使用DMA控制器8257/8237进行直接存储器访问

简介

DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）是一种计算机数据传输方式。在使用DMA进行数据传输时，数据的传输不需要CPU的干预，而是由DMA控制器通过直接存储器访问(DMA Cycle)的方式来完成。

DMA控制器可以减轻CPU的负担，提高数据传输的效率。在一些数据量大、传输频繁的场景下（如硬盘读写、网络数据传输等），使用DMA技术可以显著提高系统的性能。

常用的DMA控制器包括Intel的8257和Intel 8237两种型号。本文主要介绍如何使用8257/8237进行直接存储器访问。

8257/8237芯片介绍

8257和8237都是8位DMA控制器芯片，可支持单通道或多通道DMA（最多4个通道）数据传输。它们被设计用来在微处理器的内存系统和外设之间实现数据传输。两者的主要区别在于8257工作时接口电平为TTL（5伏），而8237的接口电平为CMOS（3.3伏）。

8257/8237的主要特性包括:

• 支持单字节或多字节传输
• 适用多种接口
• 每通道都能存储64 kBytes的缓存区
• 允许CPU优先访问内存
• 具有手动或自动请求方式
• 可选择间隔定时器
• 支持多种中断方式

使用8257/8237进行直接存储器访问的步骤

下面是使用8257/8237进行直接存储器访问的一般流程：

1. 初始化DMA控制器

在进行DMA操作之前，需要对DMA控制器进行相应的初始化操作。通常需要完成的操作包括：

• 配置DMA控制寄存器
• 设置缓存区地址
• 设置传输方向以及传输大小

每个DMA通道都具有独立的寄存器，同一时间只能在一个通道上执行DMA操作。

2. 启动DMA传输

完成初始化之后，可以启动DMA传输。在进行DMA传输时，可以选择手动或自动请求方式。手动请求方式需要在程序中手动发出DMA请求信号，而自动方式则由DMA控制器本身发出请求信号。

在多通道DMA操作中，可以同时在多个通道上进行DMA传输。

3. 完成DMA传输

DMA传输完成后，可以通过检查DMA控制器的状态寄存器来确定传输是否成功。如果传输失败，则需要进行相应的问题排查，并重新进行DMA初始化及传输操作。

示例代码

下面是使用C语言实现DMA传输的示例代码：

// DMA初始化
dma_initialize()
{
    // 配置DMA控制寄存器
    DMA_CR = ...
    
    // 设置缓存区地址
    DMA_BUF = ...
    
    // 设置传输方向以及传输大小
    DMA_TRANSFER_LEN = ...
}

// 启动DMA传输
dma_start()
{
    // 发出DMA请求信号（手动方式）
    DMA_REQUEST_SIGNAL = 1;
    
    // 等待传输完成
    while (!DMA_TRANSFER_COMPLETE);
    
    // 检查DMA状态寄存器，确认传输是否成功
    if (DMA_STATUS_REGISTER & DMA_TRANSFER_ERROR) {
        // 传输失败，排查问题
        ...
    }
}

// 示例：在DMA通道0上进行传输
void main()
{
    // 初始化DMA
    dma_initialize(DMA_CHANNEL_0);
    
    // 启动DMA传输
    dma_start(DMA_CHANNEL_0);
}

总结

使用DMA进行直接存储器访问可以提高数据传输的效率，在一些数据量大、传输频繁的场景下具有很好的应用前景。本文主要介绍了如何使用8257/8237进行DMA传输，并给出了相应的示例代码，供读者参考。