計算機課件10 DMA控制接口

w

糕/IA鹿副Jo

教學重點

■8237A的工作方式

-8237A寄存器組的作用

■8237A寄存器組的編程

10.1DMA控制器8237A

-每個8237A芯片有4個DMA通道，就是

有4個DMA控制器

■每個DMA通道具有不同的優(yōu)先權

■每個DMA通道可以分別允許和禁止

■每個DMA通道有4種工作方式

-一次傳送的最大長度可達64KB

■多個8237A芯片可以級連，擴展通道數

10.1,18237A的內部結構和引腳

■內部結構和外部引腳都相對比較復雜

■應用觀點，內部主要由兩類寄存器組成

-通道寄存器

■控制和狀態(tài)寄存器

L請求與響應信號

■DREQO?DREQ3：DMA通道請求。當外設需

要請求DMA服務時，將DREQ信號置成有效電

平，并要保持到產生響應信號。

■HRQ：總線請求。8237A輸出有效的HRQ高

電平，向CPU申請使用系統(tǒng)總線。

■HLDA：總線響應。8237A接受來自CPU的響

應信號HLDA,取得了總線的控制權。

■DACKO?DACK3：DMA通道響應。8237A使

請求服務的通道產生相應的DMA響應信號。

2.DMA傳送控制信號

■AO?A7：地址線。輸出低8位存儲器地址。

■DBO?DB7：數據線。輸出高8位存儲器地址；

存貯器與存貯器的傳送期間，用于數據傳送。

■ADSTB：地址選通。DMA傳送開始時，輸出高

有效，把在DBO?DB7上輸出的高8位地址鎖存

在外部鎖存器中。

■AEN：地址允許。輸出高有效，將鎖存的高8位

地址送入系統(tǒng)總線，與芯片此時輸出的低8位地

址組成16位存儲器地址。

2.DMA傳送控制信號（續(xù)）

■MEMR*：存儲器讀。有效將數據從存儲器讀出

■MEMW*：存儲器寫。有效將數據寫入存儲器

■IOR*：I/O讀。有效將數據從外設讀出

■IOW*：I/O寫。有效將數據寫入外設

■READY：準備好。DMA傳送的S3下降沿檢測

到為低時，插入等待狀態(tài)Sw,直到READY為

高才進入第4個時鐘周期S4。

■EOP*：過程結束。DMA傳送過程結束，輸出

一個低有效脈沖。外部輸入低脈沖信號，則終

結DMA傳送。

*.3.處理器接口信號

■DB0-DB7：數據線。用于8237A與微處理

器進行數據交換。

■A0?A3：地址線。用以選擇芯片內部寄存器。

■CS*：片選。低有效時，微處理器與8237A通

過數據線通信，主要完成對8237A的編程。

■IOR*：I/O讀。讀取8237A內部寄存器。

■IOW*：I/O寫。寫入8237A內部寄存器。

■CLK：時鐘?？刂菩酒瑑炔坎僮骱蛿祿鬏?。

■RESET：復位。使8237A處于初始狀態(tài)。

8237A的兩種工作狀態(tài)

■8237A具有兩種工作狀態(tài)

-空閑周期：

作為接口電路，受CPU控制的工作狀態(tài)

■有效周期：

作為DMAC控制DMA傳送的工作狀態(tài)

48237A弓|腳的兩種作用

與CPU連接與外設連接

（空閑周期）的引腳（有效周期）的引腳

CLK、RESETAEN、ADSTB、READY>EOP*

AO?A3、CS*、DB0~DB7A0~A7>DB0?DB7

工OR*、IOW*工OR*、IOW*>MEMR*>MEMW*

HRQ、HLDADREQO?DREQ3、DACKO?DACK3

10.1.28237A的工作時序空閑周期

■8237A的任一通道都沒有DMA請求時

-8237A由微處理器控制作為一個接口芯片

■CPU可對8237A編程，或從8237A讀取狀態(tài)

■8237A采樣CS*選片信號，該信號有效，

CPU就要對8237A進行讀/寫操作

■8237A還采樣通道的請求輸入信號DREQ,

10.1.28237A的工作時序?有效周期

■8237A采樣到外設有DMA請求，就脫

離空閑周期進入有效周期

■8237A作為系統(tǒng)的主控芯片，控制

DMA傳送操作

■DMA傳送借用系統(tǒng)總線完成，其控制

信號以及工作時序類似CPU總線周期

S工狀態(tài)——輸出16位存儲器地址

AEN輸出高電平，表示DMA傳送

狀態(tài)——輸出DMA響應信號和控制信號

DMA讀：MEMR*和IOW*有效

DMA寫：IOR*和MEMW*有效

S3和SW狀態(tài)——檢測數據傳送是否能夠完

成，決定是否插入等待狀態(tài)Sw

S4狀態(tài)——完成數據傳送

DMA傳送時序

10.138237A的工作方式

■DMA傳送方式

?單字節(jié)傳送方式-數據塊傳送方式

?請求傳送方式-級連方式

■DMA傳送類型

?DMA讀?DMA寫?DMA檢驗

■存儲器到存儲器的傳送

1.DMA傳送一單字節(jié)方式

■每次DMA傳送時僅傳送一個字節(jié)

