微机原理与接口技术课件：07 dma控制器8237a
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15.READY：就绪信号。输入，低速设备 可通过给此引脚加低电平来延长 总线周期。
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勤读力耕 立己达人
2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚：
16. AEN:（Adress Enable）地址允许信号。 输出，高电平有效。AEN=1时，8237A控制 器输出的存储器单元地址送上系统地址总线， 禁止其他总线控制设备使用总线。在DMA传 送过程中，AEN信号一直有效。 17. ADSTB：（Adress Strobe）地址选通 信 号。输出，低电平有效。表示DB7-DB0输出 的是高8位地址。利用该信号将这8位地址送 入片外地址锁存器。 18. EOP：（End of Process）传输过程结束 信号，双向，低电平有效。 输出：通过外设DMA传送结束。 输入：强迫8237结束DMA操作。
以增加硬件的复杂性为代价；DMA传送期间CPU挂起，可能影响中 断响应与处理。
不适用于小系统、速度要求不高、数据不大的系统。
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1 DMA控制器概述
勤读力耕 立己达人
一、DMA控制器概念：
DMA(Direct Memory Access):直接存储器存取技术， 是一种不需要CPU干预也不需要 软件介入的高速数据传送方式。
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勤读力耕 立己达人
2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚：
5.A3-A0：(Adress)地址信号。双向， DMAC控制总线时，输出16位地址中 的A3-A0。CPU控制总线时，输入，选 中某个寄存器。 6.A7-A4：(Adress)地址信号。输出16 位地址中的A7-A4(访问存储器)用。 7.DB7-DB0:(Data Bus)数据/地址复用 线。双向，8 位数据线，传送CPU的 控制命令，和内部寄存器的内容。作为 地址高8位锁存。
CPU只是启动DMA过程，但是 不干预这一过程，整个DMA过程 是由硬件自动完成的，也不需要 软件的介入。
在DMA控存 的数据传输。
内存
外设 无需CPU指令
DMA控制器
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1 DMA控制器概述
勤读力耕 立己达人
固定优先级，也可以是循环优先级。 （5）每个通道一次传送的最大字节数为64KB。 （6）8237A提供4种传送方式：单字节传送方式、数据块
传送方式、请求传送方式和级连传送方式。
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2.1 8237A的编程结构
勤读力耕 立己达人
二、8237A的编程结构图(1)：
② 数据传送结束
① 数据传送结束
CPU
DMAC
I/O
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1 DMA控制器概述
勤读力耕 立己达人
几种常见DMAC
型号
通道数
8257
4
8237A-5
4
Z8410A
1
MC68B44
4
数据块 长度 16K 64K 64K
64K
最高速 率M/S
0.5
传送 类型 M I/O
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勤读力耕 立己达人
2 8237A的编程结构和外部引脚
二、8237A的外部引脚--与外部的连接图：
要求: 每发生一次DMA请求，就从接口电路74LS244向内存传送一个字节数据。
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勤读力耕 立己达人
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勤读力耕 立己达人
DACK3
选择 页寄存器
DACK2
选择 页寄存器
DACK1
选择 页寄存器
DACK0
页寄存器 选择
A19～A16
8237 DMAC
A19～A16
A15～A0 DMA存储器地址
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勤读力耕 立己达人
DMA如何实现内存到内存的数据传输？
8237 暂存器
D0~D7
A0~A15 MEMW
MEMR
D0~D7
内存 内存
内存到内存的传输
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3 8237A的工作方式
勤读力耕 立己达人
8237A的工作状态 8237A的工作模式 8237A的传送类型 8237A的优先级
2.块传输模式:指DMA控制器每次请求总线连续传送一个数 据块，待整个数据块全部传送完成后再释放总线控制权。 • 由DREQ启动连续地传送数据，直到字节数寄存器从0 减 到FFFFH终止计数，或由外部输入有效信号终结DMA传 送 • DREQ只需维持有效到DACK有效
