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第九章 微型计算机常用接口技术 《微机原理与接口技术》 9.4 DMA控制器 DMA传送是外设和存储器传送数据的各种方式中速度最快的一种。 DMA传送是在脱离CPU控制的情况下进行的。传送过程不执行任何指令。 DMA传送必须有DMA控制器的支持，由DMA控制器产生产生传送的控制信号。 DMA控制器的功能 能接收外设的请求，向CPU发出DMA请求信号； 当CPU发出DMA响应信号后，接管对总线的控制，进入DMA方式； 能输出地址信息和修改地址； 能向存储器和外设发出相应的读/写控制信号； 能控制传输的字节数，判断DMA传输是否结束； 在DMA传输结束后，能结束DMA请求信号，释放总线，使CPU恢复正常工作。 8237A DMA控制器 主要功能 具有4个独立的DMA通道。 每个通道的DMA请求都可以单独控制。 每个通道的DMA请求的优先权，编程可设。 每次传送的数据最多为64KB。 有四种传送方式： 单字节传送方式 数据块传送方式 请求传送方式 级连方式 可以通过级联增加DMA通道的数量。 允许外设到存储器的快速传送，也允许存储器到存储器的快速传送 结束处理的输入信号线EOP。 DREQ和DACK的有效电平可以设置。 8237A的结构及引脚 每个通道有各自的： 16位基地址寄存器和当前地址寄存器； 16位基字节计数器和当前字节计数器； 8位方式寄存器； 1位DMA请求触发器； 1位屏蔽触发器 8237A的结构及引脚 基地址寄存器存放本通道DMA传输时的地址初值。 编程时初值同时被写入当前地址寄存器，每次DMA传输后自动加1或者减1。CPU可以用输入指令分两次读出当前地址寄存器中的值，每次读8位。 基地址寄存器中的值不能读出。 一个通道设置成自动预置模式，当前字节数计数器内容减至0时，基地址寄存器内容自动复制到当前地址寄存器。 基本字节数寄存器存放DMA传输字节数的初值。 初值同时被写入当前字节数寄存器。每次DMA传送一个字节，当前字节数计数器的内容减1，当减至0时，产生DMA传输结束信号EOP。 一个通道设置成自动预置模式，基字节数寄存器内容会自动复制到当前字节数计数器中。当前字节数计数器内容可由CPU通过两条指令读出。 8237A内部寄存器 8237A的结构及引脚 数据地址信号： DB0~7： （从设备）既是CPU向8237的数据通道（输入或输出）； （主设备）主动状态时为向存储器输出的高8位地址A8~15 ，通过信号ADSTB锁存到外部地址锁存器 。 A0~7：分两部分： A0~3为双向，（从设备）由CPU输入时选择8237的端口， （主设备）输出时A0~3和A4~7一起输出存储器低8位地址。 CS：片选信号，决定8237的高位地址。 ADSTB——地址选通输出信号，把当前地址寄存器中的高8位地址（通过DB0~DB7）锁存到外部锁存器中。 AEN：高电平输出，地址输出允许。 以上两个信号将锁存高8位地址并送到地址总线上。 AEN信号也将在DMA传送时禁止其他设备占用总线。 8237A的结构及引脚 8237A的结构及引脚 其他信号： CLK——时钟输入端，8237A的时钟频率为4MHz。 READY：输入，高电平表示传送准备好。用来调整读写时序。 EOP：DMA过程结束信号，负脉冲输出时表示传送结束，任一个通道中计数器结束，会使DMA控制器内部的请求寄存器复位。负脉冲输入时强制结束DMA过程。 RESET：复位信号。 8237A的结构及引脚 DMA请求和应答信号： DREQ0~3：外设向8237的DMA请求，同时申请时DREQ0级别最高，直到响应信号DACK以后，I/O接口才能撤消DREQ ； DACK0~3：8237向外设的DMA应答，CPU送来总线允许信号HLDA后，便产生相应的DACK信号 HRQ：8237向CPU的DMA请求信号； HLDA：CPU向8237的DMA应答信号； HRQ和HLDA为高电平有效 DREQ和DACK的有效电平（极性）可由编程选择 8237A的两种工作状态 被动状态（空闲周期）：DMA控制器受CPU控制的状态。主要是对DMA控制器进行初始化编程。 复位后处于从控状态，编程初始化，外设向8237A请求传输（DREQ），8237A再向CPU请求总线(HRQ)； 8237A接收16位地址，用高12位地址产生片选信号，用低4位地址来选择内部寄存器； IOR为低电平时，CPU读取8237A内部寄存器的值；当IOW为低电平时，CPU将数据写入8237A的内部寄存器。输出AEN为低电平。 8237A的两种工作状态 主动状态（有效周期）：DMA控制数据传送的状态。它既发出IOR或IOW控制外设，也发出MEMR或MEMW信号控制存储器。 收到CPU允许使用总线的通知（HLDA）后，82