■傳送一個字節(jié)之后，字節(jié)數寄存器減1,地址

寄存器加1或減工，HRQ變?yōu)闊o效

■8237A釋放系統(tǒng)總線，將控制權還給CPU

■若傳送后使字節(jié)數從0減到FFFFH,則終結

DMA傳送或重新初始化

■特點：

■一次傳送一個字節(jié)，效率略低

-DMA傳送之間CPU有機會重新獲取總線控制權

1.DMA傳送一數據塊方式

■由DREQ啟動就連續(xù)地傳送數據，直到

字節(jié)數寄存器從0減到FFFFH終止計數，

或由外部輸入有效信號終結DMA傳送

■DREQ只需維持有效到DACK有效

■特點：

■一次請求傳送一個數據塊，效率高

■整個DMA傳送期間CPU長時間無法控制總

線（無法喻應其他DMA請束、無法處理中

斷等）

1.DMA傳送一請求方式

■DREQ信號有效就連續(xù)傳送數據

■DREQ信號無效，DMA傳送被暫時中止，

8237A釋放總線，CPU可繼續(xù)操作

■DMA通道的地址和字節(jié)數的中間值仍被保持

■DREQ信號再次有效，DMA傳送就繼續(xù)進行

■如果字節(jié)數寄存器從0減到FFFFH,或者由外

部送來一個有效的信號，將終止計數

■特點：

-DMA操作可由外設利用DREQ信號控制傳送的過程

1.DMA傳送一級連方式

■用于通過多個8237A級連以擴展通道

■第二級的HRQ和HLDA信號連到第一級

某個通道的DREQ和DACK±

-第二級芯片的優(yōu)先權等級與所連通道的

優(yōu)先權相對應

■第一級只起優(yōu)先權網絡的作用，實際的

操作由第二級芯片完成

■還可由第二級擴展到第三級等

2.DMA傳送類型

■DMA讀——把數據由存儲器傳送到外設

-由MEMR*有效從存儲器讀出數據，由IOW*有效

把這一數據寫入外設

-DMA寫——把外設輸入的數據寫入存儲器

-由IOR*有效從外設輸入數據，由MEMW*有效把

這一數據寫入存儲器。

■DMA檢驗——空操作

-8237A不進行任何檢驗

-外設可以進行DMA校驗

-存儲器和I/O控制線保持無效，不進行傳送

3.存儲器到存儲器的傳送

■固定使用通道o和通道工

■通道o的地址寄存器存源區(qū)地址

■通道工的地址寄存器存目的區(qū)地址，通道工的

字節(jié)數寄存器存?zhèn)魉偷淖止?jié)數

■傳送由設置通道0的軟件請求啟動

■每傳送一字節(jié)需用8個時鐘周期

-前4個時鐘周期用通道0地址寄存器的地址從源區(qū)讀

數據送入8237A的臨時寄存器

-后4個時鐘周期用通道工地址寄存器的地址把臨時寄

存器中的數據寫入目的區(qū)

4.DMA通道的優(yōu)先權方式

■固定優(yōu)先權方式----優(yōu)先權固定

■通道0優(yōu)先權最高，通道1其次，通道2再次,

通道3最低

-循環(huán)優(yōu)先權方式——優(yōu)先權循環(huán)變化

■最近一次服務的通道在下次循環(huán)中變成最低

優(yōu)先權，其他通道依次輪流相應的優(yōu)先權

5.自動初始化方式

■每當DMA過程結束信號EOP*產生時

（不論是內部終止計數還是外部輸入該

信號）

■用基地址寄存器和基字節(jié)數寄存器的內

容，使相應的現行寄存器恢復為初始值,

包括恢復屏蔽位、允許DMA請求

■這樣就作好了下一次DMA傳送的準備

10.L48237A的寄存器

■8237A共有10種內部寄存器，對它們的

操作有時需要配合3個軟件命令

■8237A的“軟件命令”