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1 DMA控制器概述
勤读力耕 立己达人
一、DMA(Direct Memory Access)控制器 概念
数据传送三种方式：查询、中断和DMA(直接存储器存取) 查询、中断: 需要累加器中转；修改地址、判断结束软件完成； DMA：不经过累加器；地址修改、判断结束硬件实现；
主要用于高速、大批量数据传送。如磁盘存取、高速数据采集；
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勤读力耕 立己达人
2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚--引脚图：
8237A是有 40个引脚的双 列直插式芯片。
40个引脚分 成两组：一组 与CPU的连接； 一组与I/O接 口的连接。
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1.6 M I/O MM
2 M I/O MM I/O I/O
2 M I/O
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勤读力耕 立己达人
2 8237A的编程结构和外部引脚
一、8237A的主要特点：
（1）一个芯片中有4个独立的DMA通道。 （2）可以实现内存与外设，内存与内存的数据传输。 （3）每一个通道的DMA请求都可以被允许或禁止。 （4）每个通道的DMA请求有不同的优先级，即可以是
出，给I/O设备发写命令。作从模块 时：输入，接收来自CPU的写命令
10.MEMR:(Memory Read)存储器读命 令。输出，低电平有效。
11.MEMW:(Memory Write)存储器写命 令。输出，低电平有效。
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2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚：
12. CLK:(clock )时钟信号。输入， 8237A：最高3MHZ. 8237A-5:最高5MHZ.
13. CS：（Chip Slected）片选信号。输 入，低电平有效。
14. RESET:复位信号。输入，高电平有 效。8237内部寄存器清0,屏蔽寄 存器置1，8237A处于状态，允许 CPU访问。
的控制。这时，CPU对DMAC进行初始化操作或
从
DMAC读取状态信息。
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3 8237A的工作方式
二、8237A工作模式（1）
勤读力耕 立己达人
1.单字节传输模式：在单字节传输方式下，DMA控制器每 次请求总线只传送一个字节数据，传送完后即释放总线控制 权。
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3 8237A的工作方式
勤读力耕 立己达人
二、8237A工作模式（续）
4.级联传输模式:在系统中有多片8237A，构成主从
式DMA系统。级联的办法是把从片的HRQ端与主
片的DREQ端联。
微处理器 HOLD |
HLDA
第一级
DREQ 0 | HRQ DACK 0 HLDA
3 8237A的工作方式
勤读力耕 立己达人
二、8237A工作模式（续）
3.请求传输模式:此方式与块传输方式基本类似，不 同的是每传输完一个字节，DMA控制器都要检测 由I/O接口发来的DMA请求信号DREQ是否仍然有 效，如果该信号仍有效，则继续进行DMA传输； 否则，就暂停传输，交还总线控制权给CPU，直至 DMA请求信号再次变为有效，数据块传输则从刚 才暂停的那一点继续进行下去。
Request)。
② 总线请求HRQ
① DMA请求DREQ
CPU
DMAC
I/O
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1 DMA控制器概述
勤读力耕 立己达人
二、DMA控制器工作过程--响应阶段
1. CPU向DMA发总线保持回答信号HLDA。 状态: CPU让出总线,DMAC为主控者。
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2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚：
8. IOR:(I/O Read)I/O读信号。三态双向， 低电平有效。作主模块时：输出，
给I/O设备发读命令。作从模块时： 输入，接收来自CPU的读命令。
9.IOW:(I/O Write)I/O写信号。三态双 向，低电平有效。作主模块时：输
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2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚：
1.DREQ0-DREQ3：(DMA Request)DMA请 求信号。由外设输入，信号极性可编程决定 2.HRQ(Hold Request) ：总线请求信号。输 出，高电平有效。 8237A向CPU请求使用总 线。 3.HLDA(Hold Acknowledge)：总线响应信 号。输入，高电平有效。CPU对 HRQ的回 答，表示已让出总线控制权。 4.DACK0-DACK3：（DMA Acknowledge）DMA应答信号。DMAC 向外设输出，信号极性可编程决定。
