计算机接口与通信第二章3.ppt

2.5 8254可编程定时计数器,计算机系统中经常要用到定时信号。 可以用软件和硬件两种方法来获得。 1：用软件方法，一般都是根据所需要的时间常数来设计一个延迟子程序。 2：用硬件方法，要用到计数器定时器(简称T/C)，并令其在简单的软件控制下，产生准确的时间延迟。 后者最突出的优点：计数时不占用CPU的时间。,2.5.1 8254可编程计数定时器的功能与结构,8254是8253的提高型(Super Set)， 它具备8253的全部功能。凡是用8253的地方都可用8254代替，而原来的硬件连接和驱动软件都不必做任何修改。 在Intel815EP芯片组的82801BA中也集成了8254,它除了工作的最高频率有所不同外，其功能和编程等均与8253和8254完全一样。 在微机方面， PCXT机中用的是8253，而PCAT及以后的系统中用的是8254。,（3）8254的外部引脚,面向系统总线的信号有： 1.数据总线D7D0 ：三态输出/输入线。用于将8254与系统数据总线相连，是8254与CPU接口数据线，供CPU向8254进行读/写数据、传送命令和状态信息。 2.片选线CS：输入信号，低电平有效。当CS为低电平时，CPU选中8254,可以向8254进行读/写；当CS为高电平时，CPU未选中8254。CS由CPU输出的地址码经译码产生。 3.读、写信号RD和WR：输入信号。它们由CPU发出，用于对8254寄存器进行读/写操作。,4.地址线A1和A0：它们一般分别接到系统地址总线的A1和A0上。用于选择8254内部寄存器，以便对它们进行读/写操作。 8254内部寄存器与地址线A1和A0的关系如表2-10所示,表2-10 8254内部寄存器与外部端口的关系,2.5.2 8254的操作方式和编程,2.5.2.1 控制字的设置 3个计数器的控制寄存器公用一个IO地址，即TIM十3 (A1A011时)。 控制字节的格式为：,对8254的3个控制寄存器设置控制字，需对相同地址TIM十3执行3条OUT指令才能完成。假设INIC0、INICl和INIC2分别是要置入计数器0、1和2的控制字节，设置时要用下列指令： MOV DX，TIM十3 MOV AL，INIC0 OUT DX，AL MOV AL，INICl OUT DX， AL MOV AL，INIC2 OUT DX，AL,RLl和RL0指明对CR（计数寄存器）写和对OL（输出锁存器）读的规则： RLl、RL000 ：命令，将CE(工作计数器)的内容锁存于OL (将进一步讨论)； RL1、RL001 ：只读(OL)、写(CR)的低位字节； RL1、RL010 ：只读(OL)、写(CR)的高位字节； RL1、RL011 ：先读(OL)、写(CR)的低位字节，后读、写其高位字节。,例如，向计数器0置入的控制字节的高4位为0011，那么以后向CR预置初值时，每次必须写两条输出指令，如下： MOV DX，TIM MOV AL，INIOL OUT DX，AL MOV AL，INIOH OUT DX，AL 其中INIOL和INIOH分别是要置入计数器0中计数寄存器CR的低位字节和高位字节的初值。TIM是计数器0的CR和OL地址。,同样，从OL读数时，也必须相继安排两条输入指令，如下： MOV DX，TIM IN AL，DX MOV AH，AL IN AL，DX XCHG AH，AL 这样，AX内容就是l 6位的OL值。 如果控制字节的RL l和 RL0两位设置为只读写低位字节或只读写高位字节，每次只需用一条OUT指令或IN指令来写入或读出指定的一个字节的内容。,控制字节的M2、M1和M0组合指明工作方式。组合与工作方式的对应关系是： 000 方式0 001 方式l 10 方式2 11 方式3 100 方式4 101 方式5 BCD位为0表示读写的是二进制代码，为1表示读写的是BCD码。,2.5.2.2 8254的工作方式,每N个CLK脉冲，OUT输出重复一次，其中N一1个CLK周期输出高电平，1个CLK周期输出低电平。 这种方式相当于一个对CLK信号进行N次分频的分频器。,上述操作是以GATE输入端加高电平为条件的。如果GATE端加低电平，则不进行计数操作。 在计数期间，如果送入新的计数值，而GATE端一直维持高电平，那么输出端OUT将不受影响。但在下一个输出周期中，将按新的计数值进行计数。,6种方式的共同的特点：,当用输出指令设置方式控制字时，对相应计数器的控制逻辑起立即复位作用，OUT输出端可立即变为应进入的初始输出状态。 GATE端的输入信号，对方式0和4，是信号电平起控制作用；对方式1和5，是信号上升边起触发作用；对方式2和3，信号的上升边沿和电平都起控制作用。 对GATE信号是否有效则，在CLK脉冲的上升边瞬间测试。如果GATE端上是电平信号起作用，则在CLK脉冲上升边测试时，GATE信号此瞬间的电平值就被认定。,如果GATE上是上升沿起作用，则GATE上的上升沿信号使一个依靠上升沿置1的触发器置1，然后在CLK脉冲上升沿瞬间测试这个触发器状态，测试后这个触发器立即复位为0。这样就保证了无论触发信号什么时间出现，总可在CLK的上升沿瞬间检测到。 最后，初值从CR向CE装入操作和减1计数操作都发生在CLK脉冲的下降沿瞬间。 初值的最大值为0，等效于二进制计数的216或BCD码计数的104。计数值达到0值后，计数操作没有停止，在方式2和方式3情况下，初值装入和计数将周期性地进行下去；对于方式0、1、4和5，计数值将从FFFF(十六进制)或9999(BCD)继续计数。,2.5.2.3 计数瞬时值和状态信息的读取,计数锁存命令 计数过程中，读取某一瞬间的计数值。不允许破坏计数的正常进行，而且要保证不能因在计数时读而出错。 