第6章 DMA机制（课堂PPT）

,第6章DMA机制,1,2,概述,DMA(DirectMemoryAccess)技术是一种高速的数据传输方式，允许在外部设备和存储器之间、存储器与存储器之间等直接传输数据。DMA方式传输特点中断方式下，CPU需要执行多条指令，占用一定的时间；而DMA传送1个字节只占用CPU的1个总线周期。DMA的响应速度比中断快。IO设备发出中断请求后，CPU要执行完当前指令后才给予响应并且要保护现场，而DMA请求是在总线周期执行完后即可响应。对于快速的IO设备，中断方式，其传输速度已无法满足要求。必须采用DMA方式来完成快速IO设备的数据传送的操作。,3,DMA传送过程,HOLD和HLDA用于DMA方式请求和响应，DMAC（DMA控制器）是DMA传送的核心电路。DMA传送过程一般分为如下四个阶段：申请阶段；响应阶段；数据传送阶段；传送结束阶段。,4,6.1S3C2410芯片的DMA方式,S3C2410芯片的DMA系统拥有4个独立通道的DMA控制器，每个通道的DMA控制器都可以控制处理芯片内部与内部之间、芯片内部与外部之间、芯片外部与外部之间的数据传输。每一个DMA通道都可以处理以下4种情况的DMA操作：源设备和目的设备都在内部系统总线上。源设备在内部系统总线上，目的设备在外部总线上。源设备在外部总线上，目的设备在内部系统总线上。源设备和目的设备都在外部总线上。,5,6.1.1DMA请求源,在H/W请求模式（硬件请求模式）下，S3C2410芯片中的4个DMA通道的每一个通道都可以从5个DMA源中选择一个DMA请求源。但在S/W请求模式（软件请求模式）下，DMA请求源就没有任何意义。,6,6.1.2DMA模式,S3C2410芯片涉及DMA的操作模式有三类：DMA请求模式：表明一个DMA操作是由谁发起的。S3C2410芯片支持2种DMA请求模式：S/W请求模式H/W请求模式DMA传输模式：描述DMA操作触发后，数据传输的同步。DMA传输模式也有2种：询问模式（demandmode）握手模式（handshakemode）DMA服务模式：描述了传输操作如何结束。单独服务模式整体服务模式,7,6.1.3DMA操作过程,S3C2410芯片的DMA操作可以用包含三个状态的有限状态机（finitestatemachine，FSM）来表述，具体描述如下状态1（state-1）：初始状态。在初始状态中DMA控制器等待DMA请求，如果有DMA请求，则进入状态2（state-2）。初始状态下，XnXDACK信号（DMA应答信号）和INTREQ信号（终点请求信号）均为0。状态2（state-2）：XnXDACK信号变为1。并且DMA终点计数器（CURR_TC）从DMA控制器（DCON）中加载其19：0位的内容作为计数初值。注意：XnXDACK信号一直保持为1，直至后面被清除。状态3（state-3）：在这个状态下，进入DMA基本传输操作。描述DMA基本操作的子有限状态机（sub-FSM）被启动。一个基本的DMA传输操作完成从源地址读取数据，然后将其写入目的地址。DMA控制器如果遇到以下任何一种情况，都将清除DMAACK信号。（1）在整体服务模式下，计数器（CURR_TC）变成0。（2）在单独服务模式下，基本的DMA传输操作完成。,8,注意：在单独服务模式下，主状态机的三个状态执行完后，DMA通道就会停止操作，然后等待另一个DMAREQ信号。如果有另一个DMAREQ信号，DMA将重复这样的三个状态。因此，每个基本的DMA传输过程中设置DMAACK信号有效或无效。在整体服务模式中，主状态机一直在状态3等待，直到计数器（CURR_TC）值变成0。所以DMAACK信号在这个传输过程中有效，直到计数器（CURR_TC）为0，DMAACK信号无效。但是不管服务模式如何，只有计数器（CURR_TC）变成0，中断请求信号INTREQ才有效。,6.1.4DMA时序,基本的DMA时序一个基本的DMA传输操作是指在DMA操作期间执行成对的读写周期。在所有模式下，XnXDREQ信号和XnXDACK信号的启动时间和延迟时间是一致的。如果XnXDREQ信号完成时，恰好遇到一个新的启动时间，它将会被同步2次后再使XnXDACK信号有效。在XnXDACK信号有效之后，DMA请求总线，如果其获得总线控制权，就执行DMA传输操作。在DMA传输操作完成后，XnXDACK被设无效。,9,10,询问模式/握手模式时序询问模式和握手模式取决于XnXDREQ信号和XnXDACK信号之间的关系。在询问模式下，若XnXDREQ信号一直有效，前一个基本的DMA传输操作结束后，下一个基本的DMA传输操作会立即开始;若XnXDREQ信号不是一直有效,那么需要等待XnXDREQ信号有效后，再在XnXDACK信号有效后启动一次DMA基本传输操作。在握手模式下，一个基本的DMA传输操作结束后，DMA控制器要判断XnXDREQ信号的状态。如果XnXDREQ无效，DMA控制器在经过2个周期后使XnXDACK无效。否则，就需等待，直到XnXDREQ信号无效。