《微型计算机原理及接口技术》课件第7章-2

17.2可编程定时器8253

一、外部引线及功能功能：①计数②产生定时信号③外部可控图7.20可编程定时器8253内部结构框图16bit16bit16bit27.2可编程定时器8253

一、外部引线及功能写读高阻内部寄存器寻址：31.

方式0：计数结束产生中断

方式0可用于事件计数7.2可编程定时器8253

二、工作方式4计数结束禁止计数允许计数允许计数52.

方式1：可编程单稳7.2可编程定时器8253

二、工作方式6计数结束启动计数73.

方式2：频率发生器7.2可编程定时器8253

二、工作方式不影响当前计数初始化计数禁止计数并置OUT为高允许计数N=TOUT/TCLK=fCLK/fOUTOUT输出周期负脉冲信号分频84.

方式3：方波发生器GATE为低电平：禁止计数，强迫OUT输出高电平；GATE为上升沿：初始化计数；GATE为高电平：允许计数（OUT输出对称方波）。7.2可编程定时器8253

二、工作方式N=TOUT/TCLK=fCLK/fOUTOUT输出周期方波信号95.

方式4：软件触发选通用于生成定时选通信号7.2可编程定时器8253

二、工作方式10禁止计数允许计数允许计数116.

方式5：硬件触发选通7.2可编程定时器8253

二、工作方式计数结束启动计数用于产生GATE信号周期若干倍的延迟的6种工作方式时序图82531213二进制计数：0000H～FFFFH

BCD计数：0000～9999计数初值为0000时，对应最大计数值计数值寄存器

减1计数器

计数锁存器7.2可编程定时器8253

三、8253的控制字CPU发锁存命令×减114图7.228253的控制字格式15写计数值：根据控制字中RL1和RL0的编码。读计数值：在计数器停止计数（可利用GATE信号控制）时读计数值。在计数过程中读计数值：写入控制字（锁存命令）：SC1SC0

00xxxx读计数器：两条输入指令。7.2可编程定时器8253

四、8253的寻址及连接1.

寻址162.

连接7.2可编程定时器8253

四、8253的寻址及连接17图7.238253与8088系统总线的连接01000011……FF04H～FF07H18图7.24PC机中8253的连接简图A9A8A7A6A5A4A3A2A1A000010XXX040H～043H19初始化顺序：【方法1】

逐个对计数器进行初始化。【方法2】

先写所有计数器的方式字，再装入各计数器的计数值。7.2可编程定时器8253

五、8253的初始化及应用20图7.26另一种初始化编程顺序图7.25一个计数器的初始化顺序21在IBM公布的软件BIOS中，对8253初始化的程序：MOV AL,36H ;计数器0，双字节，方式3，二进制计数OUT 43H,AL ;写入控制寄存器，00

11

011

0MOV AL,0OUT 40H,AL ;写低字节OUT 40H,AL ;写高字节

;计数值：65536 ;输出对称方波7.2可编程定时器8253

五、8253的初始化及应用控制寄存器电路图22在IBM公布的软件BIOS中，对8253初始化的程序：MOV AL,54H ;计数器1，只写低字节，

;方式2，二进制计数OUT 43H,AL ;写入控制寄存器，01

01

010

0MOV AL,18OUT 41H,AL ;写低字节

;计数值：18

;频率发生器PCLK经二分频后，频率为1.19318MHz，则负脉冲间隔时间：18×（1/1.19318）μs＝15μs →DRAM刷新7.2可编程定时器8253

五、8253的初始化及应用控制寄存器电路图23在IBM公布的软件BIOS中，对8253初始化的程序：MOV AL,0B6H ;计数器2，写双字节，方式3，二进制计数OUT 43H,AL ;写入控制寄存器，10

