第六章 输入输出接口技术

1、School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程第六章第六章 输入输出接口技术输入输出接口技术School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程本章内容本章内容6.1 接口技术概述接口技术概述6.2 可编程可编程DMA控制器控制器8237A School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原

2、理课程6.1 接口技术概述接口技术概述 主机将数据送到外设，称为输出主机将数据送到外设，称为输出外设将数据送到主机，称为输入外设将数据送到主机，称为输入简称简称I/O操作操作 接口接口“桥梁桥梁”，主机与外设进行数据传输，主机与外设进行数据传输，必须经过接口。必须经过接口。1. I/O接口的信号接口的信号 接口电路与外部设备间交换的信号，通常有以接口电路与外部设备间交换的信号，通常有以下下4种类型：种类型： School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 数字量：二进制表示一个数据（字节

3、、数字量：二进制表示一个数据（字节、ASCII码）码） 模拟量：随时间连续变化的物理量（电压、电流、模拟量：随时间连续变化的物理量（电压、电流、 湿度、压力、流量湿度、压力、流量） 开关量：二进制开关量：二进制“0”和和“1”描述外设的状态（开关、描述外设的状态（开关、 启停、通断启停、通断） 脉冲信号：上下沿跳变信号。脉冲信号：上下沿跳变信号。2. I/O接口接口1). I/O接口的功能接口的功能 (1) 信号的形式变换信号的形式变换 接口可将接口可将I/O设备非数字信号变换成微机中统一设备非数字信号变换成微机中统一的二进制数字信号。的二进制数字信号。School of Engineerin

4、g & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程(2) 电平转换和放大电平转换和放大 微机内部使用微机内部使用TTL电平，只有电平，只有05V的变化范围。的变化范围。而而I/O设备信号电平可能不一样，则需要进行电平转设备信号电平可能不一样，则需要进行电平转换。换。 (3) 锁存及缓冲锁存及缓冲(4) I/O定向定向 (5) 并行及串行并行及串行I/O的转换的转换并行接口：多以字节为单位输入并行接口：多以字节为单位输入/出。出。 特点：传输距离近（一般不超过两米），传输速特点：传输距离近（一般不超过两米），传输速度快。度快。Sch

5、ool of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程串行接口：以位（串行接口：以位（Bit）为单位进行数据传输。为单位进行数据传输。 特点：传输距离相对较远，速率较慢，常用于通特点：传输距离相对较远，速率较慢，常用于通讯、网络等。讯、网络等。2). I/O接口传送的信息分类接口传送的信息分类(1) 数据信息数据信息(2) 状态信息状态信息(3) 控制信息控制信息School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课

6、程微机原理课程3). I/O接口的构成接口的构成 I/O接口除了地址译码和控制逻辑之外，主要由传接口除了地址译码和控制逻辑之外，主要由传送数据、状态及控制三类信息的通道构成，称之为送数据、状态及控制三类信息的通道构成，称之为“端口端口” 。 端口是构成端口是构成I/O接口的基本单元，端口有自己的接口的基本单元，端口有自己的地址（称为端口地址），地址（称为端口地址），CPU用地址对每个端口进行用地址对每个端口进行读写操作读写操作 。(1) 端口端口(2) 端口的分类端口的分类School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic Univer

7、sity微机原理课程微机原理课程 数据端口数据端口 数据端口是数据端口是CPU与与I/O设备传送数据信息中转站。设备传送数据信息中转站。数据端口是接口中最重要的部分，一个接口至少有一数据端口是接口中最重要的部分，一个接口至少有一个数据端口，其他端口往往是为了配合数据端口更好个数据端口，其他端口往往是为了配合数据端口更好的工作而设置的。从的工作而设置的。从CPU输出的数据到数据端口锁存，输出的数据到数据端口锁存，I/O设备再从数据端口获得数据；输入时，设备再从数据端口获得数据；输入时，I/O设备先设备先将数据送入数据端口，这时数据端口接计算机总线的将数据送入数据端口，这时数据端口接计算机总线的一

8、侧是高阻态（用三态缓冲门）。一侧是高阻态（用三态缓冲门）。CPU读该数据端口读该数据端口时，三态门打开，接收时，三态门打开，接收I/O设备的数据。数据端口根据设备的数据。数据端口根据I/O设备的需要，可能单向输出、单向输入或是双向的，设备的需要，可能单向输出、单向输入或是双向的，双向数据端口往往同时具有锁存及三态缓冲功能。双向数据端口往往同时具有锁存及三态缓冲功能。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 状态端口状态端口 CPU通过读状态端口了解通过读状态端口了解I/O设备的工作

