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  • DMA之理解

    万次阅读 多人点赞 2018-09-12 12:32:37
    DMA出现之前,CPU与外设之间的数据传送方式有程序传送方式、中断传送方式。CPU是通过系统总线与其他部件连接并进行数据传输。 1.1程序传送方式 程序传送方式是指直接在程序控制下进行数据的输入/输出操作。...

    1、DMA由来

    DMA(Direct Memory Access,直接存储器访问)。在DMA出现之前,CPU与外设之间的数据传送方式有程序传送方式、中断传送方式。CPU是通过系统总线与其他部件连接并进行数据传输。

    1.1程序传送方式

    程序传送方式是指直接在程序控制下进行数据的输入/输出操作。分为无条件传送方式和查询(条件传送方式)两种。

    1.1.1无条件传送方式

     微机系统中的一些简单的外设,如开关、继电器、数码管、发光二极管等,在它们工作时,可以认为输入设备已随时准备好向CPU提供数据,而输出设备也随时准备好接收CPU送来的数据,这样,在CPU需要同外设交换信息时,就能够用IN或OUT指令直接对这些外设进行输入/输出操作。由于在这种方式下CPU对外设进行输入/输出操作时无需考虑外设的状态,故称之为无条件传送方式。

    1.1.2查询(有条件)传送方式 

    查询传送也称为条件传送,是指在执行输入指令(IN)或输出指令(OUT)前,要先查询相应设备的状态,当输入设备处于准备好状态、输出设备处于空闲状态时,CPU才执行输入/输出指令与外设交换信息。为此,接口电路中既要有数据端口,还要有状态端口。

    1.2中断传送方式

    中断传送方式是指当外设需要与CPU进行信息交换时,由外设向CPU发出请求信号,使CPU暂停正在执行的程序,转而去执行数据输入/输出操作,待数据传送结束后,CPU再继续执行被暂停的程序。

    以上两种方式,均由CPU控制数据传输,不同的是程序传送方式由CPU来查询外设状态,CPU处于主动地位,而外设处于被动地位。这就是常说的----对外设的轮询,效率低。而中断传送法师则是外设主动向CPU发生请求,等候CPU处理,在没有发出请求时,CPU和外设都可以独立进行各自的工作。  需要进行断点和现场的保护和恢复,浪费了很多CPU的时间,适合少量数据的传送。

    1.3 DMA原理

    DMA的出现就是为了解决批量数据的输入/输出问题。DMA是指外部设备不通过CPU而直接与系统内存交换数据的接口技术。这样数据的传送速度就取决于存储器和外设的工作速度。

    通常系统总线是由CPU管理的,在DMA方式时,就希望CPU把这些总线让出来,即CPU连到这些总线上的线处于第三态(高阻状态),而由DMA控制器接管,控制传送的字节数,判断DMA是否结束,以及发出DMA结束信号。因此DMA控制器必须有以下功能:

    1、能向CPU发出系统保持(HOLD)信号,提出总线接管请求;

    2、当CPU发出允许接管信号后,负责对总线的控制,进入DMA方式;

    3、能对存储器寻址及能修改地址指针,实现对内存的读写;

    4、能决定本次DMA传送的字节数,判断DMA传送是否借宿。

    5、发出DMA结束信号,使CPU恢复正常工作状态。

    DMA传输将从一个地址空间复制到另外一个地址空间。当CPU初始化这个传输动作,传输动作本身是由DMA控制器来实行和完成。  典型例子---移动一个外部内存的区块到芯片内部更快的内存区。

    对于实现DMA传输,它是由DMA控制器直接掌管总线(地址总线、数据总线和控制总线),因此,存在一个总线控制权转移问题

    DMA传输开始前:    CPU------>DMA控制器

    DMA传输结束后:              DMA控制器------>CPU

    一个完整的DMA传输过程必须经历DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束4个步骤。

    DMA方式是一种完全由硬件进行组信息传送的控制方式,具有中断方式的优点,即在数据准备阶段,CPU与外设并行工作

     

