可编程控制器优秀课件.ppt

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1、可编程控制器第1页，本讲稿共23页8.1 概述 Inte18237A是一种有40个引脚的高性能可编程DMA控制器，采用主频5MHz的8237A传送速度可达到1.6MB/秒。8237A的主要功能为：（1）在一个8237A芯片中有4个独立的DMA通道，每个通道均可独立地传送数据，可控制4个I/O外设进行DMA传送。（2）每个通道的DMA请求都可以分别允许和禁止。每个通道的DMA请求有不同的优先权，优先权可以是固定的，也可以是循环的。（3）每个通道均有64KB的寻址和计数能力，即一次DMA传送的数据最大长度可达64KB。第2页，本讲稿共23页8.1 概述（4）可以在存储器与外设间进行数据传送，也可以

2、在存储器的两个区域之间进行传送。（5）8237A有四种DMA传送方式，分别为单字节传送、数据块传送、请求传送方式和级连方式。（6）8237A芯片有一条结束处理的输入信号，允许外界用此输入端结束DMA传送或重新初始化。（7）8237A可以级连，扩展更多的通道。（8）40脚双列直插式，+5V工作电源。第3页，本讲稿共23页8.1 概述8237A有两种不同的工作状态，分别为从态方式和主态方式。（1）在DMA控制器未取得总线控制权时必须由CPU对DMA控制器进行编程，以确定通道的选择、数据传送的方式和类型、内存单元起始地址、地址是递增还是递减及要传送的总字节数等，CPU也可以读取DMA控制总线的状态。

3、这时，CPU处于主控状态，而DMA控制器就和一般的I/O芯片一样，是系统总线的从设备，这种工作方式称为从态方式。（2）当DMA控制器取得总线控制权后，系统就完全在它的控制下，使I/O设备和存储之间或存储器与存储器之间进行直接的数据传送，这种工作方式称为主态方式。第4页，本讲稿共23页8.2 8237A的内部结构及引脚 8-2-1 8237A的内部结构 8237A的内部结构如图8-1所示，主要由时序与控制逻辑、优先级编码电路、数据和地址缓冲器组、命令控制逻辑和内部寄存器等组成。第5页，本讲稿共23页8.2 8237A的内部结构及引脚图8-1 8237A的内部结构图 第6页，本讲稿共23页8.2

4、8237A的内部结构及引脚8-2-2 8237A的引脚 8237A采用双列直插式，有40个引脚，其引脚排列如图8-2所示。第7页，本讲稿共23页8.3 8237A工作方式 8.3.1 单字节传送方式 在这种工作方式下，每进行一次DMA操作，只传送一个字节的数据。8237A每完成一个字节的传送，计数器便自动减1，地址寄存器的值加1或减1。接着，8237A释放系统总线，把控制权交还给CPU。但是8237A在释放总线后，会立即对DREQ端进行测试，一旦DREQ有效，则8237A会立即发送总线请求，在获得总线控制权后，又成为总线主模块而进行DMA传送。特点：一次DMA传送至传送1个字节的数据，占用1个

5、总线周期，然后释放系统总线。因此，这种方式又被称为总线周期窃取方式。第8页，本讲稿共23页8.3.2 块传送方式 在这种工作方式下，一旦开始传送，就会一个字节一个字节的进行下去，直到把整个数据块全部传送完毕，才交出系统总线控制权。特点：数据传输效率高，DREQ有效电平只要保持到DACK有效，就能传送完整批数据，但整个数据块传送期间，CPU失去总线控制权，因而别的DMA请求也被禁止。第9页，本讲稿共23页8.3.3 请求传送方式 这种工作方式每传送一个字节后，8237A都对DREQ端进行测试，询问其是否有效。如果检测到DREQ端变为无效电平，则立刻“挂起”，停止DMA传送，但并不释放系统总线，测

6、试过程仍然进行。当检测到DREQ端变为有效电平时，就在原来的基础上继续进行传送。由于请求传送方式在传送完一个字节的数据之后就询问DREQ信号是否有效，故又称询问传送方式。特点：DREQ信号一直有效时，则连续传送数据，只有当字节计数器由1减为FFFFH，或外部送来有效的信号，或DREQ变为无效时才结束DMA传送过程。第10页，本讲稿共23页8.3.4 级联传送方式 在这种方式下，可以把一片8237A（称为主片）和几片8237A（称为从片）进行级联，以便扩充DMA通道。图8-3所示为二级8237A级联时的情况 图8-3 二级8237A级联第11页，本讲稿共23页8.4 8237A内部寄存器功能及格