9、状态，这些设备的工作状态，这些状态决定是否进行数据传送。这些状态信息多数是一些状态决定是否进行数据传送。这些状态信息多数是一些开关信号。硬件上可以将多个开关类型的状态信号组织开关信号。硬件上可以将多个开关类型的状态信号组织成字节，分配一个共同的端口地址，构成状态端口。状成字节，分配一个共同的端口地址，构成状态端口。状态端口是只读端口，一般包含三态缓冲器。态端口是只读端口，一般包含三态缓冲器。 控制端口控制端口 对对I/O设备的控制命令通过写控制端口发出，写到控设备的控制命令通过写控制端口发出，写到控制端口一个字节中的每一位都可以表示一个开关控制信制端口一个字节中的每一位都可以表示一个开关控制信

10、号。如号。如D0=1时，使设备时，使设备“上电上电”，D1=1时使设备时使设备“运运行行”等等。控制端口是只写端口，一般都具有锁存功能。等等。控制端口是只写端口，一般都具有锁存功能。 School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 执行输入指令时，无论对数据端口还是状态端口，执行输入指令时，无论对数据端口还是状态端口，读入的内容都送到数据总线读入的内容都送到数据总线DB上，进而到达上，进而到达CPU；执；执行输出指令时，无论是对数据端口还是控制端口，写行输出指令时，无论是对数据端口还是控

11、制端口，写出的内容也都经过数据总线出的内容也都经过数据总线DB输出。所以对输出。所以对I/O指令指令而言，三类端口仅地址不同而已，其内容全都可以看而言，三类端口仅地址不同而已，其内容全都可以看成是成是“数据数据”在数据总线上传输。在数据总线上传输。4）. I/O接口的分类接口的分类 (1).不可编程接口通常用三态门缓冲器不可编程接口通常用三态门缓冲器(如如74LS244和和74LS245)做输入接口，用锁存器（做输入接口，用锁存器（74LS273和和74LS373）做输出接口。做输出接口。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechni

12、c University微机原理课程微机原理课程 (2).可编程接口是指接口的功能和工作方式可由程可编程接口是指接口的功能和工作方式可由程序设定，常用的典型可编程并行接口有序设定，常用的典型可编程并行接口有8255A、8155A、8253A、8237等，典型的可编程串行接口有等，典型的可编程串行接口有8250和和8251等。等。 3 I/O编址编址 1）. 存储器映像编址存储器映像编址（统一编址）（统一编址） 从存储器地址中分出一部分给从存储器地址中分出一部分给I/O端口使用，每个端口使用，每个I/O端口被看成一个存储器单元，于是可以用访问存储端口被看成一个存储器单元，于是可以用访问存储器的方

13、法来访问器的方法来访问I/O端口，即端口，即I/O的存储器映像编址又的存储器映像编址又称为称为统一编址统一编址。 School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程2）. I/O单独编址单独编址 I/O端口单独编址是指端口单独编址是指CPU使用专门的使用专门的I/O指令及控指令及控制信号进行制信号进行I/O操作。优点是：操作。优点是：I/O端口和存储器分别端口和存储器分别编址，各自都有完整的地址空间。编址，各自都有完整的地址空间。I/O地址一般都小于地址一般都小于存储器地址，所以存储器地址，

14、所以I/O指令可以比存储器访问指令更短指令可以比存储器访问指令更短小、执行起来更快，并且专用的小、执行起来更快，并且专用的I/O指令在程序清单中。指令在程序清单中。使使I/O操作非常明晰。操作非常明晰。 优点是：无需专用的优点是：无需专用的I/O指令及专用的指令及专用的I/O控制信号控制信号也能完成也能完成I/O操作；且由于操作；且由于CPU对存储器数据的处理对存储器数据的处理指令非常丰富，可全部用于指令非常丰富，可全部用于I/O操作，使操作，使I/O功能更加功能更加灵活。灵活。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic Uni

15、versity微机原理课程微机原理课程8086有专用的有专用的I/O指令（指令（IN、OUT）IN 产生产生IORD信号（或信号（或IOR） 读操作读操作OUT 产生产生IOWR信号（或信号（或IOW） 写操作写操作 在在8086系统中，端口地址范围：系统中，端口地址范围： 0000HFFFFH 64K个端口，只用个端口，只用AB的的A15A0 ，A19A16一般取一般取“0”。 注：端口地址在注：端口地址在0FFH(0255)之间，采用直接寻之间，采用直接寻址或间接寻址，地址超过址或间接寻址，地址超过FFH，必须采用间接寻址。必须采用间接寻址。School of Engineering &

