Linux对ISA总线DMA的实现

2．2 8237 DAMC的控制寄存器

　　（1）命令寄存器（Command Register）

　　这个8位的寄存器用来控制8237芯片的操作。其各位的定义如下图所示：

　　（2）模式寄存器（Mode Register）

　　用于控制各DMA通道的传输模式，如下所示：

　　（3）请求寄存器（Request Register）

　　用于向各DMA通道发出DMA请求。各位的定义如下：

　　（4）屏蔽寄存器（Mask Register）

　　用来屏蔽某个DMA通道。当一个DMA通道被屏蔽后，它就不能在服务于DMA请求，直到通道的屏蔽码被清除。各位的定义如下：

　　上述屏蔽寄存器也称为"单通道屏蔽寄存器"（Single Channel Mask Register），因为它一次只能屏蔽一个通道。此外含有一个屏蔽寄存器，可以实现一次屏蔽所有4个DMA通道，如下：

　　（5）状态寄存器（Status Register）

　　一个只读的8位寄存器，表示各DMA通道的当前状态。比如：DMA通道是否正服务于一个DMA请求，或者某个DMA通道上的DMA传输事务已经完成。各位的定义如下：

　　2．3 8237 DMAC的I/O端口地址

　　主、从8237 DMAC的各个寄存器都是编址在I/O端口空间的。而且其中有些I/O端口地址对于I/O读、写操作有不同的表示含义。如下表示所示：


Slave DMAC’s I/O port Master DMAC’sI/O port read write
0x000 0x0c0 Channel 0/4 的Address Register
0x001 0x0c1 Channel 0／4的Count Register
0x002 0x0c2 Channel 1／5 的Address Register
0x003 0x0c3 Channel 1／5的Count Register
0x004 0x0c4 Channel 2／6的Address Register
0x005 0x0c5 Channel 2／6的Count Register
0x006 0x0c6 Channel 3／7的Address Register
0x007 0x0c7 Channel 3／7的Count Register
0x008 0x0d0 Status Register Command Register
0x009 0x0d2 Request Register
0x00a 0x0d4 Single Channel Mask Register
0x00b 0x0d6 Mode Register
0x00c 0x0d8 Clear Flip-Flop Register
0x00d 0x0da Temporary Register Reset DMA controller
0x00e 0x0dc Reset all channel masks
0x00f 0x0de all-channels Mask Register



　　各DMA通道的Page Register在I/O端口空间中的地址如下：


DMA channel Page Register’sI/O port address
0 0x087
1 0x083
2 0x081
3 0x082
4 0x08f
5 0x08b
6 0x089
7 0x08a



　　注意两点：

　　1. 各DMA通道的Address Register是一个16位的寄存器，但其对应的I/O端口是8位宽，因此对这个寄存器的读写就需要两次连续的I/O端口读写操作，低8位首先被发送，然后紧接着发送高8位。

　　2. 各DMA通道的Count Register：这也是一个16位宽的寄存器（无论对于8位DMA还是16位DMA），但相对应的I/O端口也是8位宽，因此读写这个寄存器同样需要两次连续的I/O端口读写操作，而且同样是先发送低8位，再发送高8位。往这个寄存器中写入的值应该是实际要传输的数据长度减1后的值。在DMA传输事务期间，这个寄存器中的值在每次DMA传输操作后都会被减1，因此读取这个寄存器所得到的值将是当前DMA事务所剩余的未传输数据长度减1后的值。当DMA传输事务结束时，该寄存器中的值应该被置为0。

　　2．4 DMA通道的典型使用

　　在一个典型的PC机中，某些DMA通道通常被固定地用于一些PC机中的标准外设，如下所示：


Channel Size Usage
0 8-bit Memory Refresh
1 8-bit Free
2 8-bit Floppy Disk Controller
3 8-bit Free
4 16-bit Cascading
5 16-bit Free
6 16-bit Free
7 16-bit Free



　　2．5 启动一个DMA传输事务的步骤

　　要启动一个DMA传输事务必须对8237进行编程，其典型步骤如下：

　　1.通过CLI指令关闭中断。
　　2.Disable那个将被用于此次DMA传输事务的DMA通道。
　　3.向Flip-Flop寄存器中写入0值，以重置它。
　　4.设置Mode Register。
　　5.设置Page Register。
　　6.设置Address Register。
　　7.设置Count Register。
　　8.Enable那个将被用于此次DMA传输事务的DMA通道。
　　9.用STI指令开中断。

