【正文】 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 圖 8253與 8088總線的連接 amp。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 8253應(yīng)用舉例 例 使用 8253計數(shù)器 2產(chǎn)生頻率為 40 kHz的方波 ， 設(shè) 8253的端口地址為 0040H?0043H， 已知時鐘端 CLK2輸入信號的頻率為 2 MHz。 ① 允許最高計數(shù)脈沖 (CLK)的頻率不同 。 若在計數(shù)過程中給計數(shù)器寫入新的計數(shù)初值 ， 此時只是將計數(shù)初值保存到 CR中 ， 并不影響當前的計數(shù)過程 ， 在 GATE產(chǎn)生正跳變時新的計數(shù)初值才被置入減 1計數(shù)器 CE開始計數(shù) 。 如圖 ， 在寫入方式 5控制字后 ， OUT變高 ， 寫入計數(shù)初值時即使 GATE信號為高電平 ， 計數(shù)過程仍不啟動 ， 而是要求 GATE信號出現(xiàn)一個正跳變 ， 然后在下一個 CLK信號到來后才開始計數(shù) 。當計數(shù)到 0后， OUT輸出變?yōu)榈碗娖?，持續(xù)一個 CLK脈沖周期后恢復(fù)為高電平，計數(shù)器停止計數(shù)。在當前的半個周期結(jié)束 (OUT電位發(fā)生變化 )時，將啟用新的計數(shù)初值開始新的計數(shù)過程。 在計數(shù)過程中 ， 應(yīng)始終使 GATE=1。因此來 N/2個 CLK信號后，計數(shù)器就已經(jīng)減到 0， OUT端發(fā)生一次高低電位的變化，且又將初值置入計數(shù)器重新開始計數(shù)。 4 2 4 224 4C L KG A T EOUTWRCW N ＝ 4TOUT＝ N *TC L K圖 方式 3的波形 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 在寫入方式 3控制字后，計數(shù)器 OUT端立即變高。 方式 2在計數(shù)過程中若寫入新的計數(shù)初值，并不影響當前的計數(shù)過程?？梢钥闯?， OUT輸出信號的頻率為 CLK信號頻率的 1/N，即 N次分頻，故稱這種工作方式為分頻工作方式。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 3． 方式 2——分頻工作方式 方式 2既可以用軟件啟動 (GATE=1時寫入計數(shù)初值后啟動 )，也可以用硬件啟動 (GATE=0時寫入計數(shù)初值后并不立即開始計數(shù) ，等 GATE由低變高時啟動計數(shù) )。計數(shù)完成后若 GATE再來一個正跳變，計數(shù)過程又重復(fù)一次。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 2． 方式 1——可編程單次脈沖 這是一種硬件啟動 、 不能自動重復(fù)但通過 GATE的正跳變可使計數(shù)過程重新開始的計數(shù)方式 。此信號通常接至 8259A的 IR端作為中斷請求信號。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 1． 方式 0——計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷 這是一種軟件啟動 、 不能自動重復(fù)的計數(shù)方式 。試根據(jù)上述要求編寫初始化程序及讀取計數(shù)器 0當前計數(shù)值的程序。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 ② 在計數(shù)的過程中不影響 CE的計數(shù)而讀取計數(shù)值：為達此目的，應(yīng)先對 8253寫入一個具有鎖存功能的控制字，即 D5D4位應(yīng)為 00，這樣就可以將當前的 CE內(nèi)容鎖存入 OL中，然后再用輸入指令將 OL的內(nèi)容讀到 CPU中。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 2) 讀操作 所謂讀操作是指讀出某計數(shù)器的當前計數(shù)值到 CPU中 。 因為后者的格式是由前者決定的 。 D0位決定計數(shù)器的數(shù)制。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 當 D5D4=00時 ， 計數(shù)器的當前計數(shù)值被鎖存在 OL中 ， 此時計數(shù)器照常計數(shù) ， 但 OL中的值不變 ， 待 CPU將 OL中的兩字節(jié)數(shù)據(jù)讀走后 ， OL中的內(nèi)容又隨減 1計數(shù)器 CE變化 。 由于 8253有 3個獨立的控制寄存器 ， 但它們共用一個端口地址 (A1A0=11時 ， 見表 )， 因此 ，控制字中使用最高兩位表明將控制字寫入哪個計數(shù)器的控制寄存器中 。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 8253的編程 8253在工作之前 ， 用戶首先要為某一計數(shù)器 (計數(shù)器 0?2)寫入控制字以確定其工作方式；寫入定時 /計數(shù)初值；在定時 /計數(shù)工作過程中 ， 有時還需要讀取某計數(shù)器當前的計數(shù)值 。用戶必須對其進行初始化編程：首先 CPU用輸出指令向控制寄存器送控制字，然后再用輸出指令向計數(shù)初值寄存器 CR預(yù)置計數(shù) /定時的初值。當 A1A0=00時，為計數(shù)器 0中的CR(計數(shù)器 0的計數(shù)初值寫入該寄存器 )和 OL(計數(shù)器 0的當前計數(shù)值從該寄存器讀出 )寄