    2、DMA的传送过程

    DMA的数据传送分为预处理、数据传送和后处理3个阶段。

    (1)预处理

    由CPU完成一些必要的准备工作。首先,CPU执行几条I/O指令,用以测试I/O设备状态,向DMA控制器的有关寄存器置初值,设置传送方向、启动该设备等。然后,CPU继续执行原来的程序,直到I/O设备准备好发送的数据(输入情况)或接受的数据(输出情况)时,I/O设备向DMA控制器发送DMA请求,再由DMA控制器向CPU发送总线请求(统称为DMA请求),用以传输数据。

    (2)数据传送

    DMA的数据传输可以以单字节(或字)为基本单位,对于以数据块为单位的传送(如银盘),DMA占用总线后的数据输入和输出操作都是通过循环来实现。需要特别之处的是,这一循环也是由DMA控制器(而不是通过CPU执行程序)实现的,即数据传送阶段是完全由DMA(硬件)来控制的

    (3)后处理

    DMA控制器向CPU发送中断请求,CPU执行中断服务程序做DMA结束处理,包括检验送入主存的数据是否正确,测试传送过程中是否出错(错误则转入诊断程序)和决定是否继续使用DMA传送其他数据块等。

    3、在STM32F407中使用DMA

    3.1使用大约步骤

    1、使能DMA时钟,并等待数据流可配置。 使能DMA时钟,才可配置DMA相关的寄存器。要对DMA的配置寄存器DMA_SxCR进行配置,则要等其最低位为0----即DMA传输禁止,才可配置。

    2、DMA_SxCR(指定的外设--x)设置该流x,包括配置通道,外设地址,存储器地址,传输数据量、优先级等。

    3、使能外设的DMA功能

    4、使能DMA数据流,启动传输。

    5、查询DMA传输状态。

    3.2 从DMA配置时最为关键的寄存器出发

    DMA数据流x配置寄存器(DMA_SxCR)

    CHSEL[2:0]  3位8个通道选择,即对于流x选择哪个通道

    PL[1:0] 2位,设置流x的软件优先级,DMA控制器的仲裁器根据软件优先级,辅以硬件优先级来仲裁进行哪个数据流哪个通道的数据传输。

    MSIZE[1:0] 2位,存储器的数据宽度(8位、16位、32位)

    PSIZE[1:0] 2位,外设的数据宽度

    MINC  1位, 设置存储器递增模式,存储器地址指针时递增还是固定

    PINC   1位, 设置外设递增模式,外设地址指针递增还是固定

    DIR      2位,数据传输方向

    TCIE   1位,传输完成中断使能

    HTIE   1位,半传输中断使能

    TEIE   1位,传输错误中断使能

    DMEIE 1位, 直接模式错误中断使能

    EN     1位, 0禁止该数据流,此时可配置该数据流

                         1使能该数据,参与仲裁器的竞争

     

     

     

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  • 一个最简单的DMA控制器由以下逻辑部件组成: (1)内存地址计数器 用于存放内存中要交换的数据的地址。在DMA传送前,须通过程序将数据在内存中的起始位置(首地址)送到内存地址计数器。而当DMA传送时,每交换一次...
  • 操作系统:DMA

    千次阅读 2019-08-26 21:29:19
    DMA出现之前,CPU与外设之间的数据传送方式有程序传送方式、中断传送方式。CPU是通过系统总线与其他部件连接并进行数据传输。 1.1程序传送方式 程序传送方式是指直接在程序控制下进行数据的输入/输出操作。...

