1、第8章柜臺(tái)和計(jì)時(shí)器英特爾8253/8254，8.1概述8.2 8253控制器8.3 8253的工作方式8.4 8253初始化8.5 8253讀取操作8.6在英特爾8254 8.7 8253 PC上使用8.8計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的應(yīng)用節(jié)目示例，8.1概述，8.1 (2)每個(gè)計(jì)數(shù)器均為二進(jìn)制或20進(jìn)制數(shù)(3)每個(gè)柜臺(tái)的計(jì)數(shù)速度高達(dá)2MHz。(82C54-2計(jì)數(shù)頻率可達(dá)10MHz。)。(4)每個(gè)通道有6個(gè)茄子的工作方式，可由程序設(shè)置和更改。(5)所有輸入和輸出都與TTL級(jí)別兼容。8.1.2 8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-1所示。1數(shù)據(jù)總線緩沖區(qū)8位雙向三狀態(tài)緩沖區(qū)。CPU使用I/O命令讀取和寫入

2、8253的所有信息都通過八個(gè)牙齒總線中的一個(gè)發(fā)送。包含：(1)CPU初始化編程時(shí)寫入8253的控制器。(2)CPU寫入通道的計(jì)數(shù)值。(3)CPU從一個(gè)通道讀取的計(jì)數(shù)值。2讀/寫控制邏輯接收系統(tǒng)總線輸入信號(hào)，然后生成整個(gè)設(shè)備的操作控制信號(hào)。3控制詞允許在寄存器CPU中使用控制詞，并分別控制三個(gè)計(jì)數(shù)器的工作方式。它只能寫，不能讀。4柜臺(tái)0、柜臺(tái)1、柜臺(tái)2如圖8-2所示，每個(gè)通道的結(jié)構(gòu)完全相同的三個(gè)單獨(dú)的柜臺(tái)/計(jì)時(shí)器通道。每個(gè)通道都包含16位字典可設(shè)置值的減柜臺(tái)、16位字典設(shè)置寄存器和16位輸出鎖定。牙齒三個(gè)通道的操作完全獨(dú)立。在計(jì)算過程中，相減計(jì)數(shù)器的值繼續(xù)減少，但字典設(shè)置寄存器字典設(shè)置的數(shù)量保持

3、不變。寫入鎖定命令時(shí)，輸出鎖定用于鎖定當(dāng)前計(jì)數(shù)值。每個(gè)通道的減計(jì)數(shù)器是字典設(shè)置的值減1。減法柜臺(tái)值減小到0時(shí)，將在OUT輸出結(jié)束時(shí)輸出信號(hào)。8.1.3 8253針腳Intel 8253的針腳如圖8-3所示。D7D0數(shù)據(jù)線、雙向、3狀態(tài)、CPU連接的數(shù)據(jù)總線?；I碼選擇信號(hào)，輸入，低級(jí)有效。僅選擇8253作為“0”。通常接收地址解碼信號(hào)。A1、A0寄存器選擇信號(hào)(選擇通信端口)、讀取和寫入3個(gè)輸入8253通道的計(jì)數(shù)器和1個(gè)控制寄存器讀取信號(hào)、輸入、低電平有效。如果有效，CPU可以從8253讀取數(shù)據(jù)。_ _ _信號(hào)寫入，輸入，低級(jí)有效。如果有效，CPU可以向8253寫入數(shù)據(jù)或命令。每個(gè)通道都有三個(gè)針

4、腳。CLK:輸入脈沖針腳。計(jì)數(shù)器是計(jì)算這個(gè)大頭針的脈沖。根據(jù)8253，添加到CLK針腳的輸入時(shí)鐘周期必須至少為380ns。GATE:門控信號(hào)輸入針腳。這是控制柜臺(tái)操作的外部信號(hào)。GATE針腳處于低級(jí)(無效)時(shí)，通常禁止柜臺(tái)操作。只有GATE為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器才能工作。OUT:輸出端號(hào)。計(jì)數(shù)達(dá)到0時(shí)，輸出針腳必須有輸出，輸出信號(hào)的波形取決于工作方式。8253內(nèi)部端口的選擇由引線A1和A0確定，通常連接到地址總線A1和A0。選擇每個(gè)通道的讀/寫操作(請(qǐng)參閱表8-1)。8.2 8253的控制器，1柜臺(tái)選擇(D7D6)控制器的最高兩位數(shù)確定牙齒控制器是哪個(gè)通道的控制器。三個(gè)通道的操作完全獨(dú)立，因此需要