16、Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程OUT 2080H，AL 错误！错误！例例. IN AL，80H正确！正确！MOV DX，0080H；IN AL，DX；将将80H端口中的数端口中的数 AL正确！正确！MOV DX，2080H；OUT DX，AL；将（将（AL） 2080H端口端口正确！正确！4 I/O接口的控制方式接口的控制方式 程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式（DMA方式）和输入方式）和输入/输出处理机方式输出处理机方式 。School of Engineer

17、ing & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 程序控制方式是指在程序控制下进行信息传送。程序控制方式是指在程序控制下进行信息传送。分为无条件传送方式和有条件传送方式。分为无条件传送方式和有条件传送方式。1). 程序控制方式程序控制方式 无条件传送方式无条件传送方式 当外设已准备就绪，当外设已准备就绪，那就不必查询外设的状那就不必查询外设的状态而进行信息传输，称态而进行信息传输，称为无条件传送。为无条件传送。 School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic Un

18、iversity微机原理课程微机原理课程 三态门缓冲器做输入接口（三态门缓冲器做输入接口（74LS244、74LS245）单向单向双向双向锁存器作输出接口（锁存器作输出接口（74LS273（0）、）、74LS373）步骤：构造总线系统步骤：构造总线系统 将接口挂在总线上将接口挂在总线上 按题意要求设置接口电路按题意要求设置接口电路 例：设有一个总线系统：例：设有一个总线系统：DB（D7D0），），AB（A15A0） IORD、IOWR，要求用要求用74LS244与输入设备连接，用与输入设备连接，用 74LS373与输出设备相连接，端口地址分别为与输出设备相连接，端口地址分别为80H和和 81H

19、，要求用要求用74LS138译码。译码。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 有条件传送方式：有条件传送方式：CPU通过执行程序不断读取并通过执行程序不断读取并测试外部设备状态，如果输入外部设备处于已准备好测试外部设备状态，如果输入外部设备处于已准备好状态或输出外部设备为空闲状态时，则状态或输出外部设备为空闲状态时，则CPU执

20、行传送执行传送信息指令。由于条件传送方式是信息指令。由于条件传送方式是CPU在不断调查外部在不断调查外部设备的当前状态后才进行信息传送，所以也称为设备的当前状态后才进行信息传送，所以也称为“查查询式传送询式传送”。因此，条件传送方式的接口电路应包括：。因此，条件传送方式的接口电路应包括：传送数据端口及传送状态端口。当输入信息时，查询传送数据端口及传送状态端口。当输入信息时，查询到的外部设备准备好后，则使接口的到的外部设备准备好后，则使接口的“准备好准备好”标志标志位置位置1。当输出信息时，外部设备取走一个数据后，。当输出信息时，外部设备取走一个数据后，传送状态端口使标志为传送状态端口使标志为“

21、空闲空闲”状态，可以接收下一状态，可以接收下一个数据。个数据。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程查询式输入接口电路查询式输入接口电路 School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程查询式输出接口电路查询式输出接口电路 School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程

22、2). 中断控制方式中断控制方式 中断控制方式一般用于低速外部设备与中断控制方式一般用于低速外部设备与CPU之间的之间的信息交换。当外部设备需要与信息交换。当外部设备需要与CPU进行数据交换时，进行数据交换时，由接口部件的由接口部件的CPU发出一个中断请求信号，发出一个中断请求信号，CPU响应响应这一中断请求，便可在中断服务程序中完成一个字节这一中断请求，便可在中断服务程序中完成一个字节或一个字的信息交换。这样每操作一次，或一个字的信息交换。这样每操作一次，CPU要打断要打断原来执行的程序去执行中断服务程序，对速度较高的原来执行的程序去执行中断服务程序，对速度较高的外部设备会产生信息丢失，因此

23、不能采用。外部设备会产生信息丢失，因此不能采用。3). DMA控制方式控制方式DMA控制方式是一种块传送数据的方式。控制方式是一种块传送数据的方式。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 当某一外部设备需要输入当某一外部设备需要输入/输出一批数据时，向输出一批数据时，向DMA控制器发出请求，控制器发出请求，DMA控制器接收到这一请求控制器接收到这一请求后，向后，向CPU发出总线请求；若发出总线请求；若CPU响应响应DMA的请求的请求把总线使用权赋给把总线使用权赋给DMA控制器，数