■不需要通過數據總線寫入控制字

■直接由地址和控制信號譯碼實現

1.現行地址寄存器

-保持DMA傳送的當前地址值

-每次傳送后該寄存器的值自動加1或減1

-這個寄存器的值可由CPU寫入和讀出

2.現行字節(jié)數寄存器

■保持DMA傳送的剩余字節(jié)數

■每次傳送后，該寄存器的值減1

■這個寄存器的值可由CPU寫入和讀出

■該寄存器的值減至0,再減1（從0減到

FFFFH）時，終止計數

%

-+-,、工i-M-■—T-口口

璞與??通道奇存奇

■CPU與8237A之間通過8位數據總線交

換信息，8237A的通道寄存器均為16位

■需要兩次讀寫操作才能實現CPU與

8237A之間的一個完整數據的交換

■8237A內含一個高/低觸發(fā)器，用來控

制讀寫通道寄存器的高、低字節(jié)

高/低觸發(fā)器

■該觸發(fā)器為0,控制讀寫低字節(jié)

-該觸發(fā)器為1,控制讀寫高字節(jié)

-軟、硬件復位后，觸發(fā)器為0

■每次讀寫通道寄存器，自動改變觸發(fā)器

狀態(tài)。如果對16位寄存器的操作用兩次

連續(xù)讀寫進行，就不必清除這個觸發(fā)器

■清除高/低觸發(fā)器軟件命令（A3A2人力0=

1100）將使高/低觸發(fā)器清零

3個軟件命令

■清除高/低觸發(fā)器軟件命令

-A3A2A1AO=11OO,使高/低觸發(fā)器清零

■主清除命令

-A3A2A1AO=11O1,使高/低觸發(fā)器清零

-還使命令、狀態(tài)、請求、臨時寄存器清零

-使屏蔽寄存器置為全工（禁止DMA請求）

-主清除命令與硬件的RESET信號具有相同的功能

■清屏蔽寄存器命令

-AAAA=111O,使4個屏蔽位都清零（允許

D3MA2請X求O）

5,模式寄存器

-存放相應通道的方式控制字

-選擇某個DMA通道的工作方式

-其中用最低2位選擇哪個DMA通道

方式字格式

D7D6

00通道0

01通道1

10通道2

11通道3

6.命令奇存器

■存放8237A的命令字

■設置8237A芯片的操作方式

■影響每個DMA通道

■復位時使命令寄存器清零

■設置D2=1才使8237A可以作為DMA控制器

Q命令字格式

干D7D6D5D4D3D2D1

/

儲器之間傳送

匕r

』允許存儲器之間傳送

』1

回國

7.請求寄存器

■存放軟件DMA請求狀態(tài)

■除硬件DMA請求外，當工作在數據塊傳

送方式時也可以通過軟件發(fā)出DMA請求

■若是存貯器到存貯器傳送，則必須由軟

件請求啟動通道0

請求字格式

D7D6D5D4D3D2DlDO

任意

0復位

00通道0

1置位

01通道1

10通道2

11通道3

8-屏蔽寄存器

■控制外設硬件DMA請求是否被響應（為0允

許），各個通道互相獨立。3種方法：

-單通道屏蔽字只對一個DMA通道屏蔽位進行設置

-主屏蔽字對4個DMA通道屏蔽位同時進行設置

-清屏蔽寄存器命令使4個屏蔽位都清零（允許）

復位休4不涌清冬罟千顯新於態(tài)

如果不是工作在

第勺屏蔽位置位，

單通道屏蔽字格式

D7D6D5D4D3D2DlDO

任意r.....

0清屏蔽位

00通道0

1置屏蔽位

01通道1

10通道2

11通道3

主屏蔽字格式

9,狀態(tài)寄存器

■可由CPU讀取

■低4位反映讀命令這個瞬間每個通道是否

產生TC（為1,表示該通道傳送結束）

■高4位反映每個通道的DMA請求情況

（為，表示該通道有請求）

■狀態(tài)位在復位或被讀出后，均被清零

10.臨時寄存器

■在存儲器到存儲器的傳送方式下，臨時

寄存器保存從源存儲單元讀出的數據，

該數據又被寫入到目的存儲單元

■傳送完成，臨時寄存器只會保留最后一

個字節(jié)，可由CPU讀出

■復位使臨時寄存器內容為零

10.1.58237A的編程

■8327A芯片的初始化編程：只要寫入命

令寄存器

■可先輸出主清除命令，進行軟件復位

■然后寫入命令字

■命令字影響所有4個通道的操作

10.1.58237A的編程（續(xù)1）

■DMA通道的DMA傳送編程：

-將存儲器起始地址寫入地址寄存器（如果采用地

址減量工作，則是結尾地址）

-將本次DMA傳送的數據個數寫入字節(jié)數寄存器

（個數要減工）

-確定通道的工作方式，寫入方式寄存器

-寫入屏蔽寄存器復位通道屏蔽位，允許DMA請求

DMA通道0的刷新編程

out0dh9al;DMAC主清除命令

moval90

out08,al;DMAC命令字

moval90

out00,al;通道0的地址寄存器低字節(jié)