11

011

0MOV AX,533HOUT 42H,AL ;写低字节MOV AL,AHOUT 42H,AL ;写高字节

;计数值：533H

;方波发生器

;OUT2经驱动和滤波，接扬声器7.2可编程定时器8253

五、8253的初始化及应用控制寄存器电路图MOV DX,0FF07HMOV AL,36H ;控制字00110110OUT DX,AL ;Timer0，双字节，方式3，二进制计数MOV AL,71H ;控制字01110001OUT DX,AL ;Timer1，双字节，方式0，BCD计数MOV AL,0B5H ;控制字10110101OUT DX,AL ;Timer2，双字节，方式2，BCD计数MOV DX,0FF04HMOV AL,0A8HOUT DX,ALMOV AL,61HOUT DX,AL ;Timer0，61A8HMOV DX,0FF05HMOV AL,00HOUT DX,ALMOV AL,02HOUT DX,AL ;Timer1，0200HMOV DX,0FF06HMOV AX,0050HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL ;Timer2，0050HSET8253:图7.26控制寄存器2425【例】电源掉电检测。我们目前使用的220V电源为50Hz交流电(国外通常使用110V、60Hz交流电)，它通常作为微机系统的系统电源。当系统电源因各种原因出现故障时，为了保护系统的工作状态，需要在备用电源的支持下对重要信息进行保护等处理，以便系统恢复正常供电后能够继续原来的工作，这就需要进行电源掉电检测。7.2可编程定时器8253

五、8253的初始化及应用26【例】电源掉电检测。利用8253实现电源掉电检测的设计思想：利用电源信号经检波、整流生成8253的GATE，这样GATE信号每20ms/16.67ms(对应50Hz/60Hz)产生一次脉冲。使计数值N取得足够大，在方式1下，使得计数器在20ms

(16.67ms)内始终不能减到0，这样，不断出现的GATE脉冲上升沿就会使8253计数器不断被重启计数，使OUT输出一直维持为0，从而不能对8086CPU产生NMI。当电源出现故障时，GATE信号不再产生，计数器最终会计数到0，从而使OUT输出为1，产生对8086CPU的掉电中断NMI。7.2可编程定时器8253

五、8253的初始化及应用27【例】电源掉电检测7.2可编程定时器8253

五、8253的初始化及应用电源掉电检测电路

28【例】电源掉电检测若CLK为2.4576MHz，GATE在20ms内产生一个触发信号，即GATE信号周期为49152个时钟周期（0.02s×2457600Hz），则应取计数值N＞49152(C000H)。8253初始化程序：

（设8253的I/O地址为200H～207H中的偶地址）7.2可编程定时器8253

五、8253的初始化及应用29【例】电源掉电检测8253初始化程序：

（设8253的I/O地址为200H～207H中的偶地址）7.2可编程定时器8253

五、8253的初始化及应用MOVDX,0206HMOVAL,00110010B;选计数器0，16位计数长度，

;方式1，二进制计数OUTDX,ALMOVDX,0200HMOVAL,02H;取计数值N＝C002HOUTDX,ALMOVAL,C0HOUTDX，AL【例】音调产生器。设计：选工作方式3。在CLK=2.4576MHz时，设置计数值N=558510，则OUT端输出440Hz的音频信号(方波)。R8253CLK1GATE1OUT12.4576MHzPCLKVCC2.2K100ΩVCC7.2可编程定时器8253

五、8253的初始化及应用308253内部有3个独立的计数器，每个计数器可实现最大216计数值和216×TCLK定时时间。如果想要实现更大的计数与定时，就必须将多个计数器串联。串联之后，前级计数器起分频作用，应选择方式2/3，后级计数器选择的方式应由期望定时器最终输出的信号形式确定；总计数值为所有相串联计数器计数值的乘积。7.2可编程定时器8253

六、8253内部计数器的串联318253计数器串联示意图8253CLK2GATE2OUT2CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1时钟VCCRVCCR相关电路所需定时或计数信号计数器0：方式2/3计数值N0计数器1：方式2/3计数值N1计数器2：方式由实际定计数值N2计数器0、1串联：总计数值=N0×N1总定时值=N0×N1×TCLK0计数器0、1、2串联：总计数值=N0×N1×