,10,11,单发传输/阵发传输时序S3C2440A芯片的一个基本DMA传输操作中，所传输的数据大小有2种：单发传输的1个数据单位和振发传输的4个数据单位。单发传输时，一个基本的DMA传输操作完成一次读和一次写。阵发传输时，一个基本的DMA传输操作完成四次连续读和四次连续写。,12,外部DMA请求/应答时序有三种类型的外部DMA请求/应答协议（单独服务请求，单独服务握手和整体服务握手模式）。每种模式都定义了像DMA请求和应答信号和这些协议如何相关。,询问模式下单独服务,13,握手模式下整体服务,握手模式下单独服务,14,6.2S3C2410芯片的DMA寄存器,S3C2410芯片中有4个独立的DMA通道，每个DMA通道均有9个控制寄存器(其中6个用于控制DMA传输，3个用于监视DMA控制器的状态)，因此，其DMA控制器共有36个寄存器DMA源起始地址寄存器(DISRCn)DMA源起始控制寄存器(DISRCCn)DMA目的起始地址寄存器(DIDSTn)DMA目的起始控制寄存器(DIDSTCn)DMA控制寄存器(DCONn)DMA屏蔽寄存器(DMASKTRIG)DMA状态寄存器(DSTATn)DMA当前源地址寄存器(DCSRCn)DMA当前目的地址寄存器(DCDSTn),15,6.2.1.传输控制寄存器,用于控制DMA传输操作的寄存器有6个，主要用来控制DMA传输时的:源地址起始值目的地址起始值数据块长度DMA模式等信息。,16,（1）DMA源起始地址寄存器,DMA源起始地址寄存器（DISRCn）共有4个：DISRC0、DISRC1、DISRC2、DISRC3，分别对应4个独立的DMA通道。这4个寄存器地址分别为0 x4B000000、0 x4B000040、0 x4B000080、0 x4B0000C0，复位后的初值为0 x00000000，且都是可读可写的。,17,（2）DMA源起始控制寄存器,DMA源起始控制寄存器（DISRCCn）共有4个：DISRCC0、DISRCC1、DISRCC2、DISRCC3，分别对应4个独立的DMA通道。这4个寄存器地址分别为0 x4B000004、0 x4B000044、0 x4B000084、0 x4B0000C4，复位后的初值为0 x00000000，且都是可读可写的。,18,（3）DMA目的起始地址寄存器,DMA目的起始地址寄存器（DIDSTn）共有4个：DIDST0、DIDST1、DIDST2、DIDST3，分别对应4个独立的DMA通道。这4个寄存器地址分别为0 x4B000008、0 x4B000048、0 x4B000088、0 x4B0000C8，复位后的初值为0 x00000000，且都是可读可写的。,19,（4）DMA目的起始控制寄存器,DMA目的起始控制寄存器（DIDSTCn）共有4个：DIDSTC0、DIDSTC1、DIDSTC2、DIDSTC3，分别对应4个独立的DMA通道。这4个寄存器地址分别为0 x4B00000C、0 x4B00004C、0 x4B00008C、0 x4B0000CC，复位后的初值为0 x00000000，且都是可读可写的。,20,DIDSTn寄存器的格式,21,（5）DMA控制寄存器,DMA控制寄存器（DCONn）共有4个：DCON0、DCON1、DCON2、DCON3，分别对应4个独立的DMA通道。这4个寄存器地址分别为0 x4B000010、0 x4B000050、0 x4B000090、0 x4B0000D0，复位后的初值为0 x00000000，且都是可读可写的。,22,23,24,（6）DMA屏蔽触发寄存器,DMA屏蔽触发寄存器（DMASKTRIGn）共有4个：DMASKTRIG0、DMASKTRIG1、DMASKTRIG2、DMASKTRIG3，分别对应4个独立的DMA通道。这4个寄存器地址分别为0 x4B000020、0 x4B000060、0 x4B0000A0、0 x4B0000E0复位后的初值为0 x00000000，且都是可读可写的。,25,26,6.2.2状态寄存器,用来记录DMA传输状态的寄存器有3个，可以通过这些寄存器来了解DMA传输时的信息，以便于进行控制。（1）DMA状态寄存器DMA状态寄存器（DSTATn）共有4个：DSTAT0、DSTAT1、DSTAT2、DSTAT3，分别对应4个独立的DMA通道。这4个寄存器地址分别为0 x4B000014、0 x4B000054、0 x4B000094、0 x4B0000D4，复位后的初值为0 x00000000，且都是可读可写的。,27,（1）DMA状态寄存器,28,（2）DMA当前源地址寄存器,DMA当前源地址寄存器（DCSRCn）共有4个：DCSRC0、DCSRC1、DCSRC2、DCSRC3，分别对应4个独立的DMA通道。这4个寄存器地址分别为0 x4B000018、0 x4B000058、0 x4B000098、0 x4B0000D8，复位后的初值为0 x00000000，且都是可读可写的。,29,（3）DMA当前目的寄存器,DMA当前目的寄存器（DCDSTn）共有4个：DCDST0、DCDST1、DCDST2、DCDST3，分别对应4个独立的DMA通道。这