1、第7章 定時(shí)計(jì)數(shù)器8253,第一節(jié) 8253的結(jié)構(gòu)和引腳,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中經(jīng)常用到定時(shí)信號(hào)，如動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器刷新，系統(tǒng)時(shí)鐘，掃描等，一般定時(shí)信號(hào)可以由兩種方法獲得。,1) 軟件定時(shí),延時(shí)子程序，利用循環(huán)，通過(guò)循環(huán)次數(shù)及循環(huán)體內(nèi)的指令周期數(shù)來(lái)計(jì)算定時(shí)時(shí)間。 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省硬件，實(shí)施方便 缺點(diǎn)：占用CPU時(shí)間，降低CPU效率,2) 硬件定時(shí),增加硬件開(kāi)銷(xiāo)換取CPU的時(shí)間。,硬件計(jì)時(shí)的方法：,定時(shí)/計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)自動(dòng)加1或減1的計(jì)數(shù)器,1111 1111,例：計(jì)數(shù)器為8位，設(shè)初值為1111 1111,1111 1110,1111 1101,1111 1100,1111 1011,0000 0010,000

2、0 0001,0000 0000,經(jīng)過(guò)255個(gè)輸入脈沖后，計(jì)數(shù)器值減到0，產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，表示計(jì)數(shù)結(jié)束。 外部輸入的脈沖的周期是已知的，可以通過(guò)設(shè)置初值的方式?jīng)Q定定時(shí)的時(shí)間，即計(jì)數(shù)器輸出的時(shí)間； 外部輸入脈沖的周期是隨機(jī)的，對(duì)外部時(shí)鐘計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)器的初值設(shè)為0，停止計(jì)數(shù)后查看計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。,計(jì)數(shù)器：設(shè)置好初值后，用軟件或硬件開(kāi)啟計(jì)數(shù)器進(jìn)行減1計(jì)數(shù)，減為0后，輸出一個(gè)信號(hào)。 定時(shí)器：設(shè)置好初值后，用軟件或硬件開(kāi)啟計(jì)數(shù)器進(jìn)行減1計(jì)數(shù)，減為0或1后，輸出一個(gè)信號(hào)，然后又自動(dòng)重裝計(jì)數(shù)器的初值，繼續(xù)重復(fù)輸出，形成周期信號(hào)。,從定時(shí)/計(jì)數(shù)器的內(nèi)部而言，這兩種方式?jīng)]有本質(zhì)的區(qū)別。,1) 概述,8253具

3、有3個(gè)獨(dú)立的16位的計(jì)數(shù)通道，使用單一的+5V電源，是一個(gè)24個(gè)引腳的雙列直插式器件 (1)有3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道； (2)每個(gè)計(jì)數(shù)器都可以按照二進(jìn)制或十進(jìn)制計(jì)數(shù)； (3)每個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速率可高達(dá)2MHz； (4)每個(gè)通道有6種工作方式，可由程序設(shè)置和改變 (5)所有的輸入輸出都與TTL兼容。,2) 內(nèi)部結(jié)構(gòu),每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有： 8位控制寄存器：控制計(jì)數(shù)器的工作方式； 16位計(jì)數(shù)初值寄存器：裝計(jì)數(shù)初值； 計(jì)數(shù)執(zhí)行部件：執(zhí)行減1操作； 輸出鎖存器：需要讀取當(dāng)前計(jì)數(shù)值時(shí)，將當(dāng)前執(zhí)行計(jì)數(shù)器中的值鎖存進(jìn)該存儲(chǔ)器后讀取。,對(duì)其寫(xiě)入控制字,對(duì)其寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值,讀取了解當(dāng)前狀態(tài),每個(gè)計(jì)數(shù)器通過(guò)3個(gè)引腳

4、與外界聯(lián)系： CLK：時(shí)鐘輸入； GATE：門(mén)控輸入； OUT：輸出,數(shù)據(jù)總線緩沖器：與CPU數(shù)據(jù)總線連接的8位雙向三態(tài)緩沖器。CPU向8253發(fā)布的命令及輸入輸出的數(shù)據(jù)都是通過(guò)這8條數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)摹?(1) CPU向8253寫(xiě)入的控制字； (2) CPU向?qū)?yīng)的計(jì)數(shù)器寫(xiě)入的初值； (3) CPU讀取對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值。,讀/寫(xiě)邏輯寄存器：片選控制芯片是否工作；讀寫(xiě)控制信號(hào)表明當(dāng)前8253進(jìn)行何種操作；A0，A1選擇對(duì)哪一個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行操作。,控制字寄存器：在初始化編程時(shí)，可分別設(shè)置3個(gè)計(jì)數(shù)器的工作方式等。,計(jì)數(shù)器0-2：3個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)通道，可分別按不同的工作方式工作。,每個(gè)通道對(duì)輸入脈沖C