    1、DMA由来
    DMA(Direct Memory Access,直接存储器访问)。在DMA出现之前,CPU与外设之间的数据传送方式有程序传送方式、中断传送方式。CPU是通过系统总线与其他部件连接并进行数据传输。

    1.1程序传送方式
    程序传送方式是指直接在程序控制下进行数据的输入/输出操作。分为无条件传送方式和查询(条件传送方式)两种。

    1.1.1无条件传送方式

     微机系统中的一些简单的外设,如开关、继电器、数码管、发光二极管等,在它们工作时,可以认为输入设备已随时准备好向CPU提供数据,而输出设备也随时准备好接收CPU送来的数据,这样,在CPU需要同外设交换信息时,就能够用IN或OUT指令直接对这些外设进行输入/输出操作。由于在这种方式下CPU对外设进行输入/输出操作时无需考虑外设的状态,故称之为无条件传送方式。

    1.1.2查询(有条件)传送方式 

    查询传送也称为条件传送,是指在执行输入指令(IN)或输出指令(OUT)前,要先查询相应设备的状态,当输入设备处于准备好状态、输出设备处于空闲状态时,CPU才执行输入/输出指令与外设交换信息。为此,接口电路中既要有数据端口,还要有状态端口。

    1.2中断传送方式
    中断传送方式是指当外设需要与CPU进行信息交换时,由外设向CPU发出请求信号,使CPU暂停正在执行的程序,转而去执行数据输入/输出操作,待数据传送结束后,CPU再继续执行被暂停的程序。

    以上两种方式,均由CPU控制数据传输,不同的是程序传送方式由CPU来查询外设状态,CPU处于主动地位,而外设处于被动地位。这就是常说的----对外设的轮询,效率低。而中断传送法师则是外设主动向CPU发生请求,等候CPU处理,在没有发出请求时,CPU和外设都可以独立进行各自的工作。  需要进行断点和现场的保护和恢复,浪费了很多CPU的时间,适合少量数据的传送。

    1.3 DMA原理
    DMA的出现就是为了解决批量数据的输入/输出问题。DMA是指外部设备不通过CPU而直接与系统内存交换数据的接口技术。这样数据的传送速度就取决于存储器和外设的工作速度。

    通常系统总线是由CPU管理的,在DMA方式时,就希望CPU把这些总线让出来,即CPU连到这些总线上的线处于第三态(高阻状态),而由DMA控制器接管,控制传送的字节数,判断DMA是否结束,以及发出DMA结束信号。因此DMA控制器必须有以下功能:

    1、能向CPU发出系统保持(HOLD)信号,提出总线接管请求;

    2、当CPU发出允许接管信号后,负责对总线的控制,进入DMA方式;

    3、能对存储器寻址及能修改地址指针,实现对内存的读写;

    4、能决定本次DMA传送的字节数,判断DMA传送是否借宿。

    5、发出DMA结束信号,使CPU恢复正常工作状态。

    DMA传输将从一个地址空间复制到另外一个地址空间。当CPU初始化这个传输动作,传输动作本身是由DMA控制器来实行和完成。  典型例子---移动一个外部内存的区块到芯片内部更快的内存区。

    对于实现DMA传输,它是由DMA控制器直接掌管总线(地址总线、数据总线和控制总线),因此,存在一个总线控制权转移问题

    DMA传输开始前:    CPU------>DMA控制器

    DMA传输结束后:              DMA控制器------>CPU

    一个完整的DMA传输过程必须经历DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束4个步骤。

    DMA方式是一种完全由硬件进行组信息传送的控制方式,具有中断方式的优点,即在数据准备阶段,CPU与外设并行工作。

     

    2、DMA的传送过程
    DMA的数据传送分为预处理、数据传送和后处理3个阶段。

    (1)预处理

    由CPU完成一些必要的准备工作。首先,CPU执行几条I/O指令,用以测试I/O设备状态,向DMA控制器的有关寄存器置初值,设置传送方向、启动该设备等。然后,CPU继续执行原来的程序,直到I/O设备准备好发送的数据(输入情况)或接受的数据(输出情况)时,I/O设备向DMA控制器发送DMA请求,再由DMA控制器向CPU发送总线请求(统称为DMA请求),用以传输数据。

    (2)数据传送

    DMA的数据传输可以以单字节(或字)为基本单位,对于以数据块为单位的传送(如银盘),DMA占用总线后的数据输入和输出操作都是通过循环来实现。需要特别之处的是,这一循环也是由DMA控制器(而不是通过CPU执行程序)实现的,即数据传送阶段是完全由DMA(硬件)来控制的。

