微機接口技術(shù)-第3章講訴課件

微機接口技術(shù)NanjingUniversityofScience&TechnologyNanjingUniversityofScience&Technology本課程主要內(nèi)容第2章總線技術(shù)第5章人機接口技術(shù)第4章串行通信及接口技術(shù)第3章DMA與DMA控制器第1章接口技術(shù)基礎(chǔ)第6章D/A、A/D轉(zhuǎn)換及接口技術(shù)NanjingUniversityofScience&Technology

高速外部設(shè)備和存儲器在進行數(shù)據(jù)交換時，一般是在CPU的控制下進行的，即CPU首先執(zhí)行一條輸入指令，發(fā)出訪問源數(shù)據(jù)所在地的地址碼和讀信號，并將傳送的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線讀入CPU的累加器中暫存，然后再執(zhí)行一條輸出指令，發(fā)出訪問目的數(shù)據(jù)所在地的地址碼和寫信號，將暫存的這些數(shù)據(jù)送入外部設(shè)備或送入存儲器。用此方法的傳輸速率約為幾十KB/s，速度太慢，對于大量的數(shù)據(jù)傳送很費時。DMA(DirectMemoryAccess)概述NanjingUniversityofScience&Technology為此，產(chǎn)生了直接存儲器存取技術(shù)。它是采用一個DMA控制器，在進行DMA存取時，CPU讓出總線控制權(quán)，不再采用輸入、輸出指令的方法進行數(shù)據(jù)存取，而用硬件方法由DMA控制器控制地址總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線，存儲器和外設(shè)直接交換數(shù)據(jù)，減少了中間環(huán)節(jié)，提高了傳送速度，傳送速率可達1.6MB/s。DMA(DirectMemoryAccess)概述NanjingUniversityofScience&TechnologyDMA控制器的原理圖NanjingUniversityofScience&Technology外部設(shè)備向DMA控制器發(fā)出DMA請求。如果DMA控制器未被屏蔽，則在接到DMA請求后，向CPU發(fā)出總線請求，希望CPU讓出總線控制權(quán)，由DMA控制器控制。CPU執(zhí)行完現(xiàn)行的總線周期，若CPU同意讓出總線控制權(quán)，向DMA控制器發(fā)出響應(yīng)請求的回答信號。DMA控制器接管系統(tǒng)總線，向外部設(shè)備發(fā)出DMA請求響應(yīng)的應(yīng)答信號。進行DMA傳送。DMA控制器給出傳送數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址，傳送的字節(jié)數(shù)及發(fā)出RD/WR信號；在DMA控制下，每傳送一個字節(jié)，字節(jié)計數(shù)器減1，直至計數(shù)器之值為0。傳送結(jié)束，DMA控制器撤除要求CPU讓出總線控制權(quán)的申請，CPU重新控制總線，恢復CPU的工作。DMA方式的數(shù)據(jù)傳輸過程NanjingUniversityofScience&Technology

DMA傳送不僅用于高速外部設(shè)備與存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送，還可用于存儲器與存儲器之間，外部設(shè)備與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。通常在微機系統(tǒng)中，圖像顯示、磁盤存取、磁盤間的數(shù)據(jù)傳送和高速的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均可采用DMA數(shù)據(jù)交換技術(shù)。DMA方式的數(shù)據(jù)傳輸過程NanjingUniversityofScience&TechnologyIntel8237ADMA控制器

DMA控制器8237A是Intel86系列微處理器的配套芯片，可用來接管CPU對總線的控制權(quán)，在存儲器與高速外設(shè)之間建立直接進行數(shù)據(jù)塊傳送的高速通路。8237ADMA控制器有四個通道，每個通道都可用于DMA數(shù)據(jù)傳送，也就是說一片8237可以帶四臺外部設(shè)備。在IBMPC／XT微型機中，8237A占據(jù)00H～0FH共16個端口地址。對8237A控制器的4個通道安排如下：

CH0：用作動態(tài)存儲器的刷新控制；

CH1：為用戶預(yù)留；

CH2：軟盤驅(qū)動器數(shù)據(jù)傳輸用的DMA控制；

CH3：硬盤驅(qū)動器數(shù)據(jù)傳輸用的DMA控制；NanjingUniversityofScience&Technology

8237DMA控制器是一個40引腳的雙列直插封裝芯片。8237A主從兩面性：作為DMAC，即8237A控制總線時是主模塊。這是8237工作的主方式；作為I/O芯片，8237A可被CPU讀寫，是系統(tǒng)總線的從設(shè)備，是8237A的從方式。運行時注意8237A主/從地址的變化。8237可編程DMA控制器Intel8237ADMA控制器的結(jié)構(gòu)圖NanjingUniversityofScience&TechnologyRESET——復位輸入端，高電平有效。復位時，屏蔽寄存器被置1，其他寄存器均清0。CS#——片選輸入端，低電平有效，由A4~A15譯碼得到。為低電平時，8237A被選中，CPU可以對8237A進行讀寫（進行預(yù)置或讀取工作狀態(tài)）。A3～A0