5、LK按二進(jìn)制或十進(jìn)制進(jìn)行減1計(jì)數(shù)，減到0時(shí)，輸出端輸出一信號(hào)。,若CLK為已知周期的時(shí)鐘脈沖，則通過(guò)設(shè)置計(jì)數(shù)器初值可以實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)，可以由軟件或硬件(GATE)來(lái)開(kāi)啟或停止計(jì)數(shù)。這些由工作方式?jīng)Q定。 計(jì)數(shù)器的初值必須在開(kāi)始計(jì)數(shù)之前，由CPU用輸出指令預(yù)置，在計(jì)數(shù)的過(guò)程中，CPU隨時(shí)可用輸入指令讀取當(dāng)前計(jì)數(shù)值，這一操作對(duì)計(jì)數(shù)過(guò)程沒(méi)有影響。,3) 8253的引腳,分析：一般的可編程器件都有數(shù)據(jù)線、片選線(口地址)，讀寫(xiě)信號(hào)線，電源及與特定功能相關(guān)的信號(hào)線(時(shí)鐘、門(mén)控、輸出)。,A1，A0信號(hào)線做什么用？,3個(gè)計(jì)數(shù)器相互獨(dú)立，3個(gè)計(jì)數(shù)初值寄存器，輸入的初值都不一樣。用一個(gè)片選信號(hào)不能區(qū)分3個(gè)空間，所

6、以要用A1，A0配合片選信號(hào)對(duì)3個(gè)獨(dú)立的空間進(jìn)行區(qū)分。,8253端口的選擇,0,1,0,0,0,寫(xiě)入計(jì)數(shù)器0,0,1,0,0,1,寫(xiě)入計(jì)數(shù)器1,0,1,0,1,0,寫(xiě)入計(jì)數(shù)器2,0,1,0,1,1,寫(xiě)入控制寄存器,0,0,1,0,0,讀計(jì)數(shù)器0,0,0,1,0,1,讀計(jì)數(shù)器1,0,0,1,1,0,讀計(jì)數(shù)器2,0,0,1,1,1,無(wú)操作,1,芯片禁止,0,1,1,無(wú)操作,第二節(jié) 8253的工作方式,1) 8253控制字,計(jì)數(shù)器 n,每個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器都有一個(gè)控制寄存器，存放該計(jì)數(shù)器的工作方式，讀寫(xiě)格式等信息。但這3個(gè)控制寄存器共用一個(gè)地址，即A1A0=11，芯片怎樣區(qū)分計(jì)算機(jī)是給哪個(gè)計(jì)數(shù)器控制器下

7、達(dá)的命令呢？,控制字寄存器同一地址A1A0=11,當(dāng)?shù)刂愤x中CS為0且A1A0=11時(shí)，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)即是向控制字寄存器中寫(xiě)入的指令，具體是向哪個(gè)計(jì)數(shù)器中的控制寄存器中發(fā)的指令，要看該指令的前兩位是什么數(shù)值。,計(jì)數(shù)器0地址40H, 計(jì)數(shù)器1地址41H，計(jì)數(shù)器2地址42H，控制器地址43H。,40H,要使用某個(gè)計(jì)數(shù)器，首先要先設(shè)置其對(duì)應(yīng)的控制器，確定工作方式，然后再輸入這個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值。,00,00,00,00,00,當(dāng)向43H地址中寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí),OUT 43H, 00B,;設(shè)置計(jì)數(shù)器0控制器,01,01,01,01,01,01,OUT 43H, 01B,;設(shè)置計(jì)數(shù)器1控制器,OUT 43H,

8、10B,;設(shè)置計(jì)數(shù)器2控制器,10,一般將設(shè)置為0,0000 0000,1111 1111,1111 1110,0001 0000,0000 1111,0000 0000,1001 1001,1001 1000,0001 0000,0000 1001,二進(jìn)制,十進(jìn)制(BCD碼),8253的地址為04H07H，計(jì)數(shù)器1工作在方式1，計(jì)數(shù)初值為800，計(jì)數(shù)器2工作在方式3，初值為23H，編寫(xiě)程序。,計(jì)1：,0,1,1,0,0,0,1,1,計(jì)2：,1,0,0,1,0,1,1,0,計(jì)1：,0,1,1,0,0,0,1,1,計(jì)2：,1,0,0,1,0,1,1,0,8253的地址為04H07H，計(jì)數(shù)器1工作