24、据传送不通过控制器，数据传送不通过CPU，可直接在，可直接在DMA控制器操纵下进行。当这批数控制器操纵下进行。当这批数据传送完毕后，据传送完毕后，DMA控制器再向控制器再向CPU发出发出“结束中结束中断请求断请求”，CPU响应这一中断请求，即可收回总线使响应这一中断请求，即可收回总线使用权。因此，采用用权。因此，采用DMA控制方式，控制方式，CPU只需在数据只需在数据传送结束时响应一次中断，减轻了传送结束时响应一次中断，减轻了CPU的负担，但的负担，但DMA控制器一般只能对一台或几台同类型的外部设控制器一般只能对一台或几台同类型的外部设备完成控制功能。备完成控制功能。School of Eng

25、ineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程4). 输入输入/输出处理机方式输出处理机方式 对于大量输入对于大量输入/输出设备的微机系统，输出设备的微机系统，DMA控制方控制方式已不能满足这种需要。式已不能满足这种需要。Intel公司生产与公司生产与86系列配套系列配套的输入的输入/输出处理机（输出处理机（IOP）8089。系统中设置了。系统中设置了IOP后，后，86系列系列CPU必须工作在最大工作模式。当必须工作在最大工作模式。当CPU需要进行输入或输出操作时，只需在存储器中建立一需要进行输入或输出操作时，只

26、需在存储器中建立一个规定格式的信息块，设置好需要执行的操作和有关个规定格式的信息块，设置好需要执行的操作和有关参数，然后把这些参数送入参数，然后把这些参数送入8089，IOP即会执行输入即会执行输入/输出操作。如果在数据传送过程出现差错，输出操作。如果在数据传送过程出现差错，8089会进会进行重复传送或做必要的处理。在整个数据块的传送过行重复传送或做必要的处理。在整个数据块的传送过程中，程中，CPU可去完成其他作业。可去完成其他作业。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程6.2

27、可编程可编程DMA控制器控制器8237A1.DMA控制器的基本功能控制器的基本功能 （1）可编程设定）可编程设定DMA的传输模式、所访问的内存地的传输模式、所访问的内存地址及其字节数。址及其字节数。 （2）对）对I/O设备的设备的DMA请求可编程地进行屏蔽或允许请求可编程地进行屏蔽或允许，当有多个，当有多个I/O设备同时请求时，还要进行优先级排队。设备同时请求时，还要进行优先级排队。（3）向）向CPU转达转达DMA请求，提出总线请求信号。请求，提出总线请求信号。（4）接收）接收CPU的总线响应信号，并接管总线控制权。的总线响应信号，并接管总线控制权。School of Engineering

28、& Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 （6）在传送过程中进行存储器的地址修改和字节计数。）在传送过程中进行存储器的地址修改和字节计数。在传送完要求的字节数后，发出结束信号，撤销总线请在传送完要求的字节数后，发出结束信号，撤销总线请求，于是求，于是CPU收回总线的控制权，继续执行指令。收回总线的控制权，继续执行指令。 （5）向被响应的）向被响应的I/O设备转达设备转达DMA允许信号，接着在允许信号，接着在DMA控制器的管理下，实现该控制器的管理下，实现该I/O设备和由地址指定的设备和由地址指定的存储器之间的数据直接传送。存

29、储器之间的数据直接传送。 DMA控制器一方面可以接管总线，直接在控制器一方面可以接管总线，直接在I/O设备设备与存储器之间进行读与存储器之间进行读/写操作，就像写操作，就像CPU一样成为总线一样成为总线的主控器件；另一方面作为一个可编程的的主控器件；另一方面作为一个可编程的I/O器件，其器件，其控制功能是通过初始化编程来设置的。控制功能是通过初始化编程来设置的。 School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程2.8237A的内部结构的内部结构 DMA控制器控制器8237A是是Intel

30、x86系列微处理器的配套系列微处理器的配套芯片，可用来接管芯片，可用来接管CPU对总线的控制权，在存储器与高对总线的控制权，在存储器与高速外设之间建立直接进行数据块传送的高速通路。速外设之间建立直接进行数据块传送的高速通路。 1). 8237A主要功能主要功能 （1）8237A中有中有4个独立的个独立的DMA通道，但需要与一片通道，但需要与一片8位地址锁存器（如位地址锁存器（如8282）配合使用。）配合使用。（2）每一个通道的）每一个通道的DMA请求都可以分别被允许和禁止。请求都可以分别被允许和禁止。（3）每一个通道的）每一个通道的DMA请求有不同的优先权，优先请求有不同的优先权，优先权可以是