——最低的4位地址線，它們是雙向信號引腳。DMA控制器作為從模塊時，A3～A0作為輸入端，用來選擇DMAC內(nèi)部的16個端口地址。IOR#——輸入/輸出設(shè)備讀信號，雙向、三態(tài)、低電平有效。在DMA控制器作為從模塊時，IOR為輸入控制信號。此信號有效時，CPU讀取DMA控制器中內(nèi)部寄存器的值。IOW#——輸入/輸出設(shè)備寫信號，和IOR類似，在DMA控制器作為從模塊時，是輸入信號。此信號有效時，CPU向DMA控制器的內(nèi)部寄存器中寫入信息，即進行編程。DB7～DB0——8位雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。在DMA控制器作為從模塊時，CPU通過DB7～DB0對8237A進行讀寫。8237A作為從模塊時的引腳信號NanjingUniversityofScience&Technology地址相關(guān)信號：A3～A0——DMAC為主模塊時，這4個信號端工作于輸出狀態(tài)，提供存儲器的最低4位地址。A7～A4——這4位地址線始終工作于輸出狀態(tài)或者浮空狀態(tài)。它們在DMA傳輸時提供存儲器的中間4位地址。DB7～DB0——DMAC為主模塊時，DB7～DB0輸出當前地址寄存器中的高8位地址，并通過信號ADSTB打入外部鎖存器，這樣，和A7～A0輸出的低8位地址一起構(gòu)成16位地址。ADSTB——地址選通信號，輸出，高電平有效。此信號有效時，將DMA控制器的當前地址寄存器中的高8位地址經(jīng)DB7～DB0送到外部鎖存器。AEN——地址允許信號，輸出，高電平有效。AEN使地址鎖存器中鎖存的高8位地址以及頁面地址寄存器的4位地址一起送到地址總線上，與芯片直接輸出的低8位地址共同構(gòu)成內(nèi)存單元地址的20位地址。AEN信號也使與CPU相連的地址鎖存器無效。這樣，就保證了地址總線上的信號是來自DMA控制器，而不是來自CPU。8237A作為主模塊時的引腳信號NanjingUniversityofScience&Technology對存儲器/外設(shè)接口的讀寫控制信號：IOR#——DMAC作為主模塊時，IOR輸出外設(shè)接口的讀控制信號，此信號有效時，I/O接口部件中的數(shù)據(jù)被讀出送往數(shù)據(jù)總線。IOW#——DMAC作為主模塊時，IOW輸出外設(shè)接口的寫控制信號，此信號有效時，存儲器中讀出的數(shù)據(jù)被寫入I/O接口中。READY——準備就緒信號輸入端，高電平有效。當所用的存儲器或I/O接口的速度比較慢，需要延長傳輸時間時，使READY端處于低電位，8237A會自動插入等待周期。數(shù)據(jù)準備就緒時，READY端為高電平，表示可以進行數(shù)據(jù)傳輸。MEMR#——存儲器讀信號，低電平有效。此信號有效時，所選中的存儲器單元的內(nèi)容被讀到數(shù)據(jù)總線。MEMW#——存儲器寫信號，低電平有效。此信號有效時，數(shù)據(jù)總線上的內(nèi)容被寫入選中的存儲單元。8237A作為主模塊時的引腳信號NanjingUniversityofScience&TechnologyDMA聯(lián)絡(luò)信號DREQ——通道DMA請求信號，輸入。每個通道對應(yīng)一個DREQ信號端。DREQ的極性可以通過編程來選擇。當外設(shè)接口要求DMA傳輸時，便使DREQ處于有效電平，直到DMAC控制器送來DMA響應(yīng)信號DACK以后，I/O接口才撤除DREQ的有效電平。DACK——通道DMA應(yīng)答信號，輸出。這是DMAC送給I/O接口的回答信號，每個通道對應(yīng)一個DACK信號端。DMAC獲得CPU送來的總線允許信號HLDA以后，便產(chǎn)生DACK信號送到相應(yīng)的外設(shè)接口。DACK信號的極性可以通過編程選擇。在進行DMA傳輸時，系統(tǒng)地址總線上傳送的是存儲器地址，該信號相當于IO接口的地址選擇信號。8237A作為主模塊時的引腳信號NanjingUniversityofScience&TechnologyDMA聯(lián)絡(luò)信號HRQ(holdrequest)——總線請求信號，輸出。8237A收到外設(shè)接口發(fā)來DREQ信號后，如果該通道的DMA請求沒有被屏蔽，則DMA控制器的HRQ端輸出有效電平，向CPU發(fā)出總線請求。HLDA(holdacknowledge)——總線響應(yīng)信號，輸入。DMAC向CPU發(fā)總線請求信號HRQ以后，CPU發(fā)回的總線響應(yīng)信號。8237A收到該信號后，便獲得了總線控制權(quán)。HLDA也稱為總線保持回答信號。EOP(Endofprocess)——DMA傳輸過程結(jié)束信號，雙向。從外部往DMAC送一個EOP信號時，DMA傳輸過程被強制性地結(jié)束。另一方面，當DMAC的任一通道中計數(shù)結(jié)束時，會從EOP輸出一個有效電平，作為DMA傳輸結(jié)束信號。不論是從外部終止DMA過程，還是內(nèi)部計數(shù)結(jié)束終止DMA過程，都會使DMA控制器的內(nèi)部寄存器復位。可以使用EOP信號向CPU申請中斷，以便及時處理這一事件。8237A作為主模塊時的引腳信號NanjingUniversityofScience&Technology其它引腳信號：CLK——時鐘輸入端，8237A的時鐘頻率為3MHz，8237A-4的時鐘頻率為4MHz，8237A-5的時鐘頻率為5MHz。后面兩種DMA控制器是8237A的改進型，工作速度比較高，但工作原理及使用方法和8237A完全一樣。電源，地——提供8237A工作所需要的+5V電源和接地信號。8237A作為主模塊時的引腳信號NanjingUniversityofScience&Technology8237的工作周期