    (3)后处理

    DMA控制器向CPU发送中断请求,CPU执行中断服务程序做DMA结束处理,包括检验送入主存的数据是否正确,测试传送过程中是否出错(错误则转入诊断程序)和决定是否继续使用DMA传送其他数据块等。

    3、在STM32F407中使用DMA
    3.1使用大约步骤
    1、使能DMA时钟,并等待数据流可配置。 使能DMA时钟,才可配置DMA相关的寄存器。要对DMA的配置寄存器DMA_SxCR进行配置,则要等其最低位为0----即DMA传输禁止,才可配置。

    2、DMA_SxCR(指定的外设--x)设置该流x,包括配置通道,外设地址,存储器地址,传输数据量、优先级等。

    3、使能外设的DMA功能

    4、使能DMA数据流,启动传输。

    5、查询DMA传输状态。

    3.2 从DMA配置时最为关键的寄存器出发

    DMA数据流x配置寄存器(DMA_SxCR)

     

    CHSEL[2:0]  3位8个通道选择,即对于流x选择哪个通道

    PL[1:0] 2位,设置流x的软件优先级,DMA控制器的仲裁器根据软件优先级,辅以硬件优先级来仲裁进行哪个数据流哪个通道的数据传输。

    MSIZE[1:0] 2位,存储器的数据宽度(8位、16位、32位)

    PSIZE[1:0] 2位,外设的数据宽度

    MINC  1位, 设置存储器递增模式,存储器地址指针时递增还是固定

    PINC   1位, 设置外设递增模式,外设地址指针递增还是固定

    DIR      2位,数据传输方向

    TCIE   1位,传输完成中断使能

    HTIE   1位,半传输中断使能

    TEIE   1位,传输错误中断使能

    DMEIE 1位, 直接模式错误中断使能

    EN     1位, 0禁止该数据流,此时可配置该数据流

                         1使能该数据,参与仲裁器的竞争

     

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  • 8237A DMA控制器简答

    千次阅读 2019-11-30 19:04:55
    中断模式下,外设需与主机传送数据时要请求主机给与中断服务,中断当前主程序的执行,自动转向对应的中断处理程序,控制数据的传输,过程始终是在所执行的指令控制之下。 在DMA模式下,系统中有一个DMA控制器,它...
    (1)、比较中断和DMA两种传输方式的特点。
    1. 在中断模式下,外设需与主机传送数据时要请求主机给与中断服务,中断当前主程序的执行,自动转向对应的中断处理程序,控制数据的传输,过程始终是在所执行的指令控制之下。
    2. 在DMA模式下,系统中有一个DMA控制器,它是一个可驱动总线的主控部件。当外设与存储器之间需要传送数据时,外设向DMA控制器发出DMA请求,DMA控制器向CPU发出总线请求,取得总线控制权后,DMA控制器按照总线时序控制外设与存储器间的数据传输而不是通过指令来控制数据传输,传输速度大大高于中断方式。
    (2)、DMA控制器应具有哪些功能?
    1. DMA控制器应有DMA请求输入线,接收I/O设备的DMA请求信号;
    2. DMA控制器应有向主机发出总线请求的信号线和接收主机响应的信号线;
    3. DMA控制器在取得总线控制权以后应能发出内存地址、I/O读写命令及存储器读写命令控制I/O与存储器间的数据传输过程。
    (3)、80286系统一个存储单元是24位物理地址,而8237A在寻址内存空间时,只能给出16位地址码,这一矛盾是如何解决的?有哪些硬件和软件措施?
    (4)、8237A提供哪几种传送方式?
    1. 8237A提供一下几种传送方式:
      • 请求传送方式
      • 单字节传送方式
      • 数据块传送方式
      • 级联传送方式
    (5)、8237A只有8位数据线,为什么能完成16位数据的DMA传送?

    I/O与存储器间在进行DMA传送过程中,数据时通过系统的数据总线传送的,不经过8237A的数据总线,系统总线是具有16位数据的传送能力的。

    (6)、8237A的地址线为什么是双向的?