31、固定的，也可以是旋转的。权可以是固定的，也可以是旋转的。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 （4）每个通道一次传输数据的最大长度可达）每个通道一次传输数据的最大长度可达64KB。可以在存储器与外设间进行数据传递，也可以在存储器可以在存储器与外设间进行数据传递，也可以在存储器的两个区域之间进行传递。的两个区域之间进行传递。 （6）有一个结束处理的输入信号）有一个结束处理的输入信号EOP，允许外界用此，允许外界用此输入端来结束输入端来结束DMA传送或重新初始化。传送或重新初始化。

32、 （5）8237A的数据传递有的数据传递有4种工作方式：单字节传送种工作方式：单字节传送方式、数据块传送方式、请求传送方式以及级联方式。方式、数据块传送方式、请求传送方式以及级联方式。在每一种工作方式下，在每一种工作方式下，8237A都能接收外设的请求信号都能接收外设的请求信号DREQ，并向，并向CPU发出发出DMA请求信号请求信号HRQ。当接收。当接收到到CPU的响应信号的响应信号HLDA后就可以接管总线进行后就可以接管总线进行DMA传送，并向外设发出响应信号传送，并向外设发出响应信号 。DACKSchool of Engineering & Automation Tianjin Polyt

33、echnic University微机原理课程微机原理课程（7）8237A可以级联，任意扩展通道数。可以级联，任意扩展通道数。2）. 8237A的内部结构的内部结构School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程（1）DMA通道通道0通道通道3 4个个DMA通道结构完全相同。通道结构完全相同。一个基地址寄存器（一个基地址寄存器（16位）位）基字节计数器（基字节计数器（16位）位）当前地址寄存器（当前地址寄存器（16位）位）当前字节计数器（当前字节计数器（16位）位）工作方式寄存器（工作方式

34、寄存器（8位）位）School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 DMA请求线请求线DREQ0DREQ3，由请求传送数据的外，由请求传送数据的外部设备输入，高电平有效；部设备输入，高电平有效；0DACK3DACK DMA认可线认可线 ，由，由8237A取得总取得总线控制权后向发出请求线控制权后向发出请求的外部设备输出，低电平有效。的外部设备输出，低电平有效。实际上，它是实际上，它是DREQ的回答信号。的回答信号。（2）数据总线缓冲存储器）数据总线缓冲存储器 一个双向三态一个双向三态8位缓

35、冲存储器，是与系统数据总线的位缓冲存储器，是与系统数据总线的接口。当接口。当8237A处于从属状态时，处于从属状态时，CPU通过这个缓冲存通过这个缓冲存储器对储器对8237A进行读进行读/写操作。当写操作。当8237A处于主控状态时，处于主控状态时，在在DMA周期内，周期内，8237A将所选通道的地址寄存器的高将所选通道的地址寄存器的高8位地址码（位地址码（A15A8）经过这个缓冲存储器锁存到）经过这个缓冲存储器锁存到8282中，然后该缓冲存储器将处于浮空状态。中，然后该缓冲存储器将处于浮空状态。School of Engineering & Automation Tianjin Polyte

36、chnic University微机原理课程微机原理课程（3）读）读/写逻辑部件写逻辑部件 8237A可处于两种不同的工作状态，在可处于两种不同的工作状态，在8237A未取未取得总线控制权以前，得总线控制权以前，CPU处于主控状态，而处于主控状态，而8237A处处于从属状态；一旦于从属状态；一旦8237A取得总线控制权后，取得总线控制权后，8237A便上升为主控状态，完全在便上升为主控状态，完全在8237A控制下完成存储器控制下完成存储器和外设之间的数据传送功能，和外设之间的数据传送功能，CPU不再参与数据传送不再参与数据传送的操作。当的操作。当8237A处于从属状态时，用来接收由处于从属状态

37、时，用来接收由CPU输入的读输入的读/写控制信号和端口地址等信息；当写控制信号和端口地址等信息；当8237A处处于主控状态时，通过它发出读于主控状态时，通过它发出读/写控制信号和地址信息。写控制信号和地址信息。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程I/OR读信号，双向三态，低电平有效。读信号，双向三态，低电平有效。 当当8237A处于从属状态时，处于从属状态时， 为输入线，是为输入线，是CPU向向8237A发出的读命令，可读取发出的读命令，可读取8237A内部寄存内部寄存器的内容

38、；器的内容； I/ORMEMW 当当8237A处于主控状态时，处于主控状态时， 为输出线，与为输出线，与 配合，以读取外设的数据并存入存储器中。配合，以读取外设的数据并存入存储器中。I/ORI/OW写信号，双向三态，低电平有效。写信号，双向三态，低电平有效。 当当8237A处于从属状态时，处于从属状态时， 为输入线，是为输入线，是CPU向向8237A发出的写命令，可向发出的写命令，可向8237A写入控制字写入控制字或通道数据；或通道数据； I/OWSchool of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原