Intel8237有兩種主要的工作周期，即空閑周期和有效周期，每一個周期又由若干個時鐘周期組成。1、空閑周期SI(IdleCycle)8237A復位后就處于空閑周期，在此周期，CPU可對8237A作初始化編程，或者雖然已經(jīng)初始化，但還未有DMA請求輸入?？臻e周期中，8237A要檢查DREQ的狀態(tài)，以確定是否有通道請求DMA服務(wù)。同時也對CS端采樣，判定CPU是否要對8237A進行讀寫操作，如CS為低電平，且HLDA也為低電平，就使芯片進入編程工作狀態(tài)。NanjingUniversityofScience&Technology8237的工作周期2、有效周期(ActiveCycle)：由S0～S4五種周期組成。1）S0：等待周期。它是8237A接到外設(shè)的DREQ請求，并向CPU發(fā)出了HRQ后進入的一個周期，在此期間等待CPU讓出總線控制權(quán)。在得到來自CPU的HLDA響應(yīng)后，結(jié)束S0狀態(tài)，準備進入DMA操作過程。在S0期間，8237A仍可以接受來自CPU的讀寫操作。一個完整的DMA傳輸（完成一個字節(jié)傳輸）應(yīng)包括4個時鐘周期，即S1～S4。對于速度稍慢的外設(shè)，也可以用READY信號在S3與S4之間產(chǎn)生等待周期Sw。NanjingUniversityofScience&Technology8237的工作周期2）S1周期：8237用DB0～DB7送出高8位地址A8～A15，同時使ADSTB有效，將高8位地址送入鎖存器（在S2的下降沿信號被鎖存）。由于S1是CPU已經(jīng)釋放總線后進入的狀態(tài)，所以8237A還使AEN有效。但是，在傳輸一段連續(xù)的數(shù)據(jù)時，存儲器地址總是相鄰的，它們的高8位地址往往是不變的。這樣在進行下一個字節(jié)的傳輸時，就沒有必要再把高位地址鎖存一次，這種情況下S1可以省略。3）S2期間：8237A首先向外設(shè)送出DACK信號，啟動外設(shè)開始工作。同時開始送出讀數(shù)據(jù)的控制信號。如果是DMA讀操作，就送出MEMR到存儲器。反之，就把IOR送到外設(shè)。4）S3期間：送出寫操作所需的控制信號。如DMA讀，就將IOW送外設(shè)；反之則將MEMW送存儲器。S3狀態(tài)結(jié)束時，在下降沿檢測READY端的狀態(tài)，若為低電平，就在S3后產(chǎn)生一個Sw

周期，延續(xù)S3的各種狀態(tài)。在S3或Sw結(jié)束處若檢測到高電平，就進入S4周期。NanjingUniversityofScience&Technology8237的工作周期

4）S4周期：結(jié)束本次一個字節(jié)傳輸。如果整個DMA傳輸結(jié)束，后面緊接的是SI周期，如果還要繼續(xù)進行下一個字節(jié)傳輸，再次重復進行S1～S4的過程。如果進行存儲器之間數(shù)據(jù)傳輸，一個字節(jié)的傳輸要經(jīng)過兩個階段：第一階段是從源地址中讀出一個字節(jié)，存入8237A的暫存寄存器，第二階段將這個字節(jié)寫入目的地址中。每個階段的完成都要經(jīng)過4個周期時間。此外由于READY的作用，還使8237A增加了一個Sw

