微机原理与接口技术9章8253.ppt

1、微机原理与接口技术,第九章 8253,第9章 微型计算机常用接口技术,微机系统中多采用大规模集成接口芯片作为接口电路 利用这种芯片构成的接口电路，在不改变硬件的情况下，可以通过编程改变其功能、工作方式，使用起来更灵活,第9章 微型计算机常用接口技术,主要内容 并行通信接口 串行通信接口 定时器/计数器 DMA控制器 A/D和D/A转换器,定时器/计数器,主要内容 定时与计数 可编程定时器/计数器接口芯片8253,定时与计数,定时技术在微机系统中必不可少 微机的工作在标准时钟控制下完成 为外设提供实时时钟 向外设定时发出控制信号 定时中断、定时检测、定时扫描、定时显示 对外部事件进行计数,定时与

2、计数,定时与计数 定时与计数的实质：对脉冲进行计数 定时：所计数的脉冲是标准的时钟信号，因为每个脉冲信号周期恒定，这样累加起来就会对获得一段定时时间了 计数：所计数的脉冲随机性较大，由外部事件的具体情况决定,定时与计数,定时控制的方法 软件法 执行一段延时程序 硬件法 专门设计一套电路 软、硬件结合法 设计一种专门的具有可编程特性的芯片 几种方法的对比 硬件设备、CPU的使用效率、灵活性、精确性,可编程定时/计数芯片8253,8253的基本性能 可编程定时器/计数器芯片 有三个独立的16位减法计数器 工作方式和计数值可编程控制 可以进行二进制或BCD码计数 计数脉冲频率最高为2.6MHz,可编

3、程定时/计数芯片8253,8253的内部结构,可编程定时/计数芯片8253,8253的内部结构 数据总线缓冲器 一个8位的双向三态缓冲器，它是8253与CPU数据总线的接口。8253的控制字、计数初值以及8253的当前计数值都是通过它来传送的 读/写控制逻辑 它接收片选信号、系统控制信号包括读/写信号、以及端口地址选择信号A0和A1，用来控制8253控制字、计数初值等的传送 控制字寄存器 对8253初始化编程时，控制字写入该寄存器，用来控制每个计数器的工作方式。控制寄存器的内容只能写入，不能读出,可编程定时/计数芯片8253,8253的内部结构 计数器0、1、2 每个计数器的工作方式和工作过程

4、完全独立 内部结构相同 16位计数初值寄存器：用来存放计数初值 16位减1计数器：用来进行减1计数操作 16位锁存器：当收到锁存命令时，锁存计数值供CPU读取,可编程定时/计数芯片8253,8253的引脚,可编程定时/计数芯片8253,8253的引脚 和CPU连接的引脚 D7D0 、A0、A1 、 、 、 8253端口选择操作（书P275 表9-3-1 改错！） A1 A0 0 0 计数器0 0 1 计数器1 1 0计数器2 1 1控制寄存器 注意：控制寄存器只能写入、不能读出,可编程定时/计数芯片8253,8253的引脚 面向外部设备的引脚 CLK：每个计数器的计数脉冲输入引脚 当8253进

5、行定时或计数工作时，每通过该引脚输入一个脉冲，便使计数值减1 GATE：每个计数器的门控信号输入引脚 用来禁止、允许或开始计数过程 不同的工作方式，该信号的作用不同 OUT：每个计数器的输出引脚 当计数值减为0时，该引脚输出相应的信号 不同的工作方式，该信号有不同的输出波形 可作为外设的控制信号，也可作为CPU的中断请求信号,可编程定时/计数芯片8253,8253的控制字 控制字格式,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 每个计数器都有6种工作方式 不同的工作方式 启动计数器工作的方式不同 OUT输出波形不同 GATE信号的作用不同 本次计数过程中，GATE信号的改变对计数的影响