5、三個(gè)控制器寄存器，分別規(guī)定這些通道的工作方式。但是，它們的地址相同(例如A1A0=11)。因此，對(duì)三個(gè)通道的編程需要在牙齒地址中寫入三個(gè)控制器，D7D6位分別指定不同的通道。2數(shù)據(jù)讀/寫格式(D5D4) CPU將初始值寫入計(jì)數(shù)通道并讀取當(dāng)前狀態(tài)時(shí)有多種茄子格式。例如，寫入數(shù)據(jù)時(shí)是寫入8位數(shù)據(jù)還是16位數(shù)據(jù)，如果是8位計(jì)數(shù)，則只能寫入D5D4=01，低8位。高8位自動(dòng)位置0；16位計(jì)數(shù)，低8位為0時(shí)，D5D4=10牙齒，僅記錄高8位，低8位自動(dòng)牙齒為0。16位計(jì)數(shù)，高8位和低8位都是0牙齒或低8位先寫，然后寫高8位?？梢允蛊涑蔀镈5D4=11。讀取計(jì)數(shù)值時(shí)，可以創(chuàng)建D5D4=00，在寫入控制器時(shí)

6、鎖定計(jì)數(shù)值，稍后再讀取。3工作方式(D3D2D1) 8253可以使用6茄子/通道工作方式。由牙齒3位確定。每種方法的特點(diǎn)如下所述。4自制選擇(D0) 8253的每個(gè)頻道都有兩個(gè)茄子計(jì)數(shù)：二進(jìn)制數(shù)和二進(jìn)制數(shù)。這將相應(yīng)地決定。二進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)記錄的初始值的范圍為0000HFFFFH。其中0000H是最大值，表示65536。以20進(jìn)制表示的初始值的范圍為00009999。其中0000是最大值，表示10000。8 . 3 . 8253工作方式，8.3.1方式0計(jì)數(shù)完成時(shí)，中斷以這種方式將控制器CW寫入控制器寄存器(CW)時(shí)，輸出輸出降低，計(jì)數(shù)器不賦予初始值或開始計(jì)數(shù)。要開始計(jì)算，GATE信號(hào)必須處于較高級(jí)

7、別。計(jì)數(shù)初始值記錄后，通道開始計(jì)數(shù)，OUT信號(hào)線保持在較低的級(jí)別，直到計(jì)數(shù)牙齒為0。輸出信號(hào)線為高電平。方法0過程如圖8-5所示。其中，LSB=4是計(jì)數(shù)值4，僅寫入8位低數(shù)字，底部行是計(jì)數(shù)器的數(shù)值。方法0的主要特征是(1)計(jì)數(shù)器只計(jì)算一次。計(jì)數(shù)達(dá)到0時(shí)，初始計(jì)數(shù)值不會(huì)恢復(fù)，重新計(jì)數(shù)也不會(huì)開始，輸出保持在較高狀態(tài)。只有寫入不同的計(jì)數(shù)值時(shí)，OUT才會(huì)降低，開始新的計(jì)數(shù)值。(2)8253內(nèi)部將CPU寫入計(jì)數(shù)值的WR信號(hào)上升變化中的牙齒值寫入通道的字典設(shè)定寄存器，WR信號(hào)上升，然后寫入下一個(gè)CLK脈沖，將計(jì)數(shù)值從字典設(shè)定寄存器發(fā)送到1柜臺(tái)減1計(jì)數(shù)器，開始計(jì)數(shù)值為初始值。因此，8253在寫入計(jì)數(shù)數(shù)字命令