周期，使全部周期分為7種。8237A的典型時序NanjingUniversityofScience&Technology

8237A是一個可編程的集成電路芯片，共占用了16個端口地址。其中每個通道有2個專用的地址，其余8個地址由各通道共用。與之配合工作的還有地址鎖存器，用來鎖存數(shù)據(jù)線DB7～DB0上分時送出的地址信號A15～A8；還有頁面寄存器，端口地址為83H，用來產(chǎn)生地址信號A19～A16，與8237A發(fā)出的16位地址組合得到20位地址信號。8237A的編程使用Intel8237ADMA控制器的結(jié)構(gòu)圖NanjingUniversityofScience&Technology1、基地址寄存器和基字節(jié)數(shù)寄存器

基地址寄存器(16位)：存放需傳送的數(shù)據(jù)塊的第一個字節(jié)的地址。故DMA控制器一次可以傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)塊是64KB?；止?jié)數(shù)寄存器(16位)：存放需傳送的數(shù)據(jù)塊的字節(jié)數(shù)。8237的寄存器組和編程這兩個寄存器的內(nèi)容在對8237初始化時由程序?qū)懭?，先寫低字?jié)，后寫高字節(jié)，其內(nèi)容在整個數(shù)據(jù)塊的DMA傳輸過程中保持不變。這兩個寄存器的內(nèi)容只能寫入，不能讀出。寫入后，其內(nèi)容還同時傳送到當前地址寄存器和當前字節(jié)數(shù)寄存器。NanjingUniversityofScience&Technology2、當前地址和當前字節(jié)數(shù)寄存器(16位)當前地址寄存器：存放DMA傳送的當前地址值，每次DMA傳送后，該寄存器的值自動增量或減量。該寄存器的值可由CPU讀出（先低位，后高位）。若設(shè)置為自動預(yù)置，則在每次計數(shù)結(jié)束后，自動恢復為它的初始值（即保存在基地址寄存器中的初值）。當前字節(jié)數(shù)寄存器：每次傳送后，該寄存器的值自動減1。該寄存器的值可由CPU讀出。若設(shè)置為自動預(yù)置，則在每次計數(shù)結(jié)束后，自動恢復為它的初始值（即保存在基字節(jié)數(shù)寄存器中的初值）。8237的寄存器組和編程NanjingUniversityofScience&Technology8237的內(nèi)部寄存器通道寄存器操作CS#I0R#I0W#A3A2A1A0內(nèi)部觸發(fā)器DB0~DB70基/當前地址寫

010010

0000000001A0~A7A8~A15當前地址讀

001001

0000000001A0~A7A8~A15基和當前字節(jié)數(shù)寫

010010

0001000101W0~W7W8~W15當前字節(jié)數(shù)讀

001001

0001000101W0~W7W8~W151基/當前地址寫

010010

0010001001A0~A7A8~A15當前地址讀

001001

0010001001A0~A7A8~A15基和當前字節(jié)數(shù)寫

010010

0011001101W0~W7W8~W15當前字節(jié)數(shù)讀

001001

0011001101W0~W7W8~W15NanjingUniversityofScience&Technology8237的內(nèi)部寄存器通道寄存器操作CS#I0R#I0W#A3A2A1A0內(nèi)部觸發(fā)器DB0~DB72基/當前地址寫

010010

0100010001A0~A7A8~A15當前地址讀

001001

0100010001A0~A7A8~A15基/當前字節(jié)數(shù)寫

010010

0101010101W0~W7W8~W15當前字節(jié)數(shù)讀

001001

0101010101W0~W7W8~W153基/當前地址寫

010010

0110011001A0~A7A8~A15當前地址讀

001001

0110011001A0~A7A8~A15基/當前字節(jié)數(shù)寫

010010

0111011101W0~W7W8~W15當前字節(jié)數(shù)讀

001001

0111011101W0~W7W8~W15NanjingUniversityofScience&Technology例：某外設(shè)通過通道1傳送100個字節(jié)的數(shù)據(jù)到起始地址為8000H的內(nèi)存區(qū)域，8237A芯片的片選地址是00H，CPU為8088。則初始化程序如下： MOV AL，00H；寫入存儲區(qū)首地址低8位 OUT 02H，AL；02H為通道1的基地址寄存器的端口地址 MOV AL，80H；寫入存儲區(qū)首地址高8位 OUT 02H，AL MOV AL，64H；傳送字節(jié)數(shù)的低8位 OUT 03H，AL；03H為通道1的基字節(jié)寄存器的端口地址 MOV AL，00H；傳送字節(jié)數(shù)的高8位 OUT 03H，AL

8237的寄存器組和編程NanjingUniversityofScience&Technology8237A每個通道都有一個模式寄存器，用于控制本通道的工作方式，CPU可通過XBH端口地址將控制字寫入該寄存器。模式寄存器（ModeRegister）模式選擇請求傳輸模式00單字節(jié)傳輸模式001111塊傳輸模式級聯(lián)傳輸模式地址增量選擇地址加10地址減11自動預(yù)置功能選擇禁止0