6、本次计数过程中，写入计数初值对计数的影响,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 每个计数器都有6种工作方式 任何一种工作方式 控制字写入计数器，所有的控制逻辑电路立即复位，输出端OUT进入初始状态 计数初始值写入（GATE上升沿）之后，要经过一个时钟周期，计数执行部件才可以开始进行计数操作。因为第一个下降沿将计数寄存器的内容送减1计数器 在每个时钟脉冲CLK的上升沿，采样门控信号GATE 在时钟脉冲的下降沿，计数器作减1计数,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式0计数结束中断方式 当控制字写入控制字寄存器后，输出OUT就变为低电平，装入计数初值开始计数，在整个计数

7、过程中，OUT保持为低电平，当计数到0后，OUT变为高电平并保持，直到写入新的初值 GATE的高低电平控制计数过程是否进行 计数结束时OUT信号的上升沿可作为中断请求信号,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式0计数结束中断方式 波形图,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式0计数结束中断方式 工作特点 计数由软件启动，每次写入计数初值只启动一次计数 如果设置计数器初值为N，则输出OUT在N1个脉冲后才能变高 在计数过程中，可由GATE信号控制暂停。当GATE0时，暂停计数；当GATE1时，继续计数 在计数过程中写入新的计数初值，则按新的初值重新开始计数,可编程

8、定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式1可编程单稳态 当控制字写入控制字寄存器后，输出OUT就变为高电平，当计数值写入计数器后，计数器并不是马上开始计数，直到GATE端来一个正脉冲（上升沿），经过一个CLK脉冲后，OUT端变为低电平，开始计数 在整个计数过程中，OUT保持为低电平，当计数到0后，OUT变为高电平，因此OUT输出为一个单稳脉冲 若外部GATE端再来一个触发脉冲，计数器又开始重新计数，则OUT端可再次产生一个单稳脉冲,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式1可编程单稳态 波形图,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式1可编程单稳态 工作特点

9、 计数由GATE上升沿启动，只要GATE端给触发脉冲，则会装入计数值，并开始计数。OUT端输出一个同样宽度的单稳脉冲 在计数过程中，当GATE端又来了触发脉冲时，则计数器从计数初值开始重新计数，这将使OUT端输出的单稳脉冲的宽度比原来加宽了 在计数过程中写入新的计数初值，不会影响OUT当前输出。只有GATE端再次触发时，才按新的计数值计数,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式2频率发生器 当控制字写入控制字寄存器后，输出OUT就变为高电平，装入计数初值后，计数器开始计数，计数到1时，OUT变低，经过一个CLK周期，OUT恢复到高电平，并且计数初值自动装入，计数器又重新开始计数

10、过程 因为计数器能够连续工作，所以OUT端输出连续的负脉冲，频率为CLK的的N分频，负脉冲宽度为一个CLK周期,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式2频率发生器 波形图,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式2频率发生器 工作特点 具有计数值自动重装功能，当计数到0后，不用再次写入计数初值。计数器可以连续工作 GATE可以控制计数过程，当GATE为低时暂停计数，恢复为高后重新从初值计数 在计数过程中若写入新的计数初值，不影响本次计数过程，下一个计数过程会按新的计数初值计数,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式3方波发生器 方式3和方式2的工作

11、类似，唯一不同的是，计数器开始计数后，当计数到初值的一半时，OUT变为低电平，直至计到0，OUT又变为高电平，并重新开始计数 所以OUT端输出为方波,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式3方波发生器 波形图,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式3方波发生器 工作特点 当计数初值N为偶数时，前N/2计数期间OUT输出高电平，后N/2计数期间输出低电平，所以输出为对称方波。 当计数初值N为奇数时，前（N+1）/2计数期间OUT输出高电平，后（N-1）/2计数期间输出低电平，所以输出波形不完全对称，近似方波,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式4