39、理课程MEMR 当当8237A处于主控状态时，处于主控状态时， 为输出线，与为输出线，与 配合，以读取存储器中的数据并送入外设。配合，以读取存储器中的数据并送入外设。I/O W A3A0输入输入/输出地址线，双向三态。当输出地址线，双向三态。当8237A处于从属状态时，这是由处于从属状态时，这是由CPU向向8237A输入的低输入的低4位地位地址，址，用来选择用来选择8237A内部不同的寄存器；内部不同的寄存器；当当8237A处于处于主控状态时，这是输出的地址线，指出主控状态时，这是输出的地址线，指出8237A要访问的要访问的存储器单元的低存储器单元的低4位地址。位地址。 CS 当当8237A处

40、于从属状态时，由高位地址（处于从属状态时，由高位地址（A15A4）译码得到译码得到8237A的片选信号；的片选信号；片选信号，输入，低电平有效。片选信号，输入，低电平有效。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 当当8237A处于主控状态时，被自动禁止，以免处于主控状态时，被自动禁止，以免8237A正在执行正在执行DMA传送期间重新被选中。传送期间重新被选中。 CLK时钟信号，输入。时钟信号，输入。 用来控制用来控制8237A内部操作的时序及数据传输速率。内部操作的时序及数据传输

41、速率。标准的标准的8237A频率为频率为3MHz，而，而8237A-5频率达到频率达到5MHz。 RESET有效时，清除有效时，清除8237A内部所有寄存器的内容，内部所有寄存器的内容，控制线浮空，禁止控制线浮空，禁止DMA操作。复位之后，必须重新初操作。复位之后，必须重新初始化，始化，8237A才能工作。才能工作。RESET复位信号，输入，高电平有效。复位信号，输入，高电平有效。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程（4）控制逻辑部件）控制逻辑部件 控制逻辑部件主要用来向控制逻

42、辑部件主要用来向CPU发出总线请求，得到发出总线请求，得到CPU认可后，认可后，8237A进入主控状态，并发出各种控制信进入主控状态，并发出各种控制信号号 。 当任一个未屏蔽通道收到外部设备的当任一个未屏蔽通道收到外部设备的DMA请求时，请求时，8237A立即向立即向CPU发出发出HRQ，表示要求使用总线。，表示要求使用总线。 HRQ保持请求信号，输出，高电平有效。保持请求信号，输出，高电平有效。 CPU收到收到HRQ信号后，待当前总线周期执行完，信号后，待当前总线周期执行完，将总线控制权交给将总线控制权交给8237A，使，使HLDA信号有效；信号有效；8237A收收到有效的到有效的HLDA信

43、号后，进入主控状态，可开始信号后，进入主控状态，可开始DMA传传送。送。HLDA保持响应信号，输入，高电平有效。保持响应信号，输入，高电平有效。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 8237A在主控状态下进行在主控状态下进行DMA的传送过程中，若的传送过程中，若READY信号有效，表示外设已准备好读信号有效，表示外设已准备好读/写；若写；若READY信号无效，表示外设未准备好，需要延长读信号无效，表示外设未准备好，需要延长读/写操写操作周期，即增加等待周期，直到作周期，即增加等

44、待周期，直到READY有效为止。有效为止。READY准备就绪信号，输入，高电平有效。准备就绪信号，输入，高电平有效。MEMR读存储器信号，三态输出，低电平有效。读存储器信号，三态输出，低电平有效。 当当8237A处于主控状态时，处于主控状态时， 为输出线，为输出线，与与 配合，以读取存储器中的数据并送入外设；配合，以读取存储器中的数据并送入外设； MEMRI/OW在存储器到存储器传送时，在存储器到存储器传送时， 信号有效，控信号有效，控制从源单元读出数据。当制从源单元读出数据。当8237A处于从属状态时，处于从属状态时，该信号无效。该信号无效。MEMRSchool of Engineering

45、 & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程MEMW写存储器信号，三态输出，低电平有效。写存储器信号，三态输出，低电平有效。MEMWI/OR 当当8237A处于主控状态时，处于主控状态时， 为输出线，与为输出线，与 配合，以读取外设的数据并存入存储器中；在存配合，以读取外设的数据并存入存储器中；在存储器到存储器传送时，储器到存储器传送时， 信号有效，控制将信号有效，控制将数据写入目的单元。当数据写入目的单元。当8237A处于从属状态时，该信号处于从属状态时，该信号无效。无效。MEMW 8237A处于主控状态时，在处于主控状态时