    8237A的A0A7地址线是双向的,当8237A被主机编程或读状态处于从属状态,A0A3为输入地址信号,以便主机对其内部寄存器进行寻址访问。当8237A取得总线控制权进行DMA传送时,A0A3输出4位地址信号供存储器寻址对应单元用,A0A3必须时双向的。

    (7)、说明8237A单字节DMA传送数据的全过程。

    8237A取得总线控制权以后进行单字节的DMA传送,传送完一个字节以后修改字节计数器和地址寄存器,然后就将总线控制权放弃。若I/O的DMA请求信号DREQ继续有效,8237A再次请求总线使用权进行下一字节的传送。

    (8)、8237A单字节DMA传送和数据块DMA传送有什么不同?
    1. 单字节传送方式下,8237A没传送完一个字节数据就释放总线,传送下一字节再请求总线的控制权。
    2. 块传送方式下,8237A必须把整个数据块传送完才释放总线。
    (9)、8237A什么时候作为主模块工作?什么时候作为从模块工作?这两种工作模式下,各控制信号处于什么状态?

    8237A取得总线控制权后,开始进行DMA传送过程,此时8237A作为主模块工作。8237A在被处理器编程或读取工作状态时,处于从模块工作状态。8237A处于从模块时,若CS=0,HLDA=0说明它正被编程或读取状态,IOR于IOW未输入,A0A3为输入。8237A处于主模块时,输出地址信号A0A3(低8位A0A7输出,高八位经DB0DB7输出)。8237A还要输出IOR、IOW、MEMR、MEMW、AEN、ADSTB等有效信号供DMA传送过程使用。

    (10)、说明8237A初始化编程的步骤。
    • 写屏蔽字,阻止某通道的DMA请求。
    • 写命令字(8号地址),确定信号有效电平、优先级方式、通道工作允许等。
    • 写模式字(B号地址),确定某通道传送方式、传送类型、地址寄存器变化方式等。
    • 置0先/后触发器。
    • 设置地址寄存器、字节数寄存器的初值。
    • 清除某通道屏蔽位,允许8237A响应其DMA请求。
    (11)、8237A选择存储器到存储器的传送模式必须具备哪些条件?
    • 必须使用8237A内部的暂存器作为数据传送的缓冲器。
    • 8237A通道0的地址寄存器存放存储器的源地址。
    • 8237A通道1的地址寄存器存放存储器的目的地址。
    • 字节计数器存放传送的字节数。
    • 建立通道0的软件DMA请求来启动这一传输过程。
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  • DMA出现之前,CPU与外设之间的数据传送方式有程序传送方式、中断传送方式。CPU是通过系统总线与其他部件连接并进行数据传输。 1.1程序传送方式 程序传送方式是指直接在程序控制下进行数据的输入/输出操作。分为...

    1、DMA由来

    DMA(Direct Memory Access,直接存储器访问)。在DMA出现之前,CPU与外设之间的数据传送方式有程序传送方式、中断传送方式。CPU是通过系统总线与其他部件连接并进行数据传输。

    1.1程序传送方式

    程序传送方式是指直接在程序控制下进行数据的输入/输出操作。分为无条件传送方式和查询(条件传送方式)两种。

    1.1.1无条件传送方式

    微机系统中的一些简单的外设,如开关、继电器、数码管、发光二极管等,在它们工作时,可以认为输入设备已随时准备好向CPU提供数据,而输出设备也随时准备好接收CPU送来的数据,这样,在CPU需要同外设交换信息时,就能够用IN或OUT指令直接对这些外设进行输入/输出操作。由于在这种方式下CPU对外设进行输入/输出操作时无需考虑外设的状态,故称之为无条件传送方式。

    1.1.2查询(有条件)传送方式

    查询传送也称为条件传送,是指在执行输入指令(IN)或输出指令(OUT)前,要先查询相应设备的状态,当输入设备处于准备好状态、输出设备处于空闲状态时,CPU才执行输入/输出指令与外设交换信息。为此,接口电路中既要有数据端口,还要有状态端口。