12、软件触发的选通信号发生器 当控制字写入控制字寄存器后，输出OUT就变为高电平，装入计数初值开始计数，在整个计数过程中，OUT保持为高电平，当计数到0后，OUT变为低电平，经过一个CLK周期后，又变为高电平。 计数是一次性的（与方式0有相似之处），只有当写入新的计数值后才开始下一次计数 GATE的高低电平控制计数过程是否进行,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式4软件触发的选通信号发生器 波形图,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式4软件触发的选通信号发生器 工作特点 计数由软件启动，每次写入计数初值只启动一次计数 当计数值为N时，则间隔N1个CLK脉冲输出一

13、个负脉冲（计数一次有效） 在计数过程中，可由GATE信号控制暂停。当GATE0时，暂停计数；当GATE1时，继续计数 在计数过程中写入新的计数初值，则按新的初值重新开始计数,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式5硬件触发的选通信号发生器 当控制字写入控制字寄存器后，输出OUT就变为高电平，装入计数初值后并不立即开始计数，直到GATE端来一个正脉冲（上升沿），触发启动计数 在整个计数过程中，OUT保持为高电平，当计数到0后，OUT变为低电平，经过一个CLK周期后，又变为高电平，停止计数。直到GATE端再来触发脉冲，重新装入计数初值，开始下一次计数,可编程定时/计数芯片8253,

14、8253的工作方式 方式5硬件触发的选通信号发生器 波形图,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 方式5硬件触发的选通信号发生器 工作特点 计数由GATE上升沿启动，只要GATE端给触发脉冲，则会装入计数值，并开始计数 在这种方式下，若设置的计数值是N，则在GATE脉冲后，经过（N1）个CLK，OUT端才输出一个负脉冲 在计数过程中修改计数初值，不会影响本次计数，只有GATE端再次触发时，才按新的计数值计数,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 小结 计数的启动 方式0、2、3、4都是在写入计数初值之后，就开始计数的 而方式1和方式5需要GATE端来外部触发脉冲，才开始

15、计数,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 小结 输出波形 方式2、4、5的输出波形相似 方式2、3的波形连续，方式3为方波 方式1输出的是宽度为为N个CLK脉冲周期的低电平有效脉冲 方式0在计数数过程中输出为低电平，计数结束时变为高电平,可编程定时/计数芯片8253,8253的工作方式 小结 门控信号GATE，可以控制计数过程 方式0、2、3、4是电平起作用，允许/禁止计数 方式1、2、3、5是上升沿起作用，启动计数 对方式2、3来说，GATE信号的电平、上升沿都可以起作用,可编程定时/计数芯片8253,8253的编程 初始化编程 写入控制字 写入计数初值 计数初值=CLK脉冲频

16、率/输出脉冲频率=定时时间（输出脉冲周期）/CLK周期 操作编程 写入计数初值（新） 读取计数器的计数值 向计数器发锁存命令 读取计数器锁存的计数值,可编程定时/计数芯片8253,8253的编程 举例 例9-5 设8253的端口地址为280H283H，对计数器2初始化，让其工作在方式0，计数初值为2050，按二进制计数。完成初始化编程 例9-6 设8253的CLK0为2.5MHz，要求OUT0输出频率为1KHz的方波。设8253的端口地址为04H07H 例9-7 采用锁存方式读取8253计数器1的16位计数值，设8253的端口地址为280H283H,可编程定时/计数芯片8253,8253应用举

17、例 在IBM PC/XT中，8253作为定时计数器电路，它的三个通道的作用分别为： 计数器0，编程为方式3，GATE0固定为高电平，OUT0作为中断请求信号接至8259A中断控制器的第0级IRQ0。这个定时中断（约55ms）用于报时时钟的时间基准 计数器1编程为方式2，GATE1固定为高电平， OUT1的输出经过一个D触发器后作为DMA控制器通道0的DMA请求DREQ0，用于定时（约15us）启动刷新动态RAM,可编程定时/计数芯片8253,8253应用举例 在IBM PC/XT中，8253作为定时计数器电路，它的三个通道的作用分别为： 计数器2编程为方式3，1KHZ的方波输出，通过滤波，去除高频分量后送扬声器，GATE2是8255的PB0，OUT输出经一与门控