9、在方式1，計(jì)數(shù)初值為800，計(jì)數(shù)器2工作在方式3，初值為23H，編寫(xiě)程序。,MOV AL, 63H OUT 07H, AL MOV AL, 96H OUT 07H, AL MOV AL, 08H OUT 05H, AL MOV AL, 23H OUT 06H, AL,;寫(xiě)入計(jì)1控制字,;寫(xiě)入計(jì)2控制字,; 向計(jì)1寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值,; 向計(jì)2寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值,;寫(xiě)入高8位，低8為默認(rèn)為0,2) 8253的工作方式,基本規(guī)則： 控制字寫(xiě)入計(jì)數(shù)器時(shí)，所有的控制邏輯電路立即復(fù)位，輸出端OUT進(jìn)入初始狀態(tài)(高電平或低電平)； 初始值寫(xiě)入后，要經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘上升沿和下降沿，計(jì)數(shù)執(zhí)行部件才開(kāi)始計(jì)數(shù)； 通常，在時(shí)鐘CL

10、K的上升沿，門(mén)控GATE被采樣，門(mén)控的觸發(fā)方式為邊沿或電平，邊沿觸發(fā)脈寬可用很窄，且高低電平均可(計(jì)數(shù)器內(nèi)部有個(gè)邊沿觸發(fā)器,隨時(shí)檢測(cè)),電平觸發(fā)則必須在下一個(gè)時(shí)鐘上升沿前保持高電平； 在時(shí)鐘脈沖的下降沿計(jì)數(shù)器作減1計(jì)數(shù)，0是計(jì)數(shù)器所能容納的最大初始值，二進(jìn)制時(shí)是216，十進(jìn)制時(shí)是104。,(1) 方式0：計(jì)數(shù)結(jié)束中斷,特點(diǎn)： 計(jì)數(shù)過(guò)程由軟件啟動(dòng)，每設(shè)置一次初值，只啟動(dòng)一次計(jì)數(shù)過(guò)程； 寫(xiě)入控制字后，OUT初態(tài)為低，在計(jì)數(shù)過(guò)程中一直保持為低電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0時(shí)，OUT立即變成高電平。 門(mén)控GATE為1，正常計(jì)數(shù)，門(mén)控為0，計(jì)數(shù)暫停，其計(jì)數(shù)值保持不變，再為1，接著前次繼續(xù)計(jì)數(shù)； 計(jì)數(shù)過(guò)程中，改變初

11、值立即有效，即重新寫(xiě)入初值時(shí)停止計(jì)數(shù)，當(dāng)寫(xiě)完初值后，在CLK的下降沿處，開(kāi)始以新的計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)。,GATE門(mén)控為1時(shí)，方式0的波形。,門(mén)控GATE對(duì)OUT的影響。,計(jì)數(shù)暫停，保持不變,改變初值對(duì)方式0的影響,立即有效,(2) 方式1：硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)方式,特點(diǎn)： 計(jì)數(shù)器只能由門(mén)控脈沖GATE的上升沿啟動(dòng)，即計(jì)數(shù)器只能由硬件啟動(dòng)，不能用軟件啟動(dòng)； 寫(xiě)入控制字后，OUT初態(tài)為高電平，GATE啟動(dòng)后，獲得N個(gè)CLK寬度的低電平，計(jì)數(shù)到零后，可再次由外部觸發(fā)啟動(dòng)，不用再次送入一個(gè)計(jì)數(shù)初值； 在OUT輸出為低期間，若GATE出現(xiàn)上升沿, 計(jì)數(shù)器從CLK的下降沿開(kāi)始重新計(jì)數(shù), OUT低電平的寬度變長(zhǎng)；