8、后，必須通過輸入脈沖，將計(jì)數(shù)值加載到負(fù)1計(jì)數(shù)器后，下一脈沖開始計(jì)算。因此，如果將初始計(jì)數(shù)值設(shè)置為N，則輸出信號(hào)OUT僅在N 1 CLK脈沖之后才會(huì)增大。方法1、方法2、方法4和方法5的牙齒特征相同。(3)在計(jì)數(shù)過程中，可由門控制信號(hào)GATE控制暫停。GATE=0時(shí)，計(jì)數(shù)暫停。GATE升高時(shí)，將計(jì)算波形，如圖8-6所示。(4)在計(jì)數(shù)過程中，可以更改計(jì)數(shù)值。對(duì)于8位計(jì)數(shù)，如圖8-7所示，在記錄了新的計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器以新的計(jì)數(shù)值重新開始。對(duì)于16位計(jì)數(shù)，在記錄了第一個(gè)字節(jié)后，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，記錄了第二個(gè)字節(jié)后，計(jì)數(shù)器開始使用新數(shù)字計(jì)數(shù)。也就是說，更改“計(jì)數(shù)”值立即有效。(5)8253內(nèi)部沒有中斷控制

9、電路、專用中斷請(qǐng)求引線，因此可以將輸出信號(hào)用作中斷請(qǐng)求信號(hào)用于中斷目的，但需要外部中斷優(yōu)先級(jí)隊(duì)列電路和中斷向量生成電路。如果8253的地址為04H07H，要在柜臺(tái)1牙齒方法0上工作，請(qǐng)使用8位二進(jìn)制數(shù)，數(shù)量為128，初始化過程：MOVA1，50h；控制器OUT 07H，al；控制詞寄存器MOV AL，輸出到80h設(shè)定計(jì)數(shù)值OUT 05H，al；輸出到計(jì)數(shù)通道1，8.3.2的可節(jié)目單比特脈沖在CPU寫入控制器(上升邊緣)時(shí)，輸出輸出OUT信號(hào)保持在高水平(如果原來低，則從低到高)。當(dāng)CPU用完計(jì)數(shù)值時(shí)，計(jì)數(shù)器不會(huì)開始計(jì)數(shù)，直到外部部門啟動(dòng)脈沖GATE，然后沿著下一個(gè)輸入CLK脈沖的下降開始計(jì)數(shù)，

10、輸出OUT變低。在整個(gè)計(jì)算過程中，OUT的計(jì)數(shù)牙齒為零，輸出高電平，以單比特脈沖輸出。外部GATE觸發(fā)重新啟動(dòng)時(shí)，可以生成單比特脈沖，如圖8-8所示。方法1的主要特征是(1)將計(jì)數(shù)值設(shè)置為N，則輸出的單比特脈沖寬度為N個(gè)輸入脈沖間隔。(2)計(jì)數(shù)達(dá)到0時(shí)，可以由外部GATE重新啟動(dòng)，因此可以輸出相同寬度的單脈沖，而無需再次發(fā)送計(jì)數(shù)值。(3)在計(jì)數(shù)過程中，外部可以發(fā)出柵極脈沖，重新觸發(fā)。再次觸發(fā)脈沖上升邊后，在CLK脈沖的下降邊上，計(jì)數(shù)器再次開始計(jì)數(shù)。圖8-9所示。(4)在計(jì)算過程中，CPU可以更改計(jì)數(shù)值，在牙齒情況下，計(jì)數(shù)過程不受影響，計(jì)數(shù)達(dá)到0時(shí)輸出較高。重新觸發(fā)啟動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)器將重新計(jì)算為新輸

11、入的計(jì)數(shù)值。也就是說，計(jì)數(shù)值對(duì)以下項(xiàng)有效：圖8-10所示。如果要在柜臺(tái)0牙齒方法1中工作，用BCD計(jì)算，則計(jì)數(shù)值為3000H。初始化程序?yàn)镸OV AL，23h。方法設(shè)置控制詞OUT 07H，al?？刂圃~寄存器MOV AI，輸出到30h設(shè)計(jì)數(shù)值OUT 04H，al；輸出到柜臺(tái)0的高8位注意：計(jì)數(shù)值為16位，但控制器規(guī)定僅寫入高8位，因此低8位自動(dòng)設(shè)置為0。8.3.3模式2頻率發(fā)生器成為CPU輸出控制器時(shí)，輸出輸出輸出信號(hào)高電平。記錄計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器會(huì)立即自動(dòng)計(jì)算輸入時(shí)鐘CLK的數(shù)量。計(jì)數(shù)期間，輸出始終保持高電平，直到計(jì)數(shù)器減少到L，經(jīng)過CLK周期，輸出返回高電平，計(jì)數(shù)器開始重新計(jì)算(參見圖8-1

