 时序类型 固定优先级 0 0 普通时序 循环优先级 1 1 压缩时序 X D0=1

  18. 8237A 控制/命令REG. 格式（写9号）：硬件设置与运行控制 • 8237A运行控制命令字：软件DMA请求 运行控制 8237A DMA 请求REG. 格式（写9号） D6 D3 D2 D1 D0 D7 D5 D4 不用 0 0 Channel 0 0 1 Channel 1 清除DMA请求位 0 1 0 Channel 2 1 建立DMA请求位 1 1 Channel 3

  19. 8237A 控制/命令REG. 格式（写A号）：硬件设置与运行控制 • 8237A运行控制命令字：设屏蔽字（单通道） 运行控制 8237A 屏蔽 REG. 格式 （单一位）（写A号） D6 D3 D2 D1 D0 D7 D5 D4 通道选择 不用 0 0 Channel 0 0 1 Channel 1 清除 MASK 位 0 1 0 Channel 2 1 建立 MASK 位 1 1 Channel 3

  20. 8237A 控制/命令REG. 格式（写F号）：硬件设置与运行控制 • 8237A运行控制命令字：设屏蔽字（四通道） 运行控制 8237A 全4位 MASK REG. 格式 （写F号） D6 D3 D2 D1 D0 D7 D5 D4 不用 0 清 Channel 0 Mask 位 1 设 Channel 0 Mask 位 清 Channel 3 M 位 0 0 设 Channel 3 M 位 清 Channel 1 Mask 位 1 设 Channel 1 Mask 位 0 1 清 Channel 2 M 位 1 设 Channel 2 M 位

  21. DMA与DMA控制器（续） • 8237A编程（续） • 关于3个软件命令：与端口号有关，与DB线上的内容无关。 • 写C号地址：清除字节指针F/F，使将装入顺序为先LSB后MSB。 • 写D号地址：总清除命令，屏蔽REG.为1，其它REG.为0 ，软件复位。 • 写E号地址，清除屏蔽标志。

  22. 编程过程 • HLDA无效时8237A接受µP编程，不管HRQ是否有效。 • 编程前禁止8237A：发关闭8237A命令，向8号端口（硬件设置）写04H，或对通道进行屏蔽。 • 用软命令发出总清（Master Clear)操作：向0DH端口执行一次写操作。 • 向有关通道送地址值，计数值，模式字。 • 送硬件设置命令字，打开8237A。 • 去除屏蔽准备接收DMA请求。

  23. 8237A编程序（续） • 8237A状态监测：可监测运行状态。 8237A 状态 REG. 格式（读8号） 状态字 D6 D3 D2 D1 D0 D7 D5 D4 通道 3 有DMA请求 1 1： 通道 0计数结束 通道 2有DMA请求 1 1：通道 1计数结束 通道 1 有DMA请求 1 1：通道 2计数结束 通道 0 有DMA请求 1 1： 通道 3计数结束

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