② 总线请求
① DMA请求
CPU ③总线响应HLDA DMAC ④ DMA响应DMAC I/O
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1 DMA控制器概述
勤读力耕 立己达人
二、DMA控制器工作过程--传送结束阶段
1.数据传送完毕，DMAC向外设传送“过程结束”信号 EOP。
2. DMAC向CPU交回总线，CPU重新获得总线的控制权。
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3 8237A的工作方式
勤读力耕 立己达人
一、8237A的工作状态
1.主模块：接管并取得总线控制权，取代CPU而成为系统的
主控者。DMAC通过三总线向M或I/O发出地址码
及
读/写信号，以控制M和I/O设备之间的数据传送。
2.从模块：未取得总线控制时，同于其他 I/O设备，受CPU
在8086/88系统中，系统的寻址范围是1MB， 地址线有20条，即A0~A19。为了能够在 8086/88系统中使用8237来实现DMA，需要用 硬件提供一组4位的页寄存器。
通道0、1、2、3各有一个4位的页寄存器。 在进行DMA传送之前，这些页寄存器可利用 I/O地址来装入和读出。当进行DMA传送时， DMAC将A0~A15放在系统总线上，同时页寄存 器把A16~A19也放在系统总线上，形成 A0~A19这20位地址信号实现DMA传送。其地 址产生如图所示。
② 总线请求
① DMA请求
CPU ③总线响应HLDA DMAC
I/O
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1 DMA控制器概述
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二、DMA控制器工作过程--数据传送阶段
1. DMAC向外设发DMA请求回答信号DMACK，选中
外设。
2. 并通过AB选中内存单元
3. 通过DB将数据从源端传送到目的端。
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1 DMA控制器概要 2 8237A的编程结构和外部引脚 3 8237A的工作模式和模式寄存器 4 8237A的工作时序 5 8237A的控制寄存器和状态寄存器 6 8237A各寄存器对应的端口地址
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二、DMA控制器工作过程：
DMA控制器的工作过程分为四个阶段，分别是： 申请阶段 响应阶段 数据传送阶段 传送结束阶段。
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1 DMA控制器概述
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二、DMA控制器工作过程---申请阶段
1.外设向DMAC发出DMA请求信号DREQ（DMA Request）； 2. DMAC向CPU发总线请求信号HRQ(Hold
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2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚：
16. AEN:（Adress Enable）地址允许信号。 输出，高电平有效。AEN=1时，8237A控制 器输出的存储器单元地址送上系统地址总线， 禁止其他总线控制设备使用总线。在DMA传 送过程中，AEN信号一直有效。 17. ADSTB：（Adress Strobe）地址选通 信 号。输出，低电平有效。表示DB7-DB0输出 的是高8位地址。利用该信号将这8位地址送 入片外地址锁存器。 18. EOP：（End of Process）传输过程结束 信号，双向，低电平有效。 输出：通过外设DMA传送结束。 输入：强迫8237结束DMA操作。
以增加硬件的复杂性为代价；DMA传送期间CPU挂起，可能影响中 断响应与处理。
不适用于小系统、速度要求不高、数据不大的系统。
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1 DMA控制器概述
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一、DMA控制器概念：
DMA(Direct Memory Access):直接存储器存取技术， 是一种不需要CPU干预也不需要 软件介入的高速数据传送方式。
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2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚：
5.A3-A0：(Adress)地址信号。双向， DMAC控制总线时，输出16位地址中 的A3-A0。CPU控制总线时，输入，选 中某个寄存器。 6.A7-A4：(Adress)地址信号。输出16 位地址中的A7-A4(访问存储器)用。 7.DB7-DB0:(Data Bus)数据/地址复用 线。双向，8 位数据线，传送CPU的 控制命令，和内部寄存器的内容。作为 地址高8位锁存。