46、，在DMA周期中由这周期中由这4条条线输出要访问的存储单元地址低线输出要访问的存储单元地址低8位中的高位中的高4位。当位。当8237A处于从属状态时，该信号无效。处于从属状态时，该信号无效。A7A4 地址输出线。地址输出线。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程EOP计数接收信号，输入计数接收信号，输入/输出，低电平有效。输出，低电平有效。 当当8237A处于主控状态并进行处于主控状态并进行DMA传送时，当基传送时，当基字节数计数器减到零时（即字节数计数器减到零时（即TC（Ter

47、minal Count）发生）发生时），时）， 输出有效，表示当前正在传送的是最后一输出有效，表示当前正在传送的是最后一个数据字节，可用来通知外设结束数据传送操作；当基个数据字节，可用来通知外设结束数据传送操作；当基字节数计数器未减到零时，若外部输入一个有效字节数计数器未减到零时，若外部输入一个有效 信信号，则强制结束号，则强制结束DMA过程过程 。EOPEOP 当当MARK有效时，输出通知被选的外部设备，当前是上有效时，输出通知被选的外部设备，当前是上一次一次MARK有效后的第有效后的第128个个DMA周期。周期。MARK总是在总是在距数据块结束每隔距数据块结束每隔128周期产生。至于第一个

48、周期产生。至于第一个MARK距数距数据块开始是多少周期，取决于数据块的长度。据块开始是多少周期，取决于数据块的长度。MARK模模128标记，输出，高电平有效。标记，输出，高电平有效。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 ADSTB地址选通信号，输出，高电平有效。地址选通信号，输出，高电平有效。 当当8237A处于主控状态时，若处于主控状态时，若ADSTB有效，将双有效，将双向数据总线（向数据总线（D7D0）上输出的高）上输出的高8位地址锁存至外位地址锁存至外部锁存器中。一般用作

49、锁存器的选通信号。部锁存器中。一般用作锁存器的选通信号。 当当8237A处于主控状态时，若处于主控状态时，若AEN有效，将外部有效，将外部锁存器中的高锁存器中的高8位地址放到系统的地址线上位地址放到系统的地址线上 。AEN地址允许信号，输出，高电平有效。地址允许信号，输出，高电平有效。3). 8237A的工作时序的工作时序 空闲状态空闲状态SI 准备状态准备状态S0 工作状态工作状态S1 、 S2 、S3 、Sw 、 S4School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程School of

50、Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程4). 8237A的工作方式的工作方式 该方式一次只传送一个字节。一个字节传送后当前该方式一次只传送一个字节。一个字节传送后当前字节数计数器减字节数计数器减1，当前地址寄存器加，当前地址寄存器加1或减或减1。传送每。传送每个字节时，个字节时，DREQi必须保持有效；传送完成后，必须保持有效；传送完成后，DREQi变为无效，致使变为无效，致使HRQ无效，释放总线控制权，将总线无效，释放总线控制权，将总线控制器交换给控制器交换给CPU。若传送使得当前字节数计数器减为

51、。若传送使得当前字节数计数器减为0或由外设产生或由外设产生 信号，则终止信号，则终止DMA传送。传送。EOP(1). 单字节传送方式单字节传送方式(2). 数据块传送方式数据块传送方式 在这种传送方式下，在这种传送方式下，8237A由由DREQi启动后，就会连启动后，就会连续地传送数据，直至当前字节数计数器减到续地传送数据，直至当前字节数计数器减到0或外设产或外设产生生信号信号 ，终止，终止DMA传送，释放总线控制权。传送，释放总线控制权。EOPSchool of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理

52、课程(3). 请求传送方式请求传送方式 这种传送方式类似于数据块传送方式，也连续传这种传送方式类似于数据块传送方式，也连续传送数据，不同在于前者在每次传送一个字节时需要检送数据，不同在于前者在每次传送一个字节时需要检测一次测一次DREQi信号是否有效，若有效，则继续传送信号是否有效，若有效，则继续传送下一个字节；若无效，则停止数据传送，释放总线控下一个字节；若无效，则停止数据传送，释放总线控制权。当出现以下三种情况之一时结束制权。当出现以下三种情况之一时结束DMA传送。传送。b.由外设产生一个有效的由外设产生一个有效的 信号；信号；EOPc.外设的外设的DREQi信号变为无效。信号变为无效。a

53、.当前字节数计数器减到当前字节数计数器减到0，发生，发生TC；School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程(4). 级联传送方式级联传送方式 8237A通过级联方式构成主从式通过级联方式构成主从式DMA系统，目的系统，目的在于扩展通道数。级联方法是把从片的在于扩展通道数。级联方法是把从片的HRQ和和HLDA端分别连到主片相应通道的端分别连到主片相应通道的DERQi和和 端上，端上，而主片的而主片的HRQ和和HLDA连接系统连接系统总线上。总线上。 iDACKSchool of Engi