12、計(jì)數(shù)輸出期間，改變計(jì)數(shù)初值不影響本次計(jì)數(shù)，只有在GATE信號(hào)后才重新開(kāi)始以新的計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)，即計(jì)數(shù)值是下次有效的。,門(mén)控觸發(fā),初態(tài)為高,開(kāi)始計(jì)數(shù)后輸出N個(gè)CLK寬度的低電平,重新啟動(dòng)門(mén)控GATE對(duì)輸出的影響：不用重裝初值，上升沿啟動(dòng)又開(kāi)始新的計(jì)數(shù)。,重裝初值對(duì)輸出的影響：不影響本次計(jì)數(shù)，在下次GATE上升沿時(shí)有效。計(jì)數(shù)值是下次有效的。,(3) 方式2：周期性負(fù)脈沖輸出,特點(diǎn)： 計(jì)數(shù)器既可用軟件啟動(dòng)，又可用硬件啟動(dòng)； 寫(xiě)入控制字后，OUT初態(tài)為高電平，裝入初值后開(kāi)始計(jì)數(shù)(軟件啟動(dòng))，計(jì)數(shù)到1后，輸出一個(gè)CLK的低電平，接著又從N開(kāi)始重復(fù)計(jì)數(shù)，輸出N-1個(gè)高電平，1個(gè)低電平的周期信號(hào)； 在OUT為

13、高期間，若GATE為0，停止計(jì)數(shù), 直到GATE出現(xiàn)上升沿, 計(jì)數(shù)器重新開(kāi)始計(jì)數(shù)輸出(硬件啟動(dòng))； 在OUT為高期間，改變計(jì)數(shù)初值，對(duì)正在進(jìn)行的計(jì)數(shù)過(guò)程沒(méi)有影響，當(dāng)輸出一個(gè) 周期的CLK脈沖后則按新的計(jì)數(shù)值開(kāi)始計(jì)數(shù)。改變計(jì)數(shù)是下次有效的。,方式2：不用重裝初值，輸出周期信號(hào)，N1高電平，1個(gè)低電平。,GATE對(duì)輸出的影響：為低停止計(jì)數(shù)，為高后又重新開(kāi)始輸出周期信號(hào)。,重裝初值對(duì)輸出的影響：不影響本次計(jì)數(shù)，在輸出本次CLK脈沖后按新的計(jì)數(shù)值開(kāi)始計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值是下次有效的。,(4) 方式3：周期性方波輸出,特點(diǎn)： 與方式2類似，輸出信號(hào)為方波，周期為N個(gè)CLK。若初值N為偶數(shù)，輸出N/2個(gè)CLK周期

14、高電平, N/2個(gè)CLK周期低電平; 若N為奇數(shù), (N+1)/2個(gè)高電平，(N-1)/2個(gè)低電平。 GATE為0停止計(jì)數(shù)，GATE上升沿重新啟動(dòng)計(jì)數(shù)周期； 重新寫(xiě)入初值，本次OUT不受影響，下一周期按新值輸出。計(jì)數(shù)值下次有效。,N=4,方波,方式3：不用重裝初值，輸出周期信號(hào)，N為偶數(shù)，N/2高電平，N/2個(gè)低電平。,N為奇數(shù)，(N+1)/2個(gè)高電平，(N-1)/2個(gè)低電平。,GATE對(duì)輸出的影響：為低輸出變高，停止計(jì)數(shù)，為高后又重新開(kāi)始輸出周期信號(hào)。,重裝初值對(duì)輸出的影響：不影響本次計(jì)數(shù)，在輸出本次半個(gè)周期后按新的計(jì)數(shù)值開(kāi)始計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值是下次有效的。,(5) 方式4：?jiǎn)未呜?fù)脈沖輸出(軟件觸

15、發(fā)),特點(diǎn)：與方式0類似，特點(diǎn)2，3不一樣 計(jì)數(shù)過(guò)程由軟件啟動(dòng)，每設(shè)置一次初值，只啟動(dòng)一次計(jì)數(shù)過(guò)程； 寫(xiě)入控制字后，OUT初態(tài)為高，在計(jì)數(shù)過(guò)程中一直保持為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0時(shí)，輸出為一個(gè)周期的CLK低電平，輸出接著變成高電平并一直維持。 門(mén)控GATE為1，正常計(jì)數(shù)，門(mén)控為0，計(jì)數(shù)停止，再為1，重新從計(jì)數(shù)初值開(kāi)始計(jì)數(shù)； 計(jì)數(shù)過(guò)程中，改變初值立即有效，即重新寫(xiě)入初值時(shí)停止計(jì)數(shù)，當(dāng)寫(xiě)完初值后，在CLK的下降沿處，開(kāi)始以新的計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)。,方式4：寫(xiě)入控制字后，OUT初態(tài)為高，在計(jì)數(shù)過(guò)程中一直保持為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0時(shí)，輸出為一個(gè)周期的CLK低電平，輸出接著變成高電平并一直維持。,GATE對(duì)輸