out00,al;通道0的地址寄存器高字節(jié)

moval,Offh

out01,al；通道0的字節(jié)數寄存器低字節(jié)

out01,al;通道0的字節(jié)數寄存器高字節(jié)

moval,58h

outObh,al;通道0模式字

moval,0

out0ah9al;通道0屏蔽字

IBMPC/XT|<----->

10.1.58237A的編程（續(xù)2）

■兩種方法反映DMA過程結束（即終止

計數、發(fā)生TC）：

■狀態(tài)寄存器的低4位

■信號（需配合DACK響應信號確定通道）

-應用程序處理DMA傳送過程結束：

■采用軟件查詢狀態(tài)字

■采用硬件中斷在中斷服務程序處理

10.28237A的應用

-8237A在PC系列機的使用情況

■DMA寫傳送

■DMA設定子程序

10.2,18237A在IBMPC系列機上的應用

■IBMPC/XT機使用一片8237A

■通道0：動態(tài)存貯器DRAM刷新

■通道L用戶使用或SDLC卡

■通道2：內存與軟盤的高速數據交換

■通道3：內存與硬盤的高速數據交換

■IBMPC/AT機采用兩片8237A

■DMAC1包含通道0?3,支持8位數據傳送

■DMAC2組成通道4?7,通道5?7支持16

位數據傳送，通道4用于級連

1.8237A的初女臺化

8237A初始化寫入命令字為0,確定了:

-DREQ高電平有效、DACK低電平有效，固定優(yōu)先

權（依次為通道0、1……7）

■不進行存儲器到存儲器的數據傳輸

-PC機用DMA控制電路進行刷新，所以DMA傳送不

能長時間占用總線（不應超過工5.），一般只能

使用單字節(jié)傳送方式

在PC系列機上,用戶如果使用DMA通道，要

注意遵從上述系統(tǒng)要求。除了要禁止8237A工

作，用戶通常不必操作命令寄存器

2.高位地址的形成

■DMA傳送時的高位地址由“頁面寄存器”提

供

A1?A16的16位地址，而系統(tǒng)A0被強迫為邏

輯0,頁面寄存器僅輸出高7位地址A17?A23

10.2.2DMA寫傳送

通道1工作方式

moval,45h;通道1方式字：

；單字節(jié)寫傳送，地址增量，非自動初始化

out0bh9al

nop；延時

nop

out0ch9al；清高/低觸發(fā)器命令

DMA寫傳送--->

通道1起始地址

moval,0

out02h,al;寫入低8位地址到地址寄存器

moval,50h

out02h,al;寫入中8位地址到地址寄存器

moval,04h

out83h,al;寫入高8位地址到頁面寄存器

DMA寫傳送--->

通道1傳送字節(jié)數

movax,2048-l;AX-傳送字節(jié)數減1

out03h,al;送字節(jié)數低8位到字節(jié)數寄存器

moval9ah

out03h,al；送字節(jié)數高8位到字節(jié)數寄存器

moval,01

outOah,al

；單通道屏蔽字：允許通道1的DMA請求

……；其他工作

DMA寫傳送<--->

通道1傳送結束判斷

dmalp:inal908h;讀狀態(tài)寄存器

andal902h;判斷通道1是否傳送結束

jzdmalp;沒有結束，則循環(huán)等待

;傳送結束，處理轉換數據

DMA寫傳送<--->

1023DMA設定子程序

■系統(tǒng)ROM-B1OS的DMA設定子程序：

DMA通道2傳送編程

-軟盤的讀寫利用DMA通道2傳送數據

■被讀軟盤、寫軟盤和軟盤檢驗等軟盤

I/O功能程序調用

通道2工作方式

pushex；保存CX

cli；關中斷

outOch,al；清高/低觸發(fā)器命令

pushax；延時

popax

out0bh9al；將41中的方式字寫入通道2

DMA設定子程序--->

形成物理地址

movax,es

movcl,4

rolax,cl;段地址左移4位

movch9al；高位存入CH

andal,0f0h

addax,bx;加段內偏移地址

jncj33

incch;物理地址形成

j33:pushax；保存AX

DMA設定子程序<--->

--->

計算傳送字節(jié)警

movah5dh;取扇區(qū)數，計算傳送的字節(jié)數

subal9al；AX為扇區(qū)數乘256

shrax,l;AX為扇區(qū)數乘128

pushax;暫存A