3 Linux对读写操作8237 DMAC的实现

　　由于DMAC的各寄存器是在I/O端口空间中编址的，因此读写8237 DMAC是平台相关的。对于x86平台来说，Linux在include／asm-i386／Dma.h头文件中实现了对两个8237 DMAC的读写操作。

　　3．1 端口地址和寄存器值的宏定义

　　Linux用宏MAX_DMA_CHANNELS来表示系统当前的DMA通道个数，如下：


　　#define MAX_DMA_CHANNELS 8



　　然后，用宏IO_DMA1_BASE和IO_DMA2_BASE来分别表示两个DMAC在I/O端口空间的端口基地址：


　　#define IO_DMA1_BASE 0x00
　　　　/* 8 bit slave DMA, channels 0..3 */
　　#define IO_DMA2_BASE 0xC0
　　　　/* 16 bit master DMA, ch 4(=slave input)..7 */



　　接下来，Linux定义了DMAC各控制寄存器的端口地址。其中，slave SMAC的各控制寄存器的端口地址定义如下：


#define DMA1_CMD_REG 0x08 /* command register (w) */
#define DMA1_STAT_REG 0x08 /* status register (r) */
#define DMA1_REQ_REG 0x09 /* request register (w) */
#define DMA1_MASK_REG 0x0A /* single-channel mask (w) */
#define DMA1_MODE_REG 0x0B /* mode register (w) */
#define DMA1_CLEAR_FF_REG 0x0C /* clear pointer flip-flop (w) */
#define DMA1_TEMP_REG 0x0D /* Temporary Register (r) */
#define DMA1_RESET_REG 0x0D /* Master Clear (w) */
#define DMA1_CLR_MASK_REG 0x0E /* Clear Mask */
#define DMA1_MASK_ALL_REG 0x0F /* all-channels mask (w) */



　　Master DMAC的各控制寄存器的端口地址定义如下：


#define DMA2_CMD_REG 0xD0 /* command register (w) */
#define DMA2_STAT_REG 0xD0 /* status register (r) */
#define DMA2_REQ_REG 0xD2 /* request register (w) */
#define DMA2_MASK_REG 0xD4 /* single-channel mask (w) */
#define DMA2_MODE_REG 0xD6 /* mode register (w) */
#define DMA2_CLEAR_FF_REG 0xD8 /* clear pointer flip-flop (w) */
#define DMA2_TEMP_REG 0xDA /* Temporary Register (r) */
#define DMA2_RESET_REG 0xDA /* Master Clear (w) */
#define DMA2_CLR_MASK_REG 0xDC /* Clear Mask */
#define DMA2_MASK_ALL_REG 0xDE /* all-channels mask (w) */



　　8个DMA通道的Address Register的端口地址定义如下：


#define DMA_ADDR_0 0x00 /* DMA address registers */
#define DMA_ADDR_1 0x02
#define DMA_ADDR_2 0x04
#define DMA_ADDR_3 0x06
#define DMA_ADDR_4 0xC0
#define DMA_ADDR_5 0xC4
#define DMA_ADDR_6 0xC8
#define DMA_ADDR_7 0xCC



　　8个DMA通道的Count Register的端口地址定义如下：


#define DMA_CNT_0 0x01 /* DMA count registers */
#define DMA_CNT_1 0x03
#define DMA_CNT_2 0x05
#define DMA_CNT_3 0x07
#define DMA_CNT_4 0xC2
#define DMA_CNT_5 0xC6
#define DMA_CNT_6 0xCA
#define DMA_CNT_7 0xCE



　　8个DMA通道的Page Register的端口地址定义如下：


#define DMA_PAGE_0 0x87 /* DMA page registers */
#define DMA_PAGE_1 0x83
#define DMA_PAGE_2 0x81
#define DMA_PAGE_3 0x82
#define DMA_PAGE_5 0x8B
#define DMA_PAGE_6 0x89
#define DMA_PAGE_7 0x8A



　　Mode Register的几个常用值的定义如下：


　　#define DMA_MODE_READ 0x44
　　/* I/O to memory, no autoinit, increment, single mode */
　　#define DMA_MODE_WRITE 0x48
　　/* memory to I/O, no autoinit, increment, single mode */
　　#define DMA_MODE_CASCADE 0xC0
　　 /* pass thru DREQ->HRQ, DACK<-HLDA only */
　　#define DMA_AUTOINIT 0x10