7、式8237A的内部可编程寄存器主要有10个，如下表所示。名 称位数数 量功能当前地址寄存器164 （每通道一个）保存在DMA传送期间的地址值，可读写当前字节计数寄存器164 （每通道一个）寄存当前字节数，初始值比实际值少1，可读写基地址寄存器164 （每通道一个）寄存当前地址寄存器的初始值，只能写基字节数寄存器164 （每通道一个）保存相应通道当前字（节）数的计数器的初值工作方式寄存器84 （每通道一个）寄存相应通道的方式控制字，由编程写入命令寄存器81 （4个通道共用一个）寄存CPU发送的控制命令状态寄存器81 （4个通道共用一个）存放8237A各通道的现行状态请求寄存器41 （每通道1位）

8、寄存各通道的DMA请求信号屏蔽寄存器41 （每通道1位）用于选择允许或禁止各通道的DMA请求信号暂存寄存器81 （每通道1位）暂存传输数据，仅用于存储器到存储器的传输第12页，本讲稿共23页8.5 8237A的编程及应用8237A进行初始化编程的步骤如下：（1）输出主清除命令，使8237A处于复位状态，以接收新的命令；（2）写入工作方式寄存器，以确定8237A工作方式和传送类型；（3）写入命令寄存器，以控制8237A的工作；（4）根据所选通道，输入相应通道当前地址寄存器和基地址寄存器的初始值；（5）输入当前字节计数器和基字节寄存器的初始值；（6）写入屏蔽寄存器；（7）写入请求寄存器，便可由软件

9、DMA传送。否则，经过（1）（6）步编程后，由通道DREQ启动DMA传送过程。第13页，本讲稿共23页【例8.1】在某一个系统中，用一片8237A设计了DMA传输电路，8237A的基地址为00H。要求利用它的通道0，从外设（如磁盘）输入一个1KB的数据块，传送到内存中6000H开始的区域中，每传送一个字节，地址增1，采用数据块连续传送方式，禁止自动预置，外设的DMA请求信号DREQ和响应信号DACK均为高电平有效。初始化8237A的程序如下：第14页，本讲稿共23页DMA EQU 00H ；8237A的基地址为00H；输出主清除命令OUT DMA+0DH，AL ；发总清除命令；将基地址6000

10、H写入通道0基地址和当前地址寄存器，分两次进行MOV AX，6000H ；基地址和当前地址寄存器OUT DMA+00H，AL ；先写入低8位地址MOV AL，AHOUT DMA+00H，AL ；后写入高8位地址；把要传送的总字节数1K=400H减1后，送到基字计数器和当前字计数器MOV AX，0400H ；总字节数DEC AX ；总字节数减1OUT DMA+01H，AL ；先写入字节数的低8位MOV AL，AHOUT DMA+01H，AL ；后写入字节数的高8位 第15页，本讲稿共23页n；写入方式字：数据块传送，地址增量，禁止自动预置，写传送，选择通道nMOV AL，10000100B ；方

11、式字nOUT DMA+0BH，AL ；写入方式字n；写入屏蔽字：通道0屏蔽位清0nMOV AL，00H ；屏蔽字nOUT DMA+0AH，AL ；写入8237An；写入命令字：DACK和DREQ为高电平，固定优先级，非存储器间传送nMOV AL，10000000B ；命令字nOUT DMA+08H，AL ；写入8237An；写入请求字：通道0产生请求nMOV AL，04H ；请求字nOUT DMA+09H，AL ；将请求字写入8237A，用软件启动8237A 第16页，本讲稿共23页n 3.8237A的应用n在PC/XT机中，用一片8237A-5构成DMA控制电路形成4个DMA通道，提供数据宽