允許1

通道選擇

0選0#

Channel

00

1

11

01選1#

Channel選2#

Channel選3#

Channel傳輸類型選擇

00校驗傳輸001111

XX寫傳輸

讀傳輸非法D7D6=11D0D1D2D3D4D5D6D7NanjingUniversityofScience&Technology

8237A一共有四種工作模式，分別是單字節(jié)傳輸模式、塊傳輸模式、請求傳輸模式和級聯(lián)模式。單字節(jié)傳輸模式

8237A完成1個字節(jié)傳輸后，8237A釋放系統(tǒng)總線，一次DMA傳輸結(jié)束。如果收到新的DMA請求，則重新申請總線，重復上述過程。這種方式下，CPU可以在每個DMA周期結(jié)束后控制總線，進行數(shù)據(jù)傳輸，所以不會對系統(tǒng)的運行產(chǎn)生大的影響。模式寄存器（ModeRegister）NanjingUniversityofScience&Technology

8237A一共有四種工作模式，分別是單字節(jié)傳輸模式、塊傳輸模式、請求傳輸模式和級聯(lián)模式。塊傳輸方式

DMA控制器獲得總線控制權(quán)后，可以連續(xù)進入多個DMA周期，進行多個字節(jié)的傳輸(最多64KB)。當字節(jié)計數(shù)器減為0，或者收到外部輸入的強制停止命令(從EOP引腳輸入一個低電平信號)時，8237A才釋放總線而結(jié)束傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸期間無需保持DREQ為有效電平。顯然，這種方式可以獲得最高的數(shù)據(jù)傳輸速度。在數(shù)據(jù)傳輸期間，CPU不能訪問總線(包括取指令)。如果一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)較多，這種方式會對系統(tǒng)工作產(chǎn)生一定的影響。模式寄存器（ModeRegister）NanjingUniversityofScience&Technology

8237A一共有四種工作模式，分別是單字節(jié)傳輸模式、塊傳輸模式、請求傳輸模式和級聯(lián)模式。請求傳輸模式這種方式與塊傳輸類似，申請一次總線可以連續(xù)進行多個數(shù)據(jù)的傳輸，直到DREQ為無效電平或計數(shù)結(jié)束。但是，在每傳輸1個字節(jié)后，8237A都對外設(shè)接口的DMA請求信號線DREQ進行測試，如果檢測到DREQ端變?yōu)闊o效電平，則馬上暫停傳輸。當DREQ又變?yōu)橛行щ娖綍r，就接著進行下一個數(shù)據(jù)的傳輸。這種方式允許外設(shè)由于某種原因發(fā)生的數(shù)據(jù)不連續(xù)，按照外設(shè)的最高速度進行數(shù)據(jù)傳輸，使用比較靈活。模式寄存器（ModeRegister）NanjingUniversityofScience&Technology

8237A一共有四種工作模式，分別是單字節(jié)傳輸模式、塊傳輸模式、請求傳輸模式和級聯(lián)模式。級聯(lián)傳輸方式幾個8237A可以進行級聯(lián)，一片8237A用作主片，其余用作從片，構(gòu)成主從式DMA系統(tǒng)。所謂級聯(lián)，就是從片收到外設(shè)接口的DMA請求信號后，不是向CPU申請總線，而是向DMA控制器主片申請，再由主片向CPU申請。一片主片最多可以連接四片從片。這樣，五片8237A構(gòu)成的二級DMA系統(tǒng)，可以得到16個DMA通道。級聯(lián)時，通過編程使主片的模式寄存器設(shè)置為級聯(lián)傳輸方式，從片設(shè)置成上面的三種方式之一。模式寄存器（ModeRegister）NanjingUniversityofScience&Technology主從DMA系統(tǒng)NanjingUniversityofScience&Technology在前三種工作模式下，DMA傳送有三種類型：DMA讀傳送(存儲器到I/O接口的傳送)

把數(shù)據(jù)由存儲器傳送至外設(shè)，操作時由MEMR#有效從存儲器讀出數(shù)據(jù)，IOW#有效把數(shù)據(jù)傳送給外設(shè)。(2)DAM寫傳送(I/O接口到存儲器的傳送)

把外設(shè)輸入的數(shù)據(jù)寫至存儲器中，操作時由IOR#有效從外設(shè)輸入數(shù)據(jù)，MEMW#有效把數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。(3)校驗傳送校驗傳送實際上不傳送數(shù)據(jù)，主要用來對讀傳送或?qū)憘魉凸δ苓M行校驗。在校驗傳送時8237A保留對系統(tǒng)總線的控制權(quán)，但不產(chǎn)生對I/O接口和存儲器的讀寫信號，只產(chǎn)生地址信號，計數(shù)器進行減1計數(shù)，響應(yīng)EOP信號。校驗傳送一般用于器件測試。注意DMA的讀寫方向是以外設(shè)為參考設(shè)備的。模式寄存器（ModeRegister）NanjingUniversityofScience&Technology例如：PC機軟盤讀寫操作，選擇用8237的通道2作DMA傳輸，若采用單字節(jié)傳送，地址增量，不自動預(yù)置，則：從軟盤讀(I/O→M，DMA寫傳輸)模式控制字為：01000110B=46H向軟盤寫(M→I/O，DMA讀傳輸)模式控制字為：01001010B=4AH校驗軟盤模式控制字為：01000010B=42H模式寄存器（ModeRegister）NanjingUniversityofScience&Technology8位的寄存器，用來控制8237的工作，必須由CPU編程寫入至X8H端口地址?？赏ㄟ^RESET信號或DMA的主清除指令使其復位?？刂萍拇嫫?CommandRegistered)MEM傳輸DACK有效電平低電平有效0高電平有效1

