82C37A DMA 控制器

概述

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。

正文

1. DMA 基本概念

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。

graph TB
    subgraph "传统 I/O（CPU 参与）"
        A1["外设"] -- "数据" --> B1["CPU"]
        B1 -- "数据" --> C1["内存"]
    end
    subgraph "DMA 传输（CPU 不参与数据搬运）"
        A2["外设"] -- "数据" --> C2["内存"]
        D2["CPU"] -. "让出总线" .- E2["82C37A"]
        E2 -. "控制传输" .- A2
        E2 -. "控制传输" .- C2
    end

2. S0 过渡状态 — HRQ → HLDA

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。

sequenceDiagram
    participant DMA as "82C37A"
    participant CPU as "CPU"
    participant IO as "I/O 设备"
    Note over DMA: "DMA 请求产生"
    DMA->>CPU: "HRQ（Hold Request）<br/>请求总线控制权"
    Note over DMA,CPU: "S0 过渡状态"
    CPU->>DMA: "HLDA（Hold Acknowledge）<br/>释放总线控制权"
    Note over DMA: "获得总线控制权<br/>进入 S1~S4 数据传输"
    DMA->>IO: "DACK 选中 I/O 设备"
    DMA->>IO: "开始 DMA 数据传输"
    Note over DMA,CPU: "S1~S4 传输状态"
    DMA->>CPU: "传输完成，释放总线"

信号	全称	方向	功能
HRQ	Hold Request	DMA → CPU	DMA 请求 CPU 让出总线
HLDA	Hold Acknowledge	CPU → DMA	CPU 应答并释放总线
DREQ	DMA Request	I/O → DMA	I/O 设备请求 DMA 传输
DACK	DMA Acknowledge	DMA → I/O	DMA 应答并选中 I/O 设备

[!important] 信号配对关系

HRQ / HLDA：DMA 与 CPU 之间的总线握手

DREQ / DACK：DMA 与 I/O 设备之间的传输握手

[!question] 思考题 S0 状态结束时，82C37A 处于什么状态？

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）。

3. DACK — 选中 I/O 设备

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。

I/O 设备先发出 DREQ 请求 DMA 传输
DMA 获得总线后，发出 DACK 通知该 I/O 设备"已选中你"
DREQ 和 DACK 是成对出现的握手信号

graph LR
    IO["I/O 设备"] -- "DREQ 请求传输" --> DMA["82C37A"]
    DMA -- "DACK 选中设备" --> IO
    DMA -- "HRQ 请求总线" --> CPU["CPU"]
    CPU -- "HLDA 释放总线" --> DMA

4. 字节计数器 — 写入 N-1

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：

\text{写入值} = \text{传输字节数} - 1

传输字节数	写入值（十进制）	写入值（十六进制）
1	0	0000H
256	255	00FFH
1024（1K）	1023	03FFH
65536	65535	FFFFH

[!example] 真题计算传输 1K 个字节 = 1024 字节，写入值 = 1024 - 1 = 1023 = 3FFH。

计数过程：3FFH → 3FEH → ... → 001H → 000H（TC 信号产生，传输结束）。实际传输了 1024 个字节。

[!important] 核心公式
\text{实际传输字节数} = \text{计数器初值} + 1

5. 三条软命令

82C37A 有 3 条软命令，通过写特定端口地址触发（无需数据）：

软命令	功能	说明
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
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
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

[!tip] 记忆技巧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。

6. 真题回顾

[!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。

答案：HRQ（总线请求）

[!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。

答案：HRQ；HLDA

[!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。

答案：DACK

[!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______。

答案：3FFH（或 1023）

[!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。

答案：清先/后触发器

5.6 KiB Raw Blame History Unescape Escape