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- 接口与通讯技术
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- 82C37A
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- DMA
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- 重点复习
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create time: 2026-06-28 15:00
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# 82C37A DMA 控制器
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## 概述
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82C37A 是 x86 系统的 DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）控制器，允许外设与内存之间直接传输数据而不经过 CPU。在 3 套试卷中出现了 **5 道填空题**，是高频考点。本专题聚焦 S0 过渡时序、DACK 选中信号、字节计数器初始值和三条软命令。
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## 正文
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### 1. DMA 基本概念
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DMA 传输的核心思想：**让外设直接与内存交换数据，CPU 只负责让出总线控制权**。
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```mermaid
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graph TB
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subgraph "传统 I/O（CPU 参与）"
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A1["外设"] -- "数据" --> B1["CPU"]
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B1 -- "数据" --> C1["内存"]
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end
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subgraph "DMA 传输（CPU 不参与数据搬运）"
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A2["外设"] -- "数据" --> C2["内存"]
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D2["CPU"] -. "让出总线" .- E2["82C37A"]
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E2 -. "控制传输" .- A2
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E2 -. "控制传输" .- C2
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end
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```
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### 2. S0 过渡状态 — HRQ → HLDA
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82C37A 的工作时序分为多个阶段，其中 **S0 是过渡状态**，指从 DMA 控制器发出有效的 **HRQ（总线请求）**信号，到收到有效的 **HLDA（总线应答）**信号之间的时间。
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```mermaid
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sequenceDiagram
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participant DMA as "82C37A"
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participant CPU as "CPU"
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participant IO as "I/O 设备"
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Note over DMA: "DMA 请求产生"
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DMA->>CPU: "HRQ（Hold Request）<br/>请求总线控制权"
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Note over DMA,CPU: "S0 过渡状态"
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CPU->>DMA: "HLDA（Hold Acknowledge）<br/>释放总线控制权"
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Note over DMA: "获得总线控制权<br/>进入 S1~S4 数据传输"
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DMA->>IO: "DACK 选中 I/O 设备"
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DMA->>IO: "开始 DMA 数据传输"
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Note over DMA,CPU: "S1~S4 传输状态"
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DMA->>CPU: "传输完成，释放总线"
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```
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| 信号 | 全称 | 方向 | 功能 |
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|------|------|------|------|
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| **HRQ** | Hold Request | DMA → CPU | DMA 请求 CPU 让出总线 |
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| **HLDA** | Hold Acknowledge | CPU → DMA | CPU 应答并释放总线 |
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| **DREQ** | DMA Request | I/O → DMA | I/O 设备请求 DMA 传输 |
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| **DACK** | DMA Acknowledge | DMA → I/O | DMA 应答并选中 I/O 设备 |
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> [!important] 信号配对关系
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> - **HRQ / HLDA**：DMA 与 CPU 之间的总线握手
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> - **DREQ / DACK**：DMA 与 I/O 设备之间的传输握手
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>
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> > [!question] 思考题
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> > S0 状态结束时，82C37A 处于什么状态？
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> >
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> > 答：S0 结束后，82C37A 从**被动工作状态**过渡到**主动工作状态**，获得总线控制权，开始执行 DMA 传输周期（S1~S4）。
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### 3. DACK — 选中 I/O 设备
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在 DMA 有效操作周期内，82C37A 选中 I/O 设备的方式是发出有效的 **DACK（DMA Acknowledge）**信号。
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- I/O 设备先发出 **DREQ** 请求 DMA 传输
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- DMA 获得总线后，发出 **DACK** 通知该 I/O 设备"已选中你"
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- DREQ 和 DACK 是**成对出现**的握手信号
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```mermaid
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graph LR
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IO["I/O 设备"] -- "DREQ 请求传输" --> DMA["82C37A"]
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DMA -- "DACK 选中设备" --> IO
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DMA -- "HRQ 请求总线" --> CPU["CPU"]
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CPU -- "HLDA 释放总线" --> DMA
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```
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### 4. 字节计数器 — 写入 N-1
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82C37A 的字节计数器（Current Word Register）存储的是**计数值减 1**，因为计数器从设定值递减到 0 时产生 TC（Terminal Count）终止信号：
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$$\text{写入值} = \text{传输字节数} - 1$$
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| 传输字节数 | 写入值（十进制） | 写入值（十六进制） |
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|----------|:--------------:|:----------------:|
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| 1 | 0 | 0000H |
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| 256 | 255 | 00FFH |
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| **1024（1K）** | **1023** | **03FFH** |
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| 65536 | 65535 | FFFFH |
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> [!example] 真题计算
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> 传输 1K 个字节 = 1024 字节，写入值 = 1024 - 1 = **1023 = 3FFH**。
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>
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> 计数过程：3FFH → 3FEH → ... → 001H → 000H（TC 信号产生，传输结束）。
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> 实际传输了 1024 个字节。
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> [!important] 核心公式
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> $$\text{实际传输字节数} = \text{计数器初值} + 1$$
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### 5. 三条软命令
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82C37A 有 **3 条软命令**，通过写特定端口地址触发（无需数据）：
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| 软命令 | 功能 | 说明 |
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|--------|------|------|
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| **清先/后触发器** | 复位内部双字节读写触发器 | 确保下次读写从**低字节**开始 |
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| **总清除**（Master Clear） | 复位整个芯片 | 清除所有命令、状态和暂存寄存器 |
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| **清屏蔽寄存器** | 清除所有通道的屏蔽位 | 使所有通道允许 DMA 请求 |
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> [!tip] 记忆技巧
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> 三条软命令分别对应：**触发器 → 全局复位 → 屏蔽清除**，从局部到全局再到通道控制。
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### 6. 真题回顾
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> [!example] 【真题】82C37A 的工作时序中，S0 是 82C37A 由被动工作状态过渡到主动工作状态的阶段，是指从发出有效的\_\_\_\_\_\_信号，直到收到有效的 HDLA 信号之间的时间。
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>
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> **答案**：HRQ（总线请求）
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> [!example] 【真题】在 82C37A 的工作时序中，过渡状态是指从发出有效的\_\_\_\_\_\_信号，到收到有效的\_\_\_\_\_\_信号之间的时间。
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>
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> **答案**：HRQ；HLDA
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> [!example] 【真题】82C37A 在有效操作周期内，选中 I/O 的方式是发出有效的\_\_\_\_\_\_信号。
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> **答案**：DACK
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> [!example] 【真题】若利用 82C37A 控制 DMA 传输，共传输 1K 个字节，在对 82C37A 进行初始化时，应该向字节计数器中写入\_\_\_\_\_\_。
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> **答案**：3FFH（或 1023）
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> [!example] 【真题】DMA 控制器 82C37A 有 3 条软命令，分别是\_\_\_\_\_\_、总清除和清屏蔽寄存器软命令。
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> **答案**：清先/后触发器
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## 关联笔记
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- [[IO端口编址方式]]
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- [[8259A中断管理基础]]
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- [[82C59A中断结束方式]]
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- [[接口与通讯技术/试题册/index|试题册索引]]
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