微型计算机接口与技术第6章.pptVIP

第6章 DMA传输 所谓直接存储器传送（Direct Memory Access—DMA）是指将外设的数据不经过CPU直接送入内存储器，或者，从内存储器不经过CPU直接送往外部设备。一次DMA传送只需要执行一个DMA周期（相当于一个总线读／写周期），因而能够满足高速外设数据传输的需要。本章介绍DMA传输的原理，实施DMA传输所需要的DMA控制器8237A以及它的编程使用。 6.1 DMA传输原理 1. DMA控制器 使用DMA方式传输时，需要一个专门的器件来协调外设接口和内存储器的数据传输，这个专门的器件称为DMA控制器，简称DMAC。 （1）在DMAC的内部，有若干个寄存器： * 地址寄存器：存放DMA传输时存放IO数据的存储单元地址； * 字节计数器：存放DMA传输的字节数； * 控制寄存器：存放由CPU设定的DMA传输方式，控制命令等； * 状态寄存器：存放DMAC当前的状态，包括有无DMA请求，是否结束等。 （2）在系统中，DMAC有二种不同的作用： * 总线从模块：CPU对DMAC进行预置操作，也就是向DMAC写入内存传送区的首地址、传送字节数和控制字时，DMAC相当于一个外设接口，称为总线从模块。 * 总线主模块：进行DMA传输时，CPU暂停对系统总线的控制，DMAC取得了对总线的控制权，这时的DMAC称为总线主模块。 2. DMA传输过程 一次DMA传输的过程由以下步骤组成： * 当外设准备就绪，需要进行DMA操作时，向DMA控制器发出“DMA请求信号”。DMA控制器接到此信号后，向CPU发“总线请求信号”。 * CPU接到总线请求信号后，如果允许，会在当前总线周期结束后，发出“DMA响应信号”，同时放弃对总线的控制。这时DMA控制器开始实行对总线的控制。 * DMAC将内部地址寄存器的内容通过地址总线送往内存储器。对于数据输入过程，向外部设备发出“外设读”控制信号，同时向存储器发出“存储器写”信号。在这二个信号的作用下，一字节的数据从外设接口送往数据总线，而存储器从数据总线接收这个数据，写入由地址总线上的地址指定的内存单元。对于数据输出过程，情况正好相反。DMAC向存储器发读命令，向外设接口发写命令，一字节数据从存储器传送到外设接口，完成一次输出的操作。 * 传送1个字节之后，DMAC自动对地址寄存器的内容进行修改，指向下一个要传送的字节。同时，将字节计数器减1，记录尚未完成的传输次数。 * 一个数据传输结束，DMA控制器向CPU撤销“总线请求信号”，CPU于是也撤销允许使用总线的“总线应答”信号，CPU收回对总线的控制权。 以上的过程完全由硬件电路实现，速度很快。用DMA方式进行一次数据传输所经历的时间称为“DMA周期”，大体上相当于一次总线读写周期的时间。 例如，要将串行通信口接收到的200字节的数据包用DMA方式存入以BUFFER为首地址内存区域，需要的操作为： * 对DMAC进行预置：向DMAC写入内存首地址（BUFFER），传输字节数（200），传输方向（外设接口→内存），控制命令（允许DMA传输）等； * 对串行通信接口进行初始化，设置串行通信的参数，允许串行输入等； 最后一个数据的DMA传输结束后，DMAC内字节计数器内容为0。DMAC内部状态寄存器“传输完成”状态位为1，同时它还发出传输结束信号EOP。CPU可以通过查询知道传输已经结束，也可以利用EOP信号申请中断，在中断服务程序里进行结束处理。 所以，DMA方式传输200字节过程为：1次对DMAC初始化，200次DMA周期。 3. 8086系统中的DMA信号 在8086最小系统中，CPU通过HOLD引脚接收DMA控制器的总线请求，在HLDA引脚上发出对总线请求的允许信号。通常，CPU接收到总线请求信号并完成当前总线操作以后，就会使HLDA出现高电平而响应总线请求，DMA控制器于是就成了主宰总线的部件。此后， DMA控制器将HOLD信号变为低电平时，便放弃对总线的控制。8086检测到HOLD信号变为低电平后，也将HLDA信号变为低电平。于是，CPU又控制了系统总线。 8086CPU工作于最大模式时，通过RQ/GT0和RQ/GT1引脚接收DMA控制器的总线请求，发送对总线请求的允许信号。RQ/GT0引脚有较高的优先权。 6.2 DMA控制器8237A 6.2.1 8237A的基本功能 1． 8237A芯片的主要特点 （1）有4个完全独立的DMA通道，可分别进行编程控制。 （2）每个通道的DMA请求均可分别允许和禁止，并对各通道进行优先级排队。 （4）数据块最大为64KB，每传送一个字节后使地址自动加1或减1。 （5）DMA请求可以由外部输入，也可以由软件设置。 （6）可以用级联的方