微机接口技术第4章输入和输出及DMA技术.ppt

第4章 第4章 输入和输出及DMA技术 学习目标： ◆ 掌握CPU与外设传送数据的不同方式的特点及适用场合； ◆ 掌握DMA的基本概念、DMA传送数据的4种传送方式及传送过程； ◆ 理解8237A的引脚功能及内部结构； ◆ 掌握8237A的初始化方法及编程应用。 第4章 输入和输出及DMA技术 本章目录： 4.1 CPU与外设传送数据的方式 4.2 DMA技术概述 4.3 DMA控制器8237A 习题与思考题 4.1 CPU与外设传送数据的方式 4.1.1 无条件传送方式 4.1.2 程序查询方式 4.1.3 中断控制方式 4.1.4 DMA方式 4.1.1 无条件传送方式 无条件传送方式，又称同步传送方式。 在程序中执行相应的I/O指令 优点是软硬件十分简单 4.1.2 程序查询方式 程序查询方式，又称条件传送方式或异步传送方式。 CPU先查询外设的状态，若外设没有准备好，则CPU处于等待状态，若外设准备好时才执行I/O指令实现数据传送。 保证CPU与外设同步动作，缺点是传输速度慢，CPU工作效率低。在CPU不太忙且传送速度要求不高的场合下，可以采用。 4.1.3 中断传送方式 当外设准备好进行数据传输时，通过接口向CPU提出中断请求，CPU在满足响应中断的条件下，向接口发出中断响应（回答）信号，然后执行中断服务程序，完成一次数据传送。 使CPU与外设并行工作，实时处理，提高CPU的工作效率。 用于CPU的任务比较忙，传送速度不太高的场合，尤其是适合实时控制及紧急事件的处理。 4.1.4 DMA传送方式 由专用接口芯片DMA控制器来管理。 当外设需传送数据时，先通过DMAC向CPU提出总线请求，CPU收到请求并发出总线响应（回答）信号，然后CPU释放总线，由DMAC接管总线并控制数据的传送过程，传送完毕将总线控制权交还给CPU。 DMA传送方式适合高速大批量数据传送，但电路结构复杂，硬件开销较大。 4.2 DMA技术概述 DMA Direct Memory Access直接存储器存取，为高速I／O设备与读写存储器之间进行批量数据交换提供直接的传输通道。 4.2.1 DMA基本概念 4.2.2 DMA控制器 4.2.1 DMA基本概念 DMA传送的几种方式： （1）单次DMA传送 每次DMA传送只传输数据一次，然后又把总线控制权还给CPU。 （2）成组传送 把全部要传送的数据分成若干组。成组传送的信号只能由DMA控制器中的计数器产生，计到零时，交回总线控制权。 （3）请求方式成组传送 有一点与成组传送不同，它要求在这一组数据传送过程中外设送来的DMA请求信号一直保持有效。 （4）级联方式传送 几个8237A可以级联，构成主从式DMA系统。 4.2.2 DMA控制器 具有DMA能力的单通道DMA控制器的编程结构和外部连线图 1. DMA传送的基本过程 (1)外设提出DMA传送请求，电平信号（DREQ）。 (2)DMA控制器响应请求,向CPU提出保持（HOLD）请求。 (3)CPU响应。在每个时钟上升沿都检测有无HOLD请求。CPU送出HLDA响应信号并释放总线。 (4)DMA控制器的操作 DMA控制器收到HLDA后，即开始对DMA的过程控制。向外设送出DACK作为对DMA请求的响应，同时也作为外设的数据选通。还向系统总线送出控制信号和地址信号，以选择合适的存储单元。在一次DMA结束后，控制器撤除HOLD信号，CPU也消除HLDA，并重新开始对总线的使用。 2. DMA控制器的功能 (1)能够响应外设的DMA请求，使CPU暂停工作，接管总线控制权。 (2)能够按节拍提供外设和存储器工作的各种信号。 (3)提供存储器地址。 (4)应是可编程的，使之能灵活运用。 4.3 DMA控制器8237A Intel 8237A是可编程的高性能DMA控制器。8237A工作时钟为3MHZ，8237A-4为4MHZ，8237A-5为5MHZ。 4.3.1 8237A主要特性 4.3.2 8237A引脚及结构 4.3.3 8237A工作时序 4.3.4 8237A初始化编程 4.3.5 8237A应用举例 4.3.1 8237A主要特性 1．有四个完全独立的DMA通道。 2．能分别允许或禁止各通道的DMA请求，能对各通道的优先级进行排队。 3．能对存储器块进行初始化。 4．能进行存储器到存储器的数据传输。 5．存储器的寻址范围为64KB，能在传送一个字节后地址自动加1或减1。 6．对于时钟为5MHZ的8237A-5，其传输速率高达1.6MBps 7．可以用级联的方法无限地扩展DMA通道数。 8．