L82C37A可編程DMA控制器

　　摘要：敘述了L82C37A可編程DMA控制器的主要功能、制造工藝和測試，并對其基本電路及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了簡要介紹。

　　1　概述

　　L82C37A可編程DMA控制器是一個(gè)高性能的可編程直接存取控制器，可在沒有CPU干預(yù)的情況下進(jìn)行內(nèi)存與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)直接傳輸。在微機(jī)系統(tǒng)中，通過使用DMA操作可大大提高系統(tǒng)的單個(gè)或多個(gè)I/O裝置的數(shù)據(jù)傳輸速率。

　　該電路采用2.0μm硅柵CMOS全離子注入工藝制造，集成度為13500管位，芯片面積為25.12mm2，采用DIP 40 PIN 陶瓷封裝。

　　該電路具有以下特點(diǎn)：

　　與NMOS 82C37A兼容；

　　具有四個(gè)可編程的獨(dú)立DMA通道，每個(gè)通道具有自動(dòng)初始化能力；

　　能到存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器間的傳輸；

　　有四種基本工作方式和三種傳輸方式；

　　任意擴(kuò)展DMA通道數(shù)；

　　每個(gè)通道有64k地址和64k字節(jié)記數(shù)空間；

　　數(shù)據(jù)最高傳輸速率可達(dá)4MB/秒；

　　低功耗靜態(tài)CMOS設(shè)計(jì)，IDDSB=10μA；

　　與TTL兼容；

　　單5V電源工作；

　　工作頻率8MHz；

　　工作溫度范圍-55℃～+125℃。

　　2　邏輯結(jié)構(gòu)和功能

　　2.1　L82C37A主要功能

　　L82C37A主要功能有以下七點(diǎn)：

　　（1）該電路有四個(gè)獨(dú)立DMA通道；

　　（2）每個(gè)通道的DMA請求都可分別允許和禁止；

　?。?）每個(gè)通道的DMA請求優(yōu)先權(quán)具有固定方式和循環(huán)方式；

　?。?）每個(gè)通道一次傳送的最大長度64k字節(jié)的數(shù)據(jù)，可在存儲(chǔ)器與外設(shè)間進(jìn)行傳送，也可在存儲(chǔ)器的兩個(gè)區(qū)間進(jìn)行傳送；

　?。?）有四種DMA傳輸方式：①單字節(jié)傳輸方式；②數(shù)據(jù)塊傳輸方式；③請求傳輸方式；④ 級連方式。在每種方式下，都能在接收外設(shè)的請求信號DREQ后，向外設(shè)發(fā)送響應(yīng)信號DACK后就可以占用總線，進(jìn)行DMA傳送。每傳送一個(gè)字節(jié)，修改一次地址指針，當(dāng)規(guī)定傳送的字節(jié)數(shù)送完時(shí)，發(fā)出終端計(jì)數(shù)脈沖TC，結(jié)束傳送或重新初始化；

　?。?）允許外設(shè)用EOP信號結(jié)束DMA傳送或重新初始化；

　　（7）L82C37A可以級聯(lián)，任意擴(kuò)展通道數(shù)。

　　2.2　L82C37A邏輯結(jié)構(gòu)

　　L82C37A的邏輯功能較為復(fù)雜，其邏輯框圖如圖1所示。圖中的通道部分只畫出了一個(gè)通道的情況，即每個(gè)通道都有一個(gè)基地址寄存器（16位）、基字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)器（16位）、現(xiàn)行地址寄存器（16位）和現(xiàn)行字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)器（16位），每一個(gè)通道都有一個(gè)6位的模式寄存器，用以控制不同的工作模式。

　　圖1　L82C37A邏輯框圖

　　L82C37A的結(jié)構(gòu)中包含了三個(gè)基本的控制邏輯塊。

　　時(shí)序控制邏輯塊：根據(jù)編程規(guī)定的DMA的工作模式，產(chǎn)生包括DMA請求、DMA傳送及DMA結(jié)束所需要的內(nèi)部時(shí)序和外部信號。

　　程序命令控制塊：對在DMA請求服務(wù)之前，CPU編程對給定的命令字和模式控制字進(jìn)行譯碼，以確定DMA服務(wù)的類型。

　　優(yōu)先權(quán)編碼邏輯：對同時(shí)有請求的通道進(jìn)行優(yōu)先權(quán)編碼，確定哪個(gè)通道的優(yōu)先權(quán)最高，優(yōu)先權(quán)可以是固定的，也可以是循環(huán)的。

　　另外，L82C37A的數(shù)據(jù)引線都有三態(tài)緩沖器，因而可以占用也可以釋放總線。

　　2.3　L82C37A的工作周期

　　L82C37A有兩種主要的工作周期，即空閑周期和有效周期，每一個(gè)周期由若干個(gè)時(shí)鐘周期組成。

　?。?）空閑周期

　　L82C37A在完成了一個(gè)DMA服務(wù)之后，若沒有新的DMA請求，或在主清零或硬件復(fù)位后，將進(jìn)入空閑周期執(zhí)行SI狀態(tài)。在每個(gè)時(shí)鐘周期它都要對通道的請求線DREQ進(jìn)行采樣，在沒收到DREQ前，它將始終處于SI態(tài)。

　　在此狀態(tài)中，CPU可以查詢其狀態(tài)或?qū)ζ溥M(jìn)行編程。若 ，則CPU可以對其進(jìn)行讀寫操作，可以對其基地址、基字節(jié)數(shù)、當(dāng)前地址、當(dāng)前字節(jié)數(shù)等寄存器進(jìn)行讀/寫。此時(shí)，需通過數(shù)據(jù)總線和地址總線以及和來選擇寄存器并改寫數(shù)據(jù)。由于這四組寄存器均為16位，而數(shù)據(jù)總線是8位的，則由內(nèi)部高/低位寄存器控制，將數(shù)據(jù)分成高8位和低8位，分兩次寫。另外還有些軟件命令，不通過數(shù)據(jù)總線，僅由地址A0-A3和等信號的譯碼來設(shè)置。

　　（2）有效周期

　　當(dāng)外設(shè)或CPU發(fā)出DMA請求時(shí)，將跳出SI狀態(tài)進(jìn)入DMA服務(wù)的第一狀態(tài)S0。此時(shí)，雖收到SREQ并發(fā)出HRQ，但在收到CPU返回HLDA信號后，L82C37A才進(jìn)入由S1-S3組成的工作狀態(tài)，若外設(shè)的工作速度較慢，DMA傳送不能在S4狀態(tài)之前完成時(shí)，則可用READY線在S2或S3與S4之間插入SW狀態(tài)，直到本次傳輸結(jié)束。SW狀態(tài)是等待周期，主要是為適應(yīng)慢速外設(shè)，以延長傳輸時(shí)間。

　　在存儲(chǔ)器至存儲(chǔ)器傳輸時(shí)，要作存儲(chǔ)器讀和寫操作，所以每一次傳輸需要8個(gè)時(shí)鐘周期，其中4個(gè)周期S11-S14完成存儲(chǔ)器讀，另外4個(gè)周期S21-S24完成存儲(chǔ)器寫操作。