12、1)。方法2的一個(gè)突出特點(diǎn)是可以連續(xù)工作。如果計(jì)數(shù)值為N，則每次輸入N個(gè)CLK脈沖時(shí)都會(huì)輸出脈沖。因此，牙齒方法可以用于脈沖速度發(fā)生器或?qū)崟r(shí)時(shí)鐘中斷的生成。方法2的主要特征是(1)在不重置計(jì)數(shù)值的情況下，通道連續(xù)工作，輸出固定頻率的脈沖。(2)計(jì)數(shù)過程可由網(wǎng)關(guān)控制脈沖。GATE降低時(shí)暫停計(jì)數(shù)。GATE升高時(shí)(如圖8-12所示)，下一個(gè)CLK脈沖將導(dǎo)致計(jì)數(shù)器恢復(fù)到初始值，計(jì)數(shù)重新開始。圖8-13方法2可以在計(jì)數(shù)過程中更改計(jì)數(shù)值，(3)在計(jì)數(shù)過程中更改計(jì)數(shù)值，不影響進(jìn)行中的計(jì)數(shù)過程，但在計(jì)數(shù)到L時(shí)輸出降低，CLK周期輸出再次升高，計(jì)數(shù)器作為新的計(jì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，因此，如圖8-13所示，對(duì)計(jì)數(shù)值的更改

13、在下次有效。要使柜臺(tái)2與方法2協(xié)同工作，請(qǐng)單擊二進(jìn)制數(shù)。計(jì)數(shù)值為02F0H。初始化程序?yàn)镸OV AL，84H是。控制器OUT 07H、AL MOV AI、0FOH OUT 06H、AL；寫入計(jì)數(shù)值的低8位MOV AL，02H OUT 06H，AL；計(jì)數(shù)值的高8位，8.3.4方法3方波生成器方法3和方法2的輸出是周期性的。主要區(qū)別在于方法3牙齒計(jì)數(shù)過程中，一半時(shí)間高，另一半低。因此，如果計(jì)數(shù)值為N，方法3的輸出是方波，周期是N個(gè)CLK脈沖。這樣，如果CPU設(shè)置控制器，則輸出將增加，寫入計(jì)數(shù)值后，將自動(dòng)開始計(jì)數(shù)，輸出將保持高。計(jì)數(shù)達(dá)到一半計(jì)數(shù)值時(shí)，輸出會(huì)降低，直到計(jì)數(shù)牙齒為零，輸出會(huì)再次升高，計(jì)數(shù)

14、會(huì)重新開始。圖8-14所示。方法3的主要特征是：(1)如果計(jì)數(shù)值為偶數(shù)，則加載計(jì)數(shù)值后，每個(gè)CLK脈沖將計(jì)數(shù)值減少2，如果計(jì)數(shù)值減少到0，則改變輸出狀態(tài)，重新加載計(jì)數(shù)值以開始新的計(jì)數(shù)值。如果“計(jì)數(shù)”值為奇數(shù)，則加載“計(jì)數(shù)”值后，牙齒過程將重復(fù)。計(jì)數(shù)達(dá)到0時(shí)，更改輸出狀態(tài)并重新加載計(jì)數(shù)值。牙齒后的第一個(gè)CLK脈沖將計(jì)數(shù)器減少3。此后，每個(gè)CLK脈沖將計(jì)數(shù)器減少2，直到計(jì)數(shù)器再次牙齒0。輸出再次提高，重復(fù)牙齒過程，如圖8-15所示。因此，在計(jì)數(shù)值N牙齒奇數(shù)的情況下，輸出為(N1)/CLK脈沖周期2個(gè)高(N-1)/2脈沖周期低。也就是說，如果OUT較高，則CLK循環(huán)時(shí)間將大大低于此值。圖8-15方法