01DREQ有效電平高電平有效擴展寫

MEM0

11

0

低電平有效不擴展寫

0擴展寫1D3=1

X優(yōu)先級類型01固定優(yōu)先級循環(huán)優(yōu)先級禁止允許Channel0地址保持不變

X源地址可變保持源地址不變

D0=08237A工作01

Enable8237A

Disable8237A時序類型01

X普通時序壓縮時序D0=1D0D1D2D3D4D5D6D7NanjingUniversityofScience&Technology存儲器到存儲器傳送通道0：地址寄存器：為源區(qū)的地址字節(jié)數(shù)寄存器：為要傳送的字節(jié)數(shù)通道1：地址寄存器：為目的區(qū)的地址字節(jié)數(shù)寄存器：要傳送的字節(jié)數(shù)傳送過程：傳送由通道0的軟件DREQ啟動，8237按正常方式向CPU發(fā)出DMA請求信號HRQ，待CPU用HLDA回答后，傳送就可以開始了。傳送時先將源區(qū)的數(shù)據(jù)放入8237的臨時寄存器中，然后再傳送到目的區(qū)，每傳送一個字節(jié)需要8個時鐘周期。控制寄存器(CommandRegistered)NanjingUniversityofScience&Technology8237A的啟動和停止：D2=0啟動8237A工作，D2=1停止8237的工作。該位影響所有通道，一般情況下應(yīng)使它為0(啟動工作)時序類型普通時序：每傳輸一個字節(jié)一般需要3個時鐘周期，S1用于鎖定高8位地址，在高8位地址不變時，S1是可以省略的。S3是一個延長周期，以保證可靠的讀寫操作。壓縮時序：在追求高速傳輸，且器件的讀寫速度又可以跟得上時，S3也是可以省略的。于是一個字節(jié)的傳輸可壓縮到2個時鐘周期（S2，S4）就可完成。但是，使用壓縮時序時，8237A只改變低8位地址，因此傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)限制在256個字節(jié)以內(nèi)。擴展寫：通常寫控制信號在S3才變得有效，擴展寫表示讀、寫脈沖同時產(chǎn)生，在S2就開始變得有效。這種做法可以使一些需要較長時間寫入的設(shè)備能得到足夠的寫入時間。使用壓縮時序時，這一位無意義?？刂萍拇嫫?CommandRegistered)NanjingUniversityofScience&Technology例如：要求8237按如下要求工作：禁止存儲器到存儲器傳送，按正常時序，不進行擴展寫，通道按固定優(yōu)先權(quán)排序，允許8237進行DMA操作，DREQ和DACK均為高電平有效。則命令字為：

10000000B程序段為：

MOVAL,80H OUTDMA+8,AL控制寄存器(CommandRegistered)NanjingUniversityofScience&Technology8位的寄存器，只讀，端口地址和控制寄存器相同。D0~D3：用來指出4個通道的計數(shù)結(jié)束(TC,TerminalCount)狀態(tài)。如D3=1表示通道3計數(shù)到0，因而計數(shù)結(jié)束。D4~D7：表示4個通道當前有無DMA請求。比如D6=1，表示通道1當前有DMA請求需要處理。D7D6D5D4D3D2D1D0狀態(tài)寄存器(StatusRegister)1：通道0已達到TC1：通道1已達到TC1：通道2已達到TC1：通道3已達到TC1:通道3請求1:通道2請求1:通道1請求1:通道0請求NanjingUniversityofScience&Technology不用0清除MASK位建立MASK位1通道選擇整個8237芯片的啟動和停止由控制寄存器的D2位設(shè)置。每個通道的DREQ是否能被響應(yīng)可以由單通道屏蔽寄存器單獨控制。當一個通道的DMA屏蔽標志為1時，這個通道就不能接收DMA請求了。這時，不管是硬件的DMA請求，還是軟件的DMA請求，都不會被受理。CPU可通過寫控制字至XAH端口使其生效。單通道屏蔽寄存器(singlemaskregister)D7D6D5D4D3D2D1D000Channel001Channel110Channel211Channel3NanjingUniversityofScience&Technology不用0清Channel3M位設(shè)Channel3M位10清Channel2M位1設(shè)Channel2M位

