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+5V HOLD HLDA CLK 使微处理器地址锁存信号无效 1 EN 锁存缓冲器 STB 连接数据总线 M/IO A8~A15 HRQ HLDA CLK AEN ADSTB 方式寄存器 DB0~7 基本地址寄存器 基本字节计数器 CS A4~A7 A0~A3 1 2 通道0 DREQ0 DACK0 DREQ1 DACK1 DREQ2 DACK2 DREQ3 DACK3 EOP 16 当前地址寄存器 当前字节计数器 地 控制寄存器 状态寄存器 暂存寄存器 公 共 部 份 电源 IOR IOW MEMR MEMW READY 1：请求触发器 2：屏蔽触发器
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6.2.3 8237A的对外连接信号
8237A作为从模块时的引脚信号（1）
RESET—复位输入端，高电平有效。复位时，屏蔽寄存器 被置1，其他寄存器均清0。 CS# ——片选输入端，低电平有效，由A4~A15译码得到。 为低电平时，8237A被选中，CPU可以对8237A进 行读写（进行预置或读取工作状态）。 A3～A0—最低的4位地址线，双向信号引脚。DMA控制器 作为从模块时，A3～A0作为输入端，用来选择 DMAC内部的16个端口地址。
在DMA传送之前，8237A从DB0~DB7把存储器地址 的A8~A15送入这个锁存器。
在DMA周期里，锁存器将锁存的地址送往系统地址 总线的A8~A15，同时从A0~A7引脚发送地址的低八位。
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5． 页面地址寄存器（外接）
8237A控制了地址总线的16位，所以最多只能连续传 送64K字节的数据。 为了控制8086系统20位的物理地址，需要外接一个四位 的“页面地址寄存器”（PC机地址：83H） 页面地址寄存器的值由CPU写入 8237A发送低16位地址时，高四位的地址从页面地址寄 存器发往地址总线的A16~A19
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[例]：用DMA方式将串行通信口接收到的200字节 的数据存入以BUFFER为首地址内存区域
对DMAC进行预置：向DMAC写入内存首地址，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； 串口每输入一个数据，自动进行DMA传输； 最后一个数据传输结束后，DMAC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。 DMA方式传输200字节过程为：1次对DMAC初始化， 1次对串口初始化， 200次DMA周期，1次结束处理。
第6 章
6.1 DMA传输原理
DMA传输
6.2 DMA控制器8237A
6.3 8237A的编程使用
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直接存储器传送
（Direct Memory Access—DMA） 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
M
CPU
I/O
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。
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3. 控制逻辑
•
•
DMA周期内，控制逻辑通过产生控制信号和16位要存 取的存储单元地址来控制DMA操作步骤。
初始化时，通过对方式寄存器编程，使控制逻辑可以 对各个通道的操作进行控制。
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4． 锁存缓冲器（外接）
使用8237A工作时，需要外接一个八位的地址锁存缓 冲电路，它能够储存八位的地址信号，通过可控的三 态门连接系统地址总线。
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3． 8237A的传输类型
（1）DMA写传输（I／O→存储器） （2）DMA读传输（存储器→I／O） （3）DMA检验 （完成校验过程，测试DMA控制器的状态）。 （4）存储器到存储器传输
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6.2.2 8237A的内部结构和外部连接
8237A的内部结构分成二部分： 四个DMA通道和一个公共控制部分
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（2）对存储器/外设接口的读写控制信号
IOR#——作为主模块时，IOR#输出外设接口的读控制信 号，信号有效时，I／O接口部件中的数据被读出 送往数据总线。 IOW#——作为主模块时，IOW#输出外设接口的写控制信 号，信号有效时，存储器中读出的数据被写入 I／O接口中。 READY——准备就绪信号，输入，高电平有效。所用的存 储器或I／O接口的速度较慢时，使READY处于 低电位，8237A会自动插入等待周期。数据准备 就绪时，READY端为高电平，表示可以进行数 据传输。 29
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3.