N2总定时值=N0×N1×N2×TCLK03233计数器2初始化为频率发生器，其输出作为计数器1的时钟输入构建32位计数器：【例】产生A/D定时启动信号设计：计数器0—方式1，L(<256)为计数值，存于LCNT单元计数器1—方式2，M(BCD)为计数值，存于MCNT单元计数器2—方式3，N(<256)为计数值，存于NCNT单元时钟频率为F；8253地址—70H~73H。初始化程序：MOVAL，12H；计数器0，方式1，OUT73H，AL；二进制，低8位MOVAL，LCNTOUT70H，AL；置计数器0计数值LMOVAL，75H；计数器1，方式2，OUT73H，AL；BCD，16位计数MOVAX，MCNTOUT71H，AL；置计数器1计数值MMOVAL，AHOUT71H，ALMOVAL，96H；计数器2，方式3，OUT73H，AL；二进制，低8位计数MOVAL，NCNTOUT72H，AL；置计数器2计数值N34计数器间频率关系：CLK2=F→OUT2=F/N=CLK1→OUT1=F/(MN)=GATE0∴OUT0为周期信号，频率=F/(MN)，脉冲宽度=L/F8253CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2方式3N方式2M方式1L+5V时钟至A/DSTARTOUT2N/FOUT1MN/FN/FL/FSTARTMN/F35微机原理及接口技术第7章经典接口及定时器件经典接口芯片7.18255：可编程并行接口7.28253：可编程定时器7.38250/16550：可编程串行通信接口37串行通信的特点：使用的传输线数少传送距离远传送速率低串行通信的方式：同步通信异步通信7.3可编程串行通信接口8250/16550

一、异步串行通信及数据格式381）同步通信：在约定波特率下，发送端和接收端频率保持一致（同步）。7.3可编程串行通信接口8250/16550

一、异步串行通信及数据格式通常一次通信传送几十到几百个字节。发送器、接收器复杂，成本高。39常见的几种同步通信格式(a)单同步格式；(b)双同步格式；(c)SDLC格式；(d)外同步格式；(e)HDLC格式402）异步通信：在约定波特率下，发送端和接收端不需要严格的同步。→两边的频率差别在1/10以内7.3可编程串行通信接口8250/16550

一、异步串行通信及数据格式每传送一个字符，要增加约20％的附加信息位→降低了传送速率可靠，易实现。图7.28异步串行通信数据格式4116550是8250的改进型，与8250的结构基本相同。16550内部具有的接收和发送FIFO：16450：1字节FIFO，与8250结构相同，仅传输速率更高16550：16字节FIFO16650：32字节FIFO16750：64字节FIFO16950：128字节FIFO速度8250：最大9600b/s16550：最大1.5Mb/s7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/1655016550与8250之比较：功能描述427.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550（一）引线及功能82501655043fsig_in×16串行in（RxD）串行out（TxD）锁存fsig_out×16外部时钟输入或