8237A還允許使用綜合屏蔽命令字來設(shè)置所有通道的屏蔽觸發(fā)器。這樣，用綜合屏蔽命令可以一次完成對4個通道的屏蔽設(shè)置。CPU可通過寫控制字至XFH端口使其生效。0清Channel0Mask位1設(shè)Channel0Mask位0清Channel1Mask位1設(shè)Channel1Mask位綜合屏蔽寄存器(allmaskregister)D7D6D5D4D3D2D1D0NanjingUniversityofScience&Technology例如：對軟盤讀寫操作前，在進行DMA初始化時，都必須解除通道2的屏蔽，以便響應(yīng)硬件DREQ2的DMA請求，可以采取下面兩種方式之一清除屏蔽寄存器：使用單一通道屏蔽命令

MOVAL，00000010B OUTDMA+0AH，AL使用綜合屏蔽命令

MOVAL，00001011B OUTDMA+0FH，AL屏蔽應(yīng)用實例NanjingUniversityofScience&Technology不用0清除DMA請求位建立DMA請求位100Channel001Channel110Channel211Channel38237A的每個通道都配備1個DMA請求觸發(fā)器和1個DMA屏蔽觸發(fā)器，分別用來設(shè)置DMA請求標志和屏蔽標志。DMA請求寄存器(RequestRegister)D7D6D5D4D3D2D1D0一般的情況下，DMA請求由硬件發(fā)出，通過DREQ引腳引入DMA請求。但也可以由軟件發(fā)出，由軟件來啟動DMA傳輸。DMA請求寄存器中的D1、D0位用來指出通道號，D2位用來表示是否對相應(yīng)通道設(shè)置DMA請求，如D2為1，則使相應(yīng)通道的DMA請求觸發(fā)器置1，于是產(chǎn)生DMA請求，如D2為0，則無請求。NanjingUniversityofScience&Technology8237A的軟件命令有3條：主清除命令（復位命令）、清除高/低觸發(fā)器和清除屏蔽標志主清除(masterclear)命令：該命令的功能和Reset相同，它使控制寄存器、狀態(tài)寄存器、DMA請求寄存器、暫存器以及高/低觸發(fā)器都清0，而使屏蔽寄存器置1，使8237A進入空閑周期。對端口地址為XDH的端口實施一次寫操作，也就是對該端口執(zhí)行一條輸出指令，就可以實現(xiàn)對8237A的復位操作。清除高/低觸發(fā)器：8237A內(nèi)部有一個“高/低觸發(fā)器”，當這個觸發(fā)器為0時，訪問16位寄存器的低字節(jié)；為1時，訪問高字節(jié)。該觸發(fā)器在訪問一次16位寄存器后，能自動翻轉(zhuǎn)，0變1或1變0。在寫入內(nèi)存儲器起始地址或字節(jié)計數(shù)器初值之前，將這個觸發(fā)器清0，就可以按照先低位字節(jié)，后高位字節(jié)的順序?qū)懭氤踔怠PU通過寫XCH端口地址使其有效。清除屏蔽標志(clearmaskregister)：清除4個通道的屏蔽標志，使各通道均能接受DMA請求。CPU通過寫XEH端口地址使其有效。軟件命令(SoftwareCommand)NanjingUniversityofScience&Technology寫0C號地址：清除高/低觸發(fā)器，使將裝入數(shù)據(jù)的順序為先LSB后MSB。寫0D號地址：總清除命令(軟件復位命令)，屏蔽寄存器被置為1，其它寄存器被置為0，軟件復位。寫0E號地址：清除屏蔽標志。關(guān)于3個軟件命令：只與端口號有關(guān)，與DB線上的內(nèi)容無關(guān)。軟件命令(SoftwareCommand)NanjingUniversityofScience&Technology8237的內(nèi)部寄存器通道寄存器操作CS#I0R#I0W#A3A2A1A0內(nèi)部觸發(fā)器DB0~DB70基/現(xiàn)行地址寫

010010

0000000001A0~A7A8~A15現(xiàn)行地址讀

001001

0000000001A0~A7A8~A15基和現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寫

010010

0001000101W0~W7W8~W15現(xiàn)行字節(jié)數(shù)讀

001001

0001000101W0~W7W8~W151基/現(xiàn)行地址寫

010010

0010001001A0~A7A8~A15現(xiàn)行地址讀

001001

0010001001A0~A7A8~A15基和現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寫

010010

0011001101W0~W7W8~W15現(xiàn)行字節(jié)數(shù)讀

001001

0011001101W0~W7W8~W15NanjingUniversityofScience&Technology8237的內(nèi)部寄存器通道寄存器操作CS#I0R#I0W#A3A2A1A0內(nèi)部觸發(fā)器DB0~DB72基/現(xiàn)行地址寫