54、neering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 级联时，主片的工作方式寄存器设置为级联方式，级联时，主片的工作方式寄存器设置为级联方式，而从片可设置为其他而从片可设置为其他3种方式之一。在这种方式下，当种方式之一。在这种方式下，当主片某个级联通道被响应后，由相应的从片来控制外主片某个级联通道被响应后，由相应的从片来控制外设与存储器数据的传送。而主片对从片的设与存储器数据的传送。而主片对从片的DERQi请求请求做出做出响应响应 ，故除了，故除了HRQ外，主片的其他输出外，主片的其他输出均被禁止。均被禁止。iDACK5

55、). 8237A的寄存器组的寄存器组 16位寄存器，用来保存位寄存器，用来保存DMA传送当前数据的地址，传送当前数据的地址，每次传送后，这个寄存器的值自动加每次传送后，这个寄存器的值自动加1或减或减1。该寄存。该寄存器由器由CPU来写入或读出。来写入或读出。 a. 当前地址寄存器当前地址寄存器School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程b. 当前字节计数器当前字节计数器 16位寄存器，其低位寄存器，其低14位（位（C13C0）用来保存）用来保存DMA传送的剩余字节数，每次传送后，这个计

56、数器的传送的剩余字节数，每次传送后，这个计数器的值减值减1，若其值减为零时，若其值减为零时，TC将产生。高两位（将产生。高两位（C15，C14）用来定义所选通道的操作方式，这个计数器由）用来定义所选通道的操作方式，这个计数器由CPU来写入或读出来写入或读出 。 16位只写寄存器，用来存放与当前地址寄存器相同位只写寄存器，用来存放与当前地址寄存器相同的初始值。初始化时，的初始值。初始化时，CPU将起始地址同时写入基地将起始地址同时写入基地址寄存器和当前地址寄存器，但基地址寄存器不会自址寄存器和当前地址寄存器，但基地址寄存器不会自动修改，且不能读出。动修改，且不能读出。c. 基地址寄存器基地址寄存

57、器School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 16位只写寄存器，用来存放与当前字节计数器相位只写寄存器，用来存放与当前字节计数器相同的初始值。初始化时，同的初始值。初始化时，CPU将传送数据的字节数同将传送数据的字节数同时写入基字节计数器和当前字节计数器，但基字节计时写入基字节计数器和当前字节计数器，但基字节计数器不会自动修改，且不能读出。数器不会自动修改，且不能读出。d. 基字节计数器基字节计数器 8位只写寄存器，用来存放相应通道的工作方式控位只写寄存器，用来存放相应通道的工作方式

58、控制字。若工作在自动初始化方式，则每当产生制字。若工作在自动初始化方式，则每当产生 信号时，当前字节计数器和当前地址寄存器会自动分信号时，当前字节计数器和当前地址寄存器会自动分别从基字节计数器和基地址寄存器中获取初始值，从别从基字节计数器和基地址寄存器中获取初始值，从头开始重复操作。头开始重复操作。EOPe. 工作方式寄存器工作方式寄存器School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程f. 控制寄存器控制寄存器 8237A复位时，该寄存器被清复位时，该寄存器被清0。D4位决定位决定8237

59、A的总线优先权的分配。分配方案有两种：固定优先权的总线优先权的分配。分配方案有两种：固定优先权和旋转优先权。和旋转优先权。School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程 在固定优先权方式下，其优先权是固定的，即通在固定优先权方式下，其优先权是固定的，即通道道0的优先权最高，通道的优先权最高，通道1其次，通道其次，通道2再次，通道再次，通道3最最低；在旋转优先权下，将刚结束操作的通道具有最低低；在旋转优先权下，将刚结束操作的通道具有最低优先级，把最高优先级赋给原来比他低一级的通道。优先级，

60、把最高优先级赋给原来比他低一级的通道。 School of Engineering & Automation Tianjin Polytechnic University微机原理课程微机原理课程g. 请求寄存器请求寄存器 8位只写寄存器。位只写寄存器。8237A除了可以利用硬件除了可以利用硬件DREQi信号发出信号发出DMA请求外，也可以通过软件发出请求外，也可以通过软件发出DMA请求。请求。软件发出软件发出DMA请求是在请求是在8237A工作于数据块传送方式下工作于数据块传送方式下通过设置请求寄存器实现的。通过设置请求寄存器实现的。 School of Engineering & Autom