外接晶体振荡器IOWIOR中断产生条件：1.8250/16550中断允许2.接收错误或接收数据寄存器满或发送数据寄存器空或

MODEM状态或DB驱动器方向控制通用输出

端口，

由用户

编程指定复位数据载波检测振铃指示请求发送清除发送DTE就绪DCE就绪片选输出RXRDYTXRDY(16550)(16550)RDRDWRWRXINXOUTFIFO错44发送数据接收数据7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （二）工作过程45可编程串行通信接口8250的内部结构框图发送数据46可编程串行通信接口8250的内部结构框图接收数据477.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （三）内部寄存器线路控制寄存器：LineControlRegister，LCR波特率产生器：BaudRateGenerator，BRG线路状态寄存器：LineStatusRegister，LSRFIFO控制寄存器：FIFOControlRegister，FCR中断控制(允许)寄存器：InterruptControlRegister/InterruptEnableRegister，ICR/IER中断标识(状态)寄存器：InterruptIdentificationRegister/InterruptStatusRegister，IIR/ISR调制解调器控制寄存器：ModemControlRegister，MCR调制解调器状态寄存器：ModemStatusRegister，MSR发送保持寄存器：TransmitHoldingregister，THR接收缓冲寄存器：ReceiveBufferRegister，RBR高速暂存寄存器：ScratchPadRegister，SPR4816550/8250内部寄存器相同？备注1.线路控制寄存器√功能完全相同2.波特率产生器/除数锁存器√功能完全相同3.线路状态寄存器√×16550多了FIFO状态位4.FIFO控制寄存器×8250没有5.中断控制(允许)寄存器√功能完全相同6.中断标识(状态)寄存器√×16550多了有关FIFO状态7.调制解调器控制寄存器√功能完全相同8.调制解调器状态寄存器√功能完全相同9.发送保持寄存器√功能完全相同10.接收缓冲寄存器√功能完全相同11.高速暂存寄存器√8250：不可外部访问高速暂存寄存器又称便笺式寄存器，用作一个便笺本，即一个临时存储寄存器，可以让主机存储一个8位数据字节。7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （三）内部寄存器49FIFO控制寄存器

501.

线路控制寄存器

LineControlRegister7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （三）内部寄存器P327，图7.30512.

线路状态寄存器

LineStatusRegister7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （三）内部寄存器P329，图7.318250/16550发线路状态错中断ERFIFO无错FIFO有错ERFIFO错（16550专用）523.

发送数据寄存器

TransmitterHoldingRegister4.

接收数据寄存器

ReceiverBufferRegister5.

除数锁存器（16位）

DivisorLatchRegister7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （三）内部寄存器外部时钟频率8250要求的波特率写入顺序：在通信控制字中将D7置1；先写低8位，后写高8位。输入时钟频率1.8432MHz，要使用1200波特率传送数据，则除数＝1843200÷(1200×16)＝96

＝60H，因此DLL ＝01100000DLM ＝00000000（波特率产生器）536.

中断控制寄存器

InterruptEnableRegister7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （三）内部寄存器图7.33中断控制寄存器547.

中断标识寄存器

InterruptIdentificationRegister7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （三）内部寄存器图7.34中断标识寄存器825016550557.

中断标识寄存器

InterruptIdentificationRegister7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （三）内部寄存器中断标志中断置位与复位bit2bit1bit0优先级中断原因中断源中断复位XX1无无1101最高接收线路

状态OE,PE,FE或BI读通信状态寄存器（LSR）1002接收数据寄存器满接收数据寄存器满读接收数据寄存器（RBR）0103发送数据寄存器空发送数据寄存器空写发送数据寄存器（THR）或

读中断标志寄存器（IIR）0004最低MODEM状态CTS,DSR,RI,DCD读MODEM状态寄存器（MSR）8250567.

中断标识寄存器

InterruptIdentificationRegister7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （三）内部寄存器中断标志中断置位与复位bit3bit2bit1bit0优先级中断原因中断源中断复位0XX1无无01101最高接收线路

状态OE,PE,FE或BI读线路存器01002接收数据寄存器满接收数据寄存器满读数据11002字符暂停，至少在4个字符时间内未从接收器FIFO取数据读数据00103发送数据寄存器空发送数据寄存器空写发送数据寄存器00004最低MODEM状态CTS,DSR,RI,DCD读MODEM状态16550578.

MODEM控制寄存器

MODEMControlRegister7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （三）内部寄存器图7.35MODEM控制寄存器SOUT SINRTS CTSDTR DSROUT1 DCDOUT2 RI589.