读数分两步完成： 一是把计数工作单元CE的值锁存入OL锁存器，CE继续计数； 二，用输入指令读入OL锁存器的内容。8254的控制逻辑为实现它。第一步要可用输出指令向控制寄存器的地址(即置方式字的地址TIM十3)发“计数锁存命令”字来实现。,“计数锁存命令”字格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SCl SC0 0 0 其中： SCl、SC0的3种组合00、0l和10分别指向计数器0、1和2； D5、D4位的00是计数锁存命令字的特征标志位； 其余4位可为任意值。,例如:下列3条指令执行后，将把计数器1的CE内容锁存入OL： MOV DX，TIM3 MOV AL，01000000B OUT DX，AL 若前面初始化时，置计数器1为先读写低字节后读写高字节方式，那么，完成了上述操作之后,要用下列两条IN指令读入锁存器OL的内容： MOV DX，TIM1 IN AL，DX MOV AH，AL IN AL，DX XCHG AH，AL 这时，AX的内容就是发出计数锁存命令瞬间的计数值。,读回命令：向控制寄存器地址发读回命令(Read-Back Command)可以锁存计数值和状态信息，比计数锁存命令功能更强。 读回命令的格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 1 COUNT STATUS CNT2 CNT1 CNT0 0 D7D611是读回命令的特征标志。 CNT2、CNT1和CNT0分别对应计数器2、1和0，将指定该位对应的计数值和或状态信息锁存待读。这3位是互相独立的，可以同时l位、2位或3位为l，意味着可以同时命令1个以上的计数器和或状态信息锁存待读。,COUNT位：“计数值锁存”命令标志位。该位为0表示由D3D2D1指明的计数器的计数值分别在对应的OL内锁存。 CPU对相应的计数器执行输入指令不仅能读入锁存的值，还可对这个锁存器起到“解锁”的作用。 STATUS (D4) 位：对每个计数器的状态寄存器读状态，0有效。读回命令还可用于对计数器状态信息的锁存。,状态信息经读回命令锁存后，CPU对相应的计数器执行输入指令可以读回一个字节的状态信息，格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 其中：D5D0位应与写入的方式控制字相同。 D7：该计数器的OUT端的状态（1为高电平）。 D6：指明置入CR（计数寄存器）的初值是否已装入CE（减法计数器）。如果CR值已装入CE，则该位为0。,允许在读回命令字中设置D5和D4位同时为0。这意味着计数值和状态信息都要读回。这时，计数值和状态信息都被锁存起来。 计数值的读入和状态字节的读入都用输入指令，而且IO地址相同，都是对应的计数器地址。 区别它们的方法是输入次序：第1次读入的一定是状态字节；接着的一条或两条输入指令(取决于置方式字时指定的是一个字节还是两个字节的读写)将读入锁存的计数值。,表2-11 6条读回命令按次序发出的操作,2.5.3 8254的应用实例,【例1】利用8254为AD子系统提供可编程的采样控制信号,设8254的地址为0070H0073H，即控制寄存器端口地址为73H，3个计数器的端口地址分别为0070H、0071H、 0072H。将初始值L，M、N分别用标号LCNT、MCNT和NCNT表示，其中L、 N为二进制数，并且都小于256，M为BCD码。初始化程序段： MOV AL，14H ；00010100b OUT 73H，AL ；将计数器0设置为模式2 MOV AL，LCNT OUT 70H，AL ；对计数器0设置计数初始值L(二进制),MOV AL，73H ;01110011b OUT 73H，AL ；将计数器1设置为模式1 MOV AX，MCNT OUT 71H，AL ；对计数器1设置初始值M(BCD码) MOV AL，AH OUT 71H，AL MOV AL，96H ;10010110b OUT 73H，AL ；将计数器2设置为模式3 MOV AL，NCNT OUT 72H，AL ；对计数器2设置初始值N(二进制),作业：按目前的电路设计及编程运行，不能实现题目要求，无法正常工作。经检查，是8254芯片设计出错，请找出原因并正确完成设计。,【例2】利用8254对某一脉冲进行计数。原理如图。将计数器0设置为方式3,计数初值为十进制5，开关K作为CLK0时钟输入，OUT0连接IRQ。8254初始化后，每按5次开关K（即向CLK0输入5个脉冲），OUT0向CPU发出一次中断请求信号。中断服务程序将在屏幕上显示计数完毕的提示。,8254初始化编程： MOV DX，TIM+3 MOV AL，00010110B ；设置计数器0 为方式3 OUT DX， AL MOV DX，TIM MOV AL，00000101B ；设置计数初值为05 OUT DX， AL,【例3】设系统提供一个10MHZ的时钟信号，试用8254-2的计数器2输出周期为1秒的标准时钟。 解：将计数器2设置为方式2,使其在1秒钟内产生一个负脉冲。,将计数器2设置为方式2,使其在1秒钟内产生一个负脉冲。那么， 计数初值fclkfout2=100000001=10000000 此值大于216，因此必须使用两个计数器级连，其中，第一个计数器为第二个计数器产生较低频的CLK信号。 先把计数器0设置为方式3，为计数器2的CLK2提供5KHZ时钟。 fclkfout0=100000005000=2000 计数器0的初值是2000。 fout0fout2=50001=5000 计数器2的初值是5000,初始化程序如下： MOV DX，TIM+3 MOV AL,001101101 ；设计数器0为方