文档介绍：本章主要教学内容
可编程DMA控制器8237A的内部结构和引脚功能
8237A的工作方式及编程方法
可编程计数/定时器接口芯片8253的编程结构与使用方法
8253在PC机上的具体应用
第8章 DMA控制器与定时
计数器接口
可编程DMA控制器8237A
数据传送方式除了查询方式和中断方式以外还有DMA控制方式。利用DMA方式传送数据时,数据的传送过程完全由硬件电路控制,这种电路称为DMA控制器(DMAC),它可以在DMA方式下起到CPU的作用。DMAC的功能就是在存储器和I/O设备之间进行高速、成批的数据传输。在8086系统中,DMAC选用的是可编程器件Intel 8237A,它含有4个独立的DMA通道,可以用来实现内存到接口、接口到内存及内存到内存之间的高速数据传送,,在此过程中CPU不再干预,这样可大大减少数据传送的中间过程,提高了数据的传送速度。
8237A的内部结构及引脚
在DMA控制器取得系统总线的控制权后,系统就完全在它的控制下进行工作,此时DMA为总线主模块,这种工作方式通常称为主态方式;另外,DMA又可以和其它接口一样,接受CPU对它的读/写操作,这时DMA控制器就成了总线从模块,这种工作方式通常称为从态方式。8237A的编程结构和引脚信号与这两方面的情况有关。
1. 8237A的内部结构
8237A的内部结构如图8-1所示,它主要由时序与控制逻辑、命令控制逻辑、优先级编码电路、数据和地址缓冲器组以及内部寄存器等5个部分组成。
图8-1 8237A内部结构
图8-1中各主要部件的功能分析如下:
(1)时序与控制逻辑:当8237A处于从态工作方式时,时序与控制逻辑电路接受系统送来的时钟、复位、片选和读/写控制等信号,完成相应的控制操作;当8237A处于主态工作方式时则向系统发出相应的控制信号。
(2)命令控制逻辑:8237A处于从态工作方式时,命令控制逻辑接收CPU送来的寄存器选择信号A3~A0,选择8237A内部相应的寄存器;主态时,对工作方式寄存器的最低两位D1D0进行译码,以确定DMA的操作类型。寄存器选择信号A3~A0与、配合可组成各种操作命令。
(3)优先级编码电路:该电路根据CPU对8237A初始化时送来的命令,对同时提出DMA请求的多个通道进行排队判优,来决定哪一个通道的优先级别为最高。对优先级的管理有固定优先级和循环优先级两种方式,无论采用哪种优先级管理,一旦某个优先级高的设备在服务时,其它通道的请求均被禁止,直到该通道的服务结束时为止。
(4)数据和地址缓冲器组:8237A的引脚A7~A4、A3~A0为地址线;引脚DB7~DB0在从态时传输数据信息,在主态时传送地址信息。这些数据引线和地址引线都与三态缓冲器相连,因而可以接管或释放总线。
(5)内部寄存器:8237A内部有4个DMA通道,每个通道都有一个16位的基地址寄存器、基字计数器、当前地址寄存器和当前字计数器,以及一个6位的工作方式寄存器。片内还各有一个可编程的命令寄存器、屏蔽寄存器、请求寄存器、状态寄存器和暂存寄存器,以及不可编程的字数暂存器和地址暂存器等。
2. 8237A的引脚
8237A是一种具备40个引脚的双列直插式DIP封装的芯片,如图8-2所示。
8237A的工作方式
8237A在系统中可以有两种功能:一种功能是系统总线的主控者,这是它工作的主方式。在取代CPU控制DMA传送时,它应提供存储器的地址和必要的读写控制信号,数据是在I/O设备与存储器之间通过数据总线直接传递;另一种功能是在成为主控者之前,必须由CPU对它编程以确定通道的选择、数据传送的模式、存储器区域首地址、传送总字节数等等。在DMA传送之后,也有可能由CPU读取DMA控制器的状态。这时8237A如同一般I/O端口设备一样,是系统总线的从设备,这是8237A工作的从方式。
1. 8237A传送工作方式
(1)单字节传送方式
这种工作方式的特点是每申请一次只传送一个字节。数据传送后字节计数器自动减量(增量或减量取决于编程)。传送完这一个字节后DMAC放弃系统总线,将总线控制权交回CPU。HRQ信号变为无效,释放系统总线。若传送数据使字节数减为0,总线计数结束发出信号,或终结DMA传送,或重新初始化。
(2)数据块传送方式
在这种传送方式下,DMAC一旦获得总线控制权便开始连续传送数据。每传送一个字节,自动修改地址,并使要传送的字节数减1,直到将所有规定的字节全部传送完,或收到外部信号,DMAC才结束传送,将总线控制权交给CPU。
(3)请求传送方式
在这种方式下,8237A可以进行连续的数据传送,只有出现以下三种情况之一时才停止传送:
字节数计数器减到0,