8086系统中的DMA信号
•最小模式 CPU通过HOLD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。 •最大模式 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。
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6.2 DMA控制器8237A
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DMA通道--字节计数器
• 字节计数器由基本字节计数器和当前字节计数器组成。 • 编程时，由指令把DMA传输的字节数写入基本字节计数器， 继而传送到当前字节计数器(初值要比实际传输的字节数少1） • 每进行一次DMA传输，当前字节计数器自动减1。它的值由0 减到FFFFH（-1）时，产生计数结束信号EOP。 • 当前计数器的值可以由CPU通过输入指令分两次读出。
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8237A作为总线主模块时的引脚信号
（1）地址信号
A3～A0—— DMAC为主模块时，提供存储器最低4位地址 （输出） 。 A7～A4 —- 提供存储器的中间4位地址（输出） DB7～DB0— 输出当前地址寄存器中的高8位地址，并通过信号 ADSTB打入外部锁存器，和A7～A0输出的低8位 地址一起构成16位地址。
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2. 读／写逻辑
8237A在系统总线中作为“从模块”时
• 接收CPU对I／O接口的读(IOR#)、写(IOW#)信号； • 对地址总线的低4位 (A0 ~A3) 译码； • 片选和IOW#信号有效时，把数据总线的内容写入所寻 址的寄存器; • 片选和IOR#有效时，把选择的寄存器内容送到数据总 线上。
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2． 8237A的工作方式
（1）单字节传输方式
8237A每申请一次总线，进行1个字节传输，然后释放系 统总线，一次DMA传输结束。
CPU可以在每个DMA周期结束后控制总线，进行数据传输， 所以不会对系统的运行产生大的影响。
（2）块传输方式
DMA控制器获得总线控制权后，可以连续进入多个DMA周 期，进行多个字节的传输（最多64K字节）。 这种方式可以获得最高的数据传输速度。如果一次传输的数 据较多，对系统工作可能产生一定的影响。
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（3）请求传输方式
• 申请一次总线可以连续进行多个数据的传输。
• 每传输1个字节后，8237A都对外设接口的请求信号 进行测试：
DREQ端无效，暂停传输；
DREQ有效，接着进行下一个数据的传输。
• 允许数据不连续，按照外设的最高速度进行数据传输， 使用比较灵活。
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（4）级联传输方式
• 几个8237A进行级联，一片8237A用作主片，其余用 作从片，构成主从式DMA系统。 • 从片收到外设接口的DMA请求信号后，向DMA控制器 主片申请，再由主片向CPU申请。 • 一片主片最多可以连接四片从片。这样，五片8237A 构成的二级DMA系统，可以得到16个DMA通道。 • 级联时，主片通过软件在方式寄存器中设置为级联 传输方式。从片设置成上面的三种方式之一。
（2）对存储器/外设接口的读写控制信号
MEMR#——存储器读信号，低电平有效，输出。信号有效 时，所选中的存储器单元的内容被读到数据 总 线。 MEMW#——存储器写信号，低电平有效，输出。信号有 效时，数据总线上的内容被写入选中的存储单 元。
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（3） DMA联络信号
DREQ——通道DMA请求信号，输入。 每个通道对应一个DREQ信号端，它的极性可以 通过编程来选择。 外设接口要求DMA传输时，使DREQ处于有效， DMAC控制器送来DMA响应信号DACK以后， 接口撤除DREQ的有效电平。
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地址信号
ADSTB——地址选通信号，输出，高电平有效。信号有效 时，将DMAC高8位地址经DB7～DB0送到外部 锁存器。 AEN——地址允许信号，输出，高电平有效。 把高12位地址（地址锁存器中高8位、页面地址寄 存器最高4位）一起送到地址总线上，与芯片直接 输出的低8位地址共同构成20位内存地址。 AEN信号也使与CPU相连的地址锁存器无效。保证 地址总线上的信号来自DMA控制器，而不是来自 CPU。
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2. DMA传输过程
• 总线请求：DMAC向CPU申请使用总线
• 总线控制转移：CPU同意DMAC管理总线
• 数据传输：外设接口和存储器之间传输数据
• 修改地址和计数器：为下一次传输做准备
• 结束处理：DMAC放弃对总线的控制权
• 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。
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8237A作为从模块时的引脚信号（2）
IOR#——I／O设备读信号，双向、三态、低电平有效。 作为从模块时为输入。有效时，CPU读DMA控 制器内部寄存器的值。 IOW#——I／O设备写信号，双向、三态、低电平有效。 作为从模块时输入。有效时，CPU向DMA控制 器的内部寄存器中写入信息（进行编程）。 DB7～DB0——8位双向三态数据线。DMA控制器作为从 模块时，CPU通过DB
• 由基地址寄存器和当前地址寄存器组成。 • 对8237编程时，把本通道DMA传输的地址初值写入基地址寄 存器，再由8237A传送到当前地址寄存器。 • 当前地址寄存器在每次DMA传输后自动加 1或减1。 • CPU可以通过输入指令读出当前地址寄存器值(每次读8位)。 基地址寄存器不能被读出，且一直保持初值。 • 数据块传送完成后，可以把当前地址寄存器的内容恢复为基 地址寄存器保存的初值。 （需要在编程时设置“自动预置”方式）