CPU只是启动DMA过程，但是 不干预这一过程，整个DMA过程 是由硬件自动完成的，也不需要 软件的介入。
在DMA控存 的数据传输。
内存
外设 无需CPU指令
DMA控制器
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1 DMA控制器概述
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固定优先级，也可以是循环优先级。 （5）每个通道一次传送的最大字节数为64KB。 （6）8237A提供4种传送方式：单字节传送方式、数据块
传送方式、请求传送方式和级连传送方式。
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2.1 8237A的编程结构
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二、8237A的编程结构图(1)：
② 数据传送结束
① 数据传送结束
CPU
DMAC
I/O
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1 DMA控制器概述
勤读力耕 立己达人
几种常见DMAC
型号
通道数
8257
4
8237A-5
4
Z8410A
1
MC68B44
4
数据块 长度 16K 64K 64K
64K
最高速 率M/S
0.5
传送 类型 M I/O
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2 8237A的编程结构和外部引脚
二、8237A的外部引脚--与外部的连接图：
要求: 每发生一次DMA请求，就从接口电路74LS244向内存传送一个字节数据。
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DACK3
选择 页寄存器
DACK2
选择 页寄存器
DACK1
选择 页寄存器
DACK0
页寄存器 选择
A19～A16
8237 DMAC
A19～A16
A15～A0 DMA存储器地址
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DMA如何实现内存到内存的数据传输？
8237 暂存器
D0~D7
A0~A15 MEMW
MEMR
D0~D7
内存 内存
内存到内存的传输
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3 8237A的工作方式
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8237A的工作状态 8237A的工作模式 8237A的传送类型 8237A的优先级
2.块传输模式:指DMA控制器每次请求总线连续传送一个数 据块，待整个数据块全部传送完成后再释放总线控制权。 • 由DREQ启动连续地传送数据，直到字节数寄存器从0 减 到FFFFH终止计数，或由外部输入有效信号终结DMA传 送 • DREQ只需维持有效到DACK有效
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1 DMA控制器概述
勤读力耕 立己达人
一、DMA(Direct Memory Access)控制器 概念
数据传送三种方式：查询、中断和DMA(直接存储器存取) 查询、中断: 需要累加器中转；修改地址、判断结束软件完成； DMA：不经过累加器；地址修改、判断结束硬件实现；
主要用于高速、大批量数据传送。如磁盘存取、高速数据采集；
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2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚--引脚图：
8237A是有 40个引脚的双 列直插式芯片。
40个引脚分 成两组：一组 与CPU的连接； 一组与I/O接 口的连接。
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1.6 M I/O MM
2 M I/O MM I/O I/O
2 M I/O
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2 8237A的编程结构和外部引脚
一、8237A的主要特点：
（1）一个芯片中有4个独立的DMA通道。 （2）可以实现内存与外设，内存与内存的数据传输。 （3）每一个通道的DMA请求都可以被允许或禁止。 （4）每个通道的DMA请求有不同的优先级，即可以是
出，给I/O设备发写命令。作从模块 时：输入，接收来自CPU的写命令
10.MEMR:(Memory Read)存储器读命 令。输出，低电平有效。
11.MEMW:(Memory Write)存储器写命 令。输出，低电平有效。
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2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚：
