L82C37A可编程DMA控制器

　　摘要：叙述了L82C37A可编程DMA控制器的主要功能、制造工艺和测试，并对其基本电路及设计方法进行了简要介绍。

　　1　概述

　　L82C37A可编程DMA控制器是一个高性能的可编程直接存取控制器，可在没有CPU干预的情况下进行内存与外设之间的数据直接传输。在微机系统中，通过使用DMA操作可大大提高系统的单个或多个I/O装置的数据传输速率。

　　该电路采用2.0μm硅栅CMOS全离子注入工艺制造，集成度为13500管位，芯片面积为25.12mm2，采用DIP 40 PIN 陶瓷封装。

　　该电路具有以下特点：

　　与NMOS 82C37A兼容；

　　具有四个可编程的独立DMA通道，每个通道具有自动初始化能力；

　　能到存储器到存储器间的传输；

　　有四种基本工作方式和三种传输方式；

　　任意扩展DMA通道数；

　　每个通道有64k地址和64k字节记数空间；

　　数据最高传输速率可达4MB/秒；

　　低功耗静态CMOS设计，IDDSB=10μA；

　　与TTL兼容；

　　单5V电源工作；

　　工作频率8MHz；

　　工作温度范围-55℃～+125℃。

　　2　逻辑结构和功能

　　2.1　L82C37A主要功能

　　L82C37A主要功能有以下七点：

　　（1）该电路有四个独立DMA通道；

　　（2）每个通道的DMA请求都可分别允许和禁止；

　　（3）每个通道的DMA请求优先权具有固定方式和循环方式；

　　（4）每个通道一次传送的最大长度64k字节的数据，可在存储器与外设间进行传送，也可在存储器的两个区间进行传送；

　　（5）有四种DMA传输方式：①单字节传输方式；②数据块传输方式；③请求传输方式；④ 级连方式。在每种方式下，都能在接收外设的请求信号DREQ后，向外设发送响应信号DACK后就可以占用总线，进行DMA传送。每传送一个字节，修改一次地址指针，当规定传送的字节数送完时，发出终端计数脉冲TC，结束传送或重新初始化；

　　（6）允许外设用EOP信号结束DMA传送或重新初始化；

　　（7）L82C37A可以级联，任意扩展通道数。

　　2.2　L82C37A逻辑结构

　　L82C37A的逻辑功能较为复杂，其逻辑框图如图1所示。图中的通道部分只画出了一个通道的情况，即每个通道都有一个基地址寄存器（16位）、基字节数计数器（16位）、现行地址寄存器（16位）和现行字节数计数器（16位），每一个通道都有一个6位的模式寄存器，用以控制不同的工作模式。

　　图1　L82C37A逻辑框图

　　L82C37A的结构中包含了三个基本的控制逻辑块。

　　时序控制逻辑块：根据编程规定的DMA的工作模式，产生包括DMA请求、DMA传送及DMA结束所需要的内部时序和外部信号。

　　程序命令控制块：对在DMA请求服务之前，CPU编程对给定的命令字和模式控制字进行译码，以确定DMA服务的类型。

　　优先权编码逻辑：对同时有请求的通道进行优先权编码，确定哪个通道的优先权最高，优先权可以是固定的，也可以是循环的。

　　另外，L82C37A的数据引线都有三态缓冲器，因而可以占用也可以释放总线。

　　2.3　L82C37A的工作周期

　　L82C37A有两种主要的工作周期，即空闲周期和有效周期，每一个周期由若干个时钟周期组成。

　　（1）空闲周期

　　L82C37A在完成了一个DMA服务之后，若没有新的DMA请求，或在主清零或硬件复位后，将进入空闲周期执行SI状态。在每个时钟周期它都要对通道的请求线DREQ进行采样，在没收到DREQ前，它将始终处于SI态。

　　在此状态中，CPU可以查询其状态或对其进行编程。若 ，则CPU可以对其进行读写操作，可以对其基地址、基字节数、当前地址、当前字节数等寄存器进行读/写。此时，需通过数据总线和地址总线以及和来选择寄存器并改写数据。由于这四组寄存器均为16位，而数据总线是8位的，则由内部高/低位寄存器控制，将数据分成高8位和低8位，分两次写。另外还有些软件命令，不通过数据总线，仅由地址A0-A3和等信号的译码来设置。

　　（2）有效周期

　　当外设或CPU发出DMA请求时，将跳出SI状态进入DMA服务的第一状态S0。此时，虽收到SREQ并发出HRQ，但在收到CPU返回HLDA信号后，L82C37A才进入由S1-S3组成的工作状态，若外设的工作速度较慢，DMA传送不能在S4状态之前完成时，则可用READY线在S2或S3与S4之间插入SW状态，直到本次传输结束。SW状态是等待周期，主要是为适应慢速外设，以延长传输时间。

　　在存储器至存储器传输时，要作存储器读和写操作，所以每一次传输需要8个时钟周期，其中4个周期S11-S14完成存储器读，另外4个周期S21-S24完成存储器写操作。