010010

0100010001A0~A7A8~A15現(xiàn)行地址讀

001001

0100010001A0~A7A8~A15基/現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寫

010010

0101010101W0~W7W8~W15現(xiàn)行字節(jié)數(shù)讀

001001

0101010101W0~W7W8~W153基/現(xiàn)行地址寫

010010

0110011001A0~A7A8~A15現(xiàn)行地址讀

001001

0110011001A0~A7A8~A15基/現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寫

010010

0111011101W0~W7W8~W15現(xiàn)行字節(jié)數(shù)讀

001001

0111011101W0~W7W8~W15NanjingUniversityofScience&Technology控制及狀態(tài)寄存器的尋址及有關(guān)命令端口地址A3A2A1A0操作寄存器CS#I0R#I0W#備注08H

10001000寫讀命令寄存器狀態(tài)寄存器

01000109H

10011001寫讀請求寄存器非法

0100010AH

10101010寫讀單通道屏蔽寄存器非法

010001對單一通道進行屏蔽0BH

10111011寫讀模式寄存器非法

0100010CH

11001100寫讀清高/低觸發(fā)器非法

010001軟件命令0DH

11011101寫讀主清除命令臨時寄存器

010001軟件命令0EH

11101110寫讀清除所有通道屏蔽非法

010001軟件命令0FH

11111111寫讀屏蔽所有通道非法

010001NanjingUniversityofScience&Technology8237的內(nèi)部口地址及操作(小結(jié))口地址讀(IOR)寫（IOW）00,02,04,06通道0~3當前地址寄存器通道0~3基地址、現(xiàn)行地址寄存器01,03,05,07通道0~3當前字節(jié)寄存器通道0~3基字節(jié)、現(xiàn)行字節(jié)寄存器08H狀態(tài)寄存器控制寄存器09H——請求寄存器0AH——單一通道屏蔽0BH——模式寄存器0CH——清除高/低后觸發(fā)器0DH暫存器主清除命令0EH——清通道屏蔽位0FH——綜合屏蔽標志NanjingUniversityofScience&Technology8237的編程步驟關(guān)閉8237A，以保證對8237A初始化編程結(jié)束后才響應(yīng)DMA操作請求；或?qū)νǖ肋M行屏蔽。發(fā)主清除(軟件復位)命令；將內(nèi)存起始地址送基地址和現(xiàn)行地址寄存器，先寫低位，后寫高位；將要傳送的字節(jié)數(shù)送基字節(jié)數(shù)和現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器，先寫低位，后寫高位；寫方式字，設(shè)置需使用的通道的工作方式；啟動8237A，并將對8237的操作方式控制字寫入控制寄存器，控制8237A工作。清除該通道的屏蔽位，準備接受DMA請求；可用軟件方法將請求DMA操作控制字寫入請求寄存器，或用硬件方法，等待DREQ引線端發(fā)出DMA操作申請。NanjingUniversityofScience&Technology對8237A的編程舉例例1:某外設(shè)通過通道1傳送100個字節(jié)的數(shù)據(jù)到起始地址為8000H的內(nèi)存區(qū)域，8237A芯片的片選地址是00H，CPU為8088。編寫初始化程序。MOV AL，04H；關(guān)閉8237A，令控制寄存器D2=1OUT 08H，AL；控制寄存器的端口地址OUT 0D，AL；復位命令,只要地址正確,與傳送數(shù)據(jù)無關(guān)MOV AL，00H；寫入存儲區(qū)首地址低8位OUT 02H，ALMOV AL，80H；寫入存儲區(qū)首地址高8位OUT 02H，ALMOV AL，64H；傳送字節(jié)數(shù)的低8位OUT 03H，ALMOV AL，00H；設(shè)置傳送字節(jié)數(shù)的高8位OUT 03H，ALMOV AL，55H；設(shè)置通道1工作方式控制字OUT 0BH，AL；單字節(jié)傳送，地址加1，自動預(yù)置MOV AL，02H；只允許通道1進行DMA傳送OUT 0FH，ALMOV AL，00H；DACK低電平有效,DREQ高電平有效OUT 08H，AL；固定優(yōu)先級，啟動8237A工作NanjingUniversityofScience&Technology對8237的編程舉例例2：假設(shè)要利用通道0的單字節(jié)寫模式，由外設(shè)輸入一個數(shù)據(jù)塊到內(nèi)存，數(shù)據(jù)塊長度為8K，內(nèi)存區(qū)首地址為2000H，采用地址加1變化，不進行自動預(yù)置。外設(shè)的DREQ與DACK均為低有效，普通時序，固定優(yōu)先級。試完成初始化程序與應(yīng)用程序。設(shè)8237A的口地址為0010H~001FH模式寄存器：01000100(44H)控制寄存器：01000000(40H)

OUT1DH,AL;軟件復位

MOVAL,00H;基地址OUT10H,ALMOVAL,20H;OUT10H,ALMOVAL,00H;基字節(jié)OUT11H,ALMOVAL,20HOUT11H,AL

MOVAL,44H;模式OUT1BH,AL