Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý - Chương 9: Ghép nối 8088 với bộ điều khiển vào ra trực tiếp bộ nhớ - TS. Phạm Hoàng Duy

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý - Chương 9: Ghép nối 8088 với bộ điều khiển vào ra trực tiếp bộ nhớ - TS. Phạm Hoàng Duy

1. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN Kỹ Thuật Vi Xử Lý Giảng viên: TS. Phạm Hoàng Duy Điện thoại/E-mail: phamhduy@gmail.com Bộ môn: Khoa Học Máy Tính- Khoa CNTT1 Học kỳ/Năm biên soạn:2009
2. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ NỘI DUNG GHÉP NỐI 8088 VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀO RA TRỰC TIẾP BỘ NHỚ Giảng viên: TS. Phạm Hoàng Duy E-mail: phamhduy@gmail.com Năm biên soạn: 2009 GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 2 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
3. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ NỘI DUNG Ghép nối vào ra trực tiếp bộ nhớ GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 3 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
4. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Nội dung  Khái niệm DMA  Bộ điều khiển DMA 8237 GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 4 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
5. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Truy nhập trực tiếp bộ nhớ - DMA Truy nhập trực tiếp bộ nhớ là quá trình các thiết bị vào/ra chiếm quyền điều khiển hệ thống buýt của CPU Truy nhập trực tiếp bộ nhớ thường dùng để truyền dữ liệu với tốc độ cao như ổ cứng, CDROM Ý tưởng cơ bản của DMA là truyền dữ liệu theo từng khối trực tiếp giữa bộ nhớ và thiết bị ngoại vi mà không đi qua CPU Tốc độ truyền dữ liệu lệ thuộc vào tốc độ truy nhập của bộ nhớ và thiết bị GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 5 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
6. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Truy nhập trực tiếp bộ nhớ - DMA  Bình thường CPU toàn quyền kiểm soát buýt hệ thống. Trong quá trình DMA, các thiết bị lấy quyền điều khiển  Các tín hiệu HOLD và HLDA được sử dụng để nhận và xác nhận yêu cầu treo CPU GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 6 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
7. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Truy nhập trực tiếp bộ nhớ - DMA Bộ nhớ Buýt hệ thống CPU HOLD DRQ Thiết bị HLDA Bộ điều khiển DACK DMA vào/ra GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 7 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
8. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Bộ điều khiển DMA – Intel 8237  Hỗ trợ 4 kênh DMA độc lập  Tự động khởi tạo độc lập cho tất cả các kênh  Điều khiển cho phép hoặc cấm từng yêu cầu DMA riêng lẻ  Truyền từ bộ nhớ tới bộ nhớ  Khởi tạo các khối bộ nhớ  Tự động tăng/giảm địa chỉ  Tốc độ truyền dữ liệu tới 1.6MB/s với 8237A ở 5MHz GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 8 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
9. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Các tín hiệu 8237 GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 9 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
10. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Sơ đồ khối 8237 GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 10 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
11. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Sơ đồ khối 8237  Timing Control . Sinh ra các tín hiệu định thời bên trong và tín hiệu điều khiển bên ngoài cho 8237  Program Command Control . Giải mã các câu lệnh gửi tới 8237 trước khi phục vụ yêu cầu DMA . Giải mã từ điều khiển chế độ xác định kiểu DMA trong khi phục vụ yêu cầu DMA  Priority Encoder . Giải quyết xung đột yêu cầu DMA đồng thời GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 11 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
12. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Sơ đồ khối 8237 Tên thanh ghi Kích Số A3 A0 cỡ lượng (bít) Địa chỉ cơ sở 16 4 Đếm từ cơ sở 16 4 Địa chỉ hiện thời 16 4 Đếm từ hiện thời 16 4 Địa chỉ tạm 16 1 Đếm từ tạm 16 1 Trạng thái 8 1 Lệnh 8 1 Tạm 8 1 Chế độ 6 4 Mặt nạ 4 1 Yêu cầu GIẢNG VIÊN: TS. Phạm4 Hoàng1 Duy www.ptit.edu.vn Trang 12 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
13. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Ghép nối với CPU GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 13 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
14. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Biểu đồ thời gian GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 14 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
15. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Hoạt động của 8237  Bao gồm 2 chu kỳ: rỗi và hoạt động  Chu kỳ rỗi . Kiểm tra các tín hiệu DREQ xem có thiết bị nào yêu cầu DMA . Kiểm tra CS nếu CPU có yêu cầu đọc/ghi các thanh ghi bên trong  Chu kỳ hoạt động . Diễn ra khi có yêu cầu DREQ từ thiết bị . Gửi tín hiệu HRQ tới CPU . Hoạt động ở 1 trong 4 chế độ GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 15 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
16. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Các chế độ hoạt động  Chế độ truyền đơn  Chế độ truyền theo khối  Chế độ truyền theo yêu cầu  Chế độ xếp tầng GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 16 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
17. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Chế độ truyền đơn  Thiết bị được lập trình để chỉ thực hiện 1 thao tác truyền. Từ đếm giảm dần, địa chỉ giảm dần (hoặc tăng) sau mỗi thao tác truyền. Khi từ đếm giảm từ 0 sang FFFFH, quá trình truyền kế thúc  DREQ phải giữ ở mức tích cực cho đến khi DACK được xác nhận. Nếu DREQ giữ ở mức tích cực trong suốt quá trình truyền đơn thì HRQ sẽ chuyển sang mức thụ động và giải phóng buýt cho hệ thống. Quá trình tiếp tục cho đến nhận được tín hiệu HLDA mới và, thao tác truyền được tiếp tục GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 17 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
18. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Chế độ truyền theo khối  Bộ điều khiển DMA được kích hoạt bởi DREQ và liên tục truyền trong quá trình phục vụ yêu cầu cho đến khi kết thúc do bộ đếm từ chuyển từ 0 về FFFFH hoặc do tín hiệu EOP từ bên ngoài.  DREQ chỉ cần giữ tích cực cho đến khi nhận được DACK. GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 18 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
19. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Chế độ truyền theo yêu cầu  Thực hiện việc truyền liên tục cho đến khi bộ đếm chuyển sang FFFFH hoặc nhận được EOP hoặc DREQ chuyển sang thụ động. GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 19 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
20. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Chế độ xếp tầng  Dùng để mở rộng hệ thống GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 20 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
21. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Các kiểu truyền dữ liệu  Từ bộ nhớ tới bộ nhớ  Tự động khởi tạo  Ưu tiên GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 21 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
22. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Từ bộ nhớ tới bộ nhớ  Cho phép tiết kiệm thời gian truyền dữ liệu từ không gian nhớ này sang không gian nhớ khác  Sử dụng 2 kênh của bộ điều khiển DMA  Quá trình truyền được khởi xướng bằng cách đặt DREQ cho kênh 0. Sau khi nhận được HLDA, bộ điều khiển thực hiện việc truyền theo khối . Thanh ghi địa chỉ hiện thời trên kênh 0 gán vào địa chỉ bắt đầu của không gian nhớ cần đọc . Dữ liệu được đọc vào thanh ghi tạm . Kênh 1 truyền dữ liệu từ thanh ghi tạm vào bộ nhớ. Địa chỉ được xác định bằng thanh ghi địa chỉ hiện thời của kênh 1 GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 22 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
23. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Tự động khởi tạo  Trong quá trình xác lập, các giá trị của thanh ghi địa chỉ hiện thời và đếm từ hiện thời được khôi phục từ giá trị của thanh ghi địa chỉ cơ sở và đếm từ cơ sở của kênh khi có tín hiệu EOP GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 23 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
24. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Truyền ưu tiên  Ưu tiên cố định . Kênh 0 > > Kênh 3 . Khi có nhiều yêu cầu DMA, kênh nào có độ ưu tiên cao hơn được đáp ứng trước  Ưu tiên quay vòng . Kênh nào được phục vụ thì sẽ chuyển xuống độ ưu tiên thấp nhất GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 24 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
25. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Cấu trúc các thanh ghi GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 25 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
26. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Cấu trúc các thanh ghi GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 26 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
27. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Cấu trúc các thanh ghi GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 27 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
28. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Các câu lệnh phần mềm GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 28 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
29. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Mã lệnh thanh ghi đếm từ và địa chỉ GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 29 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
30. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Lập trình 8237  Xóa mạch lật  Cấm kênh  Đặt địa chỉ thấp (LSB), địa chỉ cao (MSB)  Đặt từ đếm thấp, từ đếm cao  Có thể đặt thêm chế độ hoạt động  Kiểm tra trạng thái kết thúc GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 30 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
31. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Ví dụ GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 31 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1
32. BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Ví dụ lập trình GIẢNG VIÊN: TS. Phạm Hoàng Duy www.ptit.edu.vn Trang 32 BỘ MÔN: KHMT-Khoa CNTT1