12、度为8位的DMA传输。使用固定优先级，所以通道0的优先级最高，通道3最低。这4个DMA通道的功能分配如下：n通道0 用于动态RAM的刷新n通道1 为用户保留n通道2 用于软盘DMA传送n通道3 用于硬盘DMA传送第17页，本讲稿共23页n在PC/XT机进行软盘或硬盘DMA传输时，先要对8237A-5进行编程。下面是ROM BIOS中的一段程序，名为DMA_SETUP，位于首地址为FEEC8H的内存中。它被读软盘、写软盘和软盘校验程序等调用，用来向8237A-5输入所要读写数据的20位首地址和字计数器初始值。调用前要求的入口参数是：nAL=DMA方式字（读=46H，写=4AH，校验=42H）。n

13、DH=要传送的扇区个数。每个扇区的字节数基数为128，实际由磁盘驱动器的规格而定，可能是128，256，512或1024个，也就是说可能是128的1，2，4，8倍，表示成2的N次方，N分别为0、1、2、3。N存放在磁盘基值区DISK_BASE的第03号单元中，可由它和DH中的扇区数计算出实际要传送的总字节数。第18页，本讲稿共23页nES：BX=所读写数据的内存首地址（段地址：偏移量）nDMA_SETUP PROC NEARnPUSH CX ；保护CX的值nCLI ；关中断nOUT DMA+0CH，AL ；清除先/后触发器nPUSH AX ；延时，满足8237A I/O定时要求nPOP AXn

14、OUT DMA+0BH，AL ；将AL中的方式字写入方式寄存器n；计算20位物理地址，结果的最高4位放在CH中，低16位放入AXnMOV AX，ES ；AX段基地址nMOV CL，4 ；循环次数nROL AX，CL ；AX循环左移4位nMOV CH，AL ；AX的低8位暂存入CHnAND AL，0F0H ；AX的最低4位清零 第19页，本讲稿共23页ADD AX，BX ；加上偏移量，形成16位地址（A15A0）JNC RLL ；无进位，转移INC CH；有进位，最高4位加1。至此形成了20位物理地址，低16位在；AX中，最高4位在CH的低4位中RLL：PUSH AX ；保存16位起始地址；将1

15、6位地址送到通道2基址和当前地址寄存器中OUT DMA+4，AL ；先写低字节MOV AL，AHOUT DMA+4，AL ；后写高字节；将最高4位地址预置到页面寄存器中MOV AL，CH ；最高4位地址AND AL，0FH ；截低4位OUT 81H，AL ；置入页面寄存器（通道2，软盘DMA传送）MOV AH，DH ；取传输的扇区数送AHSUB AL，AL ；AL清零后，使AX=256扇区数SHR AX，1 ；将AX内容除以2后，AX=128扇区数；调用取软盘参数子程序，要求入口参数：BX=字节索引值（03号单元）2PUSH AX ；保存AX的值MOV BX，6；BX=字节索引值2CALL G

16、ET_PARM ；调用取参数子程序 第20页，本讲稿共23页；调用后结果，AH=N，N可以是0，1，2或3，它表示所选软盘每扇区的字节数：0或；128，1为256，2为512，3为1024MOV CL，AH ；基数值N由AH送CLPOP AX；弹出“128扇区数”送AXSHL AX，CL ；左移后，AXAXNDEC AX；传输总字节数减1PUSH AX ；保存此值（即基字计数值）；将减1后的字节数送通道2基字和当前字计数器OUT DMA+5，AL ；先送高字节MOV AL，AHOUT DMA+5，AL ；后送高字节STI ；开中断POP CX；恢复计数值（基字计数值）POP AX；恢复低16位起始地址 第21页，本讲稿共23页；将基地址和基字计数器值相加，判别是否有进位，若有，表示超出64K，出错；因为DMA传送过程中，页寄存器的值是不变的，8237A只允许在64K范围内变化ADD AX，CX ；相加，根据结果建立进位位CFPOP CX ；恢复进入子程序时保护的CX值MOV AL，02HOUT DMA+0AH，AL ；清除通道2（软盘DMA传送）的屏蔽位RET ；返回，若CF=1，则64K溢出，应减少传送的扇区数，字组；的传送要分块进行DMA_SETUP ENDP 第22页，本讲稿共23页 本章内容到此结束本章内容到此结束 谢谢各位谢谢各位 !第23页，本讲稿共23页