16、出的影響：GATE為低，計(jì)數(shù)停止，為高后，重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。,重裝初值對(duì)輸出的影響：改變初值立即有效。,(6) 方式5：?jiǎn)未呜?fù)脈沖輸出(硬件觸發(fā)),特點(diǎn)：與方式1類似，只是輸出電平不同 計(jì)數(shù)器只能由門(mén)控脈沖GATE的上升沿啟動(dòng)，即計(jì)數(shù)器只能由硬件啟動(dòng)，不能用軟件啟動(dòng)； 寫(xiě)入控制字后，OUT初態(tài)為高電平，GATE啟動(dòng)后，開(kāi)始減1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到零后，OUT出現(xiàn)一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖，又變?yōu)楦唠娖剑梢栽俅斡赏獠坑|發(fā)啟動(dòng)，不用再次送入一個(gè)計(jì)數(shù)初值； 在計(jì)數(shù)中，若GATE出現(xiàn)上升沿,則計(jì)數(shù)器重新觸發(fā)，即在下一個(gè)時(shí)鐘周期開(kāi)始計(jì)數(shù)； 計(jì)數(shù)輸出期間，改變計(jì)數(shù)初值不影響本次計(jì)數(shù)，只有在GATE信號(hào)后才重新開(kāi)始以新的

17、計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)，即計(jì)數(shù)值是下次有效的。,門(mén)控觸發(fā),開(kāi)始計(jì)數(shù)后輸出1個(gè)CLK寬度的低電平,重新啟動(dòng)門(mén)控GATE對(duì)輸出的影響：不用重裝初值，上升沿啟動(dòng)又開(kāi)始新的計(jì)數(shù)。,重裝初值對(duì)輸出的影響：不影響本次計(jì)數(shù)，在輸出本次CLK脈沖后按新的計(jì)數(shù)值開(kāi)始計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值是下次有效的。,重裝重裝下次有效,總結(jié)： 在6種方式中，只有方式0，在寫(xiě)入控制字后OUT為低，其余都是OUT為高做初態(tài)； 方式1與方式5，在寫(xiě)入計(jì)數(shù)值后，需GATE的上升沿才開(kāi)始計(jì)數(shù)； 方式2與方式3是定時(shí)方式(周期信號(hào))，其它為計(jì)數(shù)方式(一次計(jì)數(shù)結(jié)束)； 計(jì)數(shù)器減到0后并不是停止不動(dòng)，在計(jì)數(shù)方式中，計(jì)數(shù)器都從最大計(jì)數(shù)值(FFFFH,9999H)繼

18、續(xù)減1計(jì)數(shù)，定時(shí)方式(方式2與方式3)為重裝計(jì)數(shù)初值。,第三節(jié) 8253應(yīng)用舉例,初始化編程的具體步驟為： 1.寫(xiě)入計(jì)數(shù)器的控制字，規(guī)定其工作方式 2.寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值。 若規(guī)定只寫(xiě)低8位，則寫(xiě)入的為計(jì)數(shù)值的低8位，高8位自動(dòng)置0； 若規(guī)定只寫(xiě)高8位，則寫(xiě)入的是計(jì)數(shù)值的高8位，低8位自動(dòng)置0； 若規(guī)定寫(xiě)16位計(jì)數(shù)值，則分兩次寫(xiě)入，先寫(xiě)的是低8位，后寫(xiě)的是高8位。,例1：,某微機(jī)系統(tǒng)中8253的端口地址為40H43H，要求計(jì)數(shù)器0工作在方式0，計(jì)數(shù)初值為FFH，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器1工作在方式2，計(jì)數(shù)初值為1000，按BCD碼計(jì)數(shù)。試寫(xiě)出初始化程序段。,1按要求找出所用計(jì)數(shù)器的控制字 計(jì)數(shù)器0的控制字（10H） 選計(jì)數(shù)器0 只寫(xiě)低8位 選工作方式0 二進(jìn)制計(jì)數(shù) 計(jì)數(shù)器1的控制字（65H） 選計(jì)數(shù)器1 只寫(xiě)高8位 選工作方式2 BCD計(jì)數(shù),例1：,例1：,2初始化程序段 MOV AL，10H ；寫(xiě)通道0控制字 OUT 43H，AL MOV AL， 0FFH ；寫(xiě)通道0計(jì)數(shù)初值 OUT 40H，AL MOV AL， 65H ；寫(xiě)通道1控制字 OUT 43H，AL MOV AL， 10H ；寫(xiě)通道1計(jì)數(shù)初值 OUT 41H，AL,例2：,設(shè)8253端口地