12. CLK:(clock )时钟信号。输入， 8237A：最高3MHZ. 8237A-5:最高5MHZ.
13. CS：（Chip Slected）片选信号。输 入，低电平有效。
14. RESET:复位信号。输入，高电平有 效。8237内部寄存器清0,屏蔽寄 存器置1，8237A处于状态，允许 CPU访问。
的控制。这时，CPU对DMAC进行初始化操作或
从
DMAC读取状态信息。
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3 8237A的工作方式
二、8237A工作模式（1）
勤读力耕 立己达人
1.单字节传输模式：在单字节传输方式下，DMA控制器每 次请求总线只传送一个字节数据，传送完后即释放总线控制 权。
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3 8237A的工作方式
勤读力耕 立己达人
二、8237A工作模式（续）
4.级联传输模式:在系统中有多片8237A，构成主从
式DMA系统。级联的办法是把从片的HRQ端与主
片的DREQ端联。
微处理器 HOLD |
HLDA
第一级
DREQ 0 | HRQ DACK 0 HLDA
3 8237A的工作方式
勤读力耕 立己达人
二、8237A工作模式（续）
3.请求传输模式:此方式与块传输方式基本类似，不 同的是每传输完一个字节，DMA控制器都要检测 由I/O接口发来的DMA请求信号DREQ是否仍然有 效，如果该信号仍有效，则继续进行DMA传输； 否则，就暂停传输，交还总线控制权给CPU，直至 DMA请求信号再次变为有效，数据块传输则从刚 才暂停的那一点继续进行下去。
Request)。
② 总线请求HRQ
① DMA请求DREQ
CPU
DMAC
I/O
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1 DMA控制器概述
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二、DMA控制器工作过程--响应阶段
1. CPU向DMA发总线保持回答信号HLDA。 状态: CPU让出总线,DMAC为主控者。
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2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚：
8. IOR:(I/O Read)I/O读信号。三态双向， 低电平有效。作主模块时：输出，
给I/O设备发读命令。作从模块时： 输入，接收来自CPU的读命令。
9.IOW:(I/O Write)I/O写信号。三态双 向，低电平有效。作主模块时：输
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2.1 8237A的外部引脚
三、8237A的外部引脚：
1.DREQ0-DREQ3：(DMA Request)DMA请 求信号。由外设输入，信号极性可编程决定 2.HRQ(Hold Request) ：总线请求信号。输 出，高电平有效。 8237A向CPU请求使用总 线。 3.HLDA(Hold Acknowledge)：总线响应信 号。输入，高电平有效。CPU对 HRQ的回 答，表示已让出总线控制权。 4.DACK0-DACK3：（DMA Acknowledge）DMA应答信号。DMAC 向外设输出，信号极性可编程决定。
② 总线请求
① DMA请求
CPU ③总线响应HLDA DMAC ④ DMA响应DMAC I/O
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1 DMA控制器概述
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二、DMA控制器工作过程--传送结束阶段
1.数据传送完毕，DMAC向外设传送“过程结束”信号 EOP。
2. DMAC向CPU交回总线，CPU重新获得总线的控制权。
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3 8237A的工作方式
勤读力耕 立己达人
一、8237A的工作状态
1.主模块：接管并取得总线控制权，取代CPU而成为系统的
主控者。DMAC通过三总线向M或I/O发出地址码
及
读/写信号，以控制M和I/O设备之间的数据传送。
2.从模块：未取得总线控制时，同于其他 I/O设备，受CPU
在8086/88系统中，系统的寻址范围是1MB， 地址线有20条，即A0~A19。为了能够在 8086/88系统中使用8237来实现DMA，需要用 硬件提供一组4位的页寄存器。
通道0、1、2、3各有一个4位的页寄存器。 在进行DMA传送之前，这些页寄存器可利用 I/O地址来装入和读出。当进行DMA传送时， DMAC将A0~A15放在系统总线上，同时页寄存 器把A16~A19也放在系统总线上，形成 A0~A19这20位地址信号实现DMA传送。其地 址产生如图所示。
② 总线请求
① DMA请求
CPU ③总线响应HLDA DMAC
I/O
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1 DMA控制器概述
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二、DMA控制器工作过程--数据传送阶段
1. DMAC向外设发DMA请求回答信号DMACK，选中
外设。
2. 并通过AB选中内存单元
3. 通过DB将数据从源端传送到目的端。
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1 DMA控制器概要 2 8237A的编程结构和外部引脚 3 8237A的工作模式和模式寄存器 4 8237A的工作时序 5 8237A的控制寄存器和状态寄存器 6 8237A各寄存器对应的端口地址
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二、DMA控制器工作过程：
DMA控制器的工作过程分为四个阶段，分别是： 申请阶段 响应阶段 数据传送阶段 传送结束阶段。
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二、DMA控制器工作过程---申请阶段
1.外设向DMAC发出DMA请求信号DREQ（DMA Request）； 2. DMAC向CPU发总线请求信号HRQ(Hold