MODEM状态寄存器

MODEMStatusRegister7.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （三）内部寄存器图7.36MODEM状态字变化变化变化597.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （四）寻址及连接CS0CS1CS2DLABA2A1A0RDWR所选寄存器1100000只读接收缓冲寄存器1100000只写发送保持寄存器1100001可读/写中断允许寄存器110x010只读中断标识寄存器110x010只写FIFO控制寄存器110x011可读/写线路控制寄存器110x100可读/写MODEM控制寄存器110x101只读线路状态寄存器110x110只读MODEM状态寄存器1101000可读/写除数（低8位）锁存器1101001可读/写除数（高8位）锁存器110x111可读/写高速暂存寄存器0123456017通信控制字D7，除数锁存位60图7.37

8250与8088系统的连接3F8F～（DCD）61图7.37

16550与8088系统的连接3F8F～627.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550 （四）寻址及连接CS0CS1CS2DLABA2A1A0RDWR所选寄存器1100000R接收缓冲寄存器1100000W发送保持寄存器1100001RW中断允许寄存器110x010R中断标识寄存器110x010WFIFO控制寄存器110x011RW线路控制寄存器110x100RWMODEM控制寄存器110x101R线路状态寄存器110x110RMODEM状态寄存器1101000RW除数（低8位）锁存器1101001RW除数（高8位）锁存器110x111RW高速暂存寄存器0123456017通信控制字D7，除数锁存位3F83F83F93FA3FB3FC3FD3FE3F83F93FF3FA637.3可编程串行通信接口8250/16550

二、串行通信接口8250/16550

（五）初始化及应用图7.38初始化顺序82501655064INT50: MOV DX,3FBH MOV AL,80H OUT DX,AL ;将线路控制寄存器

;D7=1即DLAB=1 MOV DX,3F8H MOV AL,60H OUT DX,AL ;锁存除数低8位

INC DX MOV AL,0

OUT DX,AL ;锁存除数高8位，除数：0060H，即96

MOV DX,3FBH MOV AL,0AH ;00001

0

10 OUT DX,AL ;初始化线路控制寄存器

MOV DX,3FCH MOV AL,03H ;00000011 OUT DX,AL ;初始化MODEM控制寄存器

MOV DX,3F9H MOV AL,0 ;不允许中断 OUT DX,AL ;写中断允许寄存器

寄存器寻址奇校验1位停止位7位数据线路控制寄存器RTS低电平DTR低电平Modem

控制

寄存器引脚中断允许寄存器1843200/(16×96)＝1200OUT2高电平，禁止中断图7.37初始化FIFO65初始化程序：MOV DX,3FAHMOV AL,07HOUT DX,AL;初始化FIFO控制寄存器16550在初始化时，与8250比较，需增加初始化FIFO控制器部分：…………寄存器寻址FIFO控制寄存器图7.3766采用查询方式发送数据，且要发送数据的字节数放在BX中，要发送的数据顺序存放在以SEDATA为首地址的内存区中。 MOV DX,3FDH ;通信状态寄存器 LEA SI,SEDATA IN AL,DX TEST AL,20H ;发送数据寄存器空？ JZ WAITSE PUSH DX MOV DX,3F8H ;发送数据寄存器（写） MOV AL,［SI］ OUT DX,AL POP DX ;通信状态寄存器地址 INC SI DEC BX JNZ WAITSESEDPG:WAITSE:线路状态寄存器寄存器寻址67采用查询方式接收数据：REVPG: MOV

DX,3FDH ;线路状态寄存器WAITRE: IN

AL,DX

TEST

AL,1EH ;00011110

JNZ

ERROR ;有错？→ERROR

TEST

AL,01H ;接收数据寄存器满？

JZ

WAITRE

MOV

DX,3F8H ;接收数据寄存器（读）

IN

AL,DX

AND

AL,7FH ;去奇偶校验位线路状态寄存器寄存器寻址采用查询方式发送数据，采用中断方式接收数据，初始化：INISIR: MOV DX,3FBH ;通信控制寄存器 MOV AL,80H OUT DX,AL