    1.2中断传送方式

    中断传送方式是指当外设需要与CPU进行信息交换时,由外设向CPU发出请求信号,使CPU暂停正在执行的程序,转而去执行数据输入/输出操作,待数据传送结束后,CPU再继续执行被暂停的程序。

    以上两种方式,均由CPU控制数据传输,不同的是程序传送方式由CPU来查询外设状态,CPU处于主动地位,而外设处于被动地位。这就是常说的----对外设的轮询,效率低。而中断传送方式则是外设主动向CPU发生请求,等候CPU处理,在没有发出请求时,CPU和外设都可以独立进行各自的工作。 需要进行断点和现场的保护和恢复,浪费了很多CPU的时间,适合少量数据的传送。

    1.3 DMA原理

    DMA的出现就是为了解决批量数据的输入/输出问题。DMA是指外部设备不通过CPU而直接与系统内存交换数据的接口技术。这样数据的传送速度就取决于存储器和外设的工作速度。

    通常系统总线是由CPU管理的,在DMA方式时,就希望CPU把这些总线让出来,即CPU连到这些总线上的线处于第三态(高阻状态),而由DMA控制器接管,控制传送的字节数,判断DMA是否结束,以及发出DMA结束信号。因此DMA控制器必须有以下功能:

    1、能向CPU发出系统保持(HOLD)信号,提出总线接管请求;

    2、当CPU发出允许接管信号后,负责对总线的控制,进入DMA方式;

    3、能对存储器寻址及能修改地址指针,实现对内存的读写;

    4、能决定本次DMA传送的字节数,判断DMA传送是否借宿。

    5、发出DMA结束信号,使CPU恢复正常工作状态。
    在这里插入图片描述DMA传输将从一个地址空间复制到另外一个地址空间。当CPU初始化这个传输动作,传输动作本身是由DMA控制器来实行和完成。 典型例子—移动一个外部内存的区块到芯片内部更快的内存区。

    对于实现DMA传输,它是由DMA控制器直接掌管总线(地址总线、数据总线和控制总线),因此,存在一个总线控制权转移问题

    DMA传输开始前:    CPU------>DMA控制器

    DMA传输结束后: DMA控制器------>CPU

    一个完整的DMA传输过程必须经历DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束4个步骤。

    DMA方式是一种完全由硬件进行组信息传送的控制方式,具有中断方式的优点,即在数据准备阶段,CPU与外设并行工作。

    2、DMA的传送过程

    DMA的数据传送分为预处理、数据传送和后处理3个阶段。

    (1)预处理

    由CPU完成一些必要的准备工作。首先,CPU执行几条I/O指令,用以测试I/O设备状态,向DMA控制器的有关寄存器置初值,设置传送方向、启动该设备等。然后,CPU继续执行原来的程序,直到I/O设备准备好发送的数据(输入情况)或接受的数据(输出情况)时,I/O设备向DMA控制器发送DMA请求,再由DMA控制器向CPU发送总线请求(统称为DMA请求),用以传输数据。

    (2)数据传送

    DMA的数据传输可以以单字节(或字)为基本单位,对于以数据块为单位的传送(如银盘),DMA占用总线后的数据输入和输出操作都是通过循环来实现。需要特别之处的是,这一循环也是由DMA控制器(而不是通过CPU执行程序)实现的,即数据传送阶段是完全由DMA(硬件)来控制的。

    (3)后处理

    DMA控制器向CPU发送中断请求,CPU执行中断服务程序做DMA结束处理,包括检验送入主存的数据是否正确,测试传送过程中是否出错(错误则转入诊断程序)和决定是否继续使用DMA传送其他数据块等。

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  • DMA出现之前,CPU与外设之间的数据传送方式有程序传送方式、中断传送方式。CPU是通过系统总线与其他部件连接并进行数据传输。DMA的出现就是为了解决批量数据的输入/输出问题。DMA是指外部设备不通过CPU而直接与...
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    2004-10-15 18:43:28
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空空如也

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dma程序中断部件