15、3計(jì)數(shù)值為奇數(shù)的波形，(2)GATE信號(hào)重新開始計(jì)數(shù)過程。GATE=1允許計(jì)數(shù)，GATE=0禁止計(jì)數(shù)。輸出牙齒如果周期低，則GATE=0時(shí)，輸出會(huì)立即升高以停止計(jì)數(shù)。GATE增大時(shí)，計(jì)數(shù)器將重新加載初始值，并重新開始計(jì)數(shù)。圖8-16所示。(3)在計(jì)數(shù)期間寫入新的計(jì)數(shù)值不會(huì)影響當(dāng)前計(jì)數(shù)過程。但是，在方波伴奏器結(jié)束之前和記錄了新的計(jì)數(shù)值之后，如果接收到GATE脈沖，計(jì)數(shù)器將接收下一個(gè)CLK脈沖時(shí)尚人的新計(jì)數(shù)值，并開始用牙齒數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。否則，新的計(jì)數(shù)值將在當(dāng)前伴奏結(jié)束時(shí)加載計(jì)數(shù)器。8.3.5方式4軟件觸發(fā)器選擇桶在寫入控制器時(shí)輸出輸出輸出信號(hào)為高電平(原來高的話保持高，原來低的話改為高)。計(jì)數(shù)值記

16、錄后，立即開始計(jì)數(shù)(相當(dāng)于軟件開始)，計(jì)數(shù)達(dá)到0后，輸出降低，在輸入時(shí)鐘周期結(jié)束后，輸出再次提高。柜臺(tái)停止計(jì)數(shù)。因此，牙齒方法是一次性計(jì)算，因此只能在輸入新的計(jì)數(shù)值后開始新的計(jì)數(shù)值，如圖8-17所示。方法4具有以下特征：(1)CPU記錄計(jì)數(shù)值后，記錄下一個(gè)CLK脈沖，將計(jì)數(shù)值記錄在計(jì)數(shù)器中，然后CLK脈沖開始減速。因此，如果將計(jì)數(shù)值設(shè)置為N，則寫入計(jì)數(shù)值后的N 1脈沖將輸出為負(fù)脈沖。(2)如果GATE=1，則允許計(jì)數(shù)；如果GATE=0，則禁止計(jì)數(shù)。因此，要啟動(dòng)軟件，必須將GATE保留為1。GATE信號(hào)對(duì)輸出沒有影響，如圖8-18所示。(3)在計(jì)數(shù)期間更改計(jì)數(shù)值時(shí)，使用新的計(jì)數(shù)值重新開始計(jì)數(shù)，如

17、圖8-19所示。如果計(jì)數(shù)值為2個(gè)字節(jié)，則設(shè)置第一個(gè)字節(jié)時(shí)停止計(jì)數(shù)，設(shè)置第二個(gè)字節(jié)，然后開始計(jì)數(shù)作為新的計(jì)數(shù)數(shù)目。8.3.6模式5選擇硬件觸發(fā)器以這種方式設(shè)置控制器后，輸出輸出輸出信號(hào)為高電平。設(shè)置計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器不是立即開始計(jì)數(shù)，而是由門脈沖的上升邊緣觸發(fā)。計(jì)數(shù)達(dá)到0時(shí)，輸出為低電平，通過CLK脈沖時(shí)，輸出返回高電平，停止計(jì)數(shù)。如圖8-20所示，必須等到下一個(gè)門控脈沖觸發(fā)后才能重新計(jì)算。方法5具有以下特征：(1)如果將計(jì)數(shù)值設(shè)置為N，則必須在觸發(fā)門控脈沖后通過N 1 CLK脈沖才能輸出負(fù)脈沖。(2)在計(jì)數(shù)期間使用門控脈沖，計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)，但不影響輸出狀態(tài)，如圖8-21所示。(3)在計(jì)數(shù)期間更改計(jì)數(shù)值不會(huì)影響計(jì)數(shù)過程，除非對(duì)門控制信號(hào)沒有觸發(fā)。計(jì)數(shù)達(dá)到0時(shí)，如圖8-22所示，如果存在新門控制信號(hào)的觸發(fā)器，則計(jì)算為新的計(jì)數(shù)值。但是，寫入新的計(jì)數(shù)值后，不計(jì)算到0，如果發(fā)生新的門控脈沖觸發(fā)器，則立即以新的計(jì)數(shù)值重新開始計(jì)數(shù)值。8.3.7 8253工作方法摘要8253有6種茄子工作方法。由于特性不同，應(yīng)用程序也不同。1輸出輸出輸出信號(hào)的初始狀態(tài)在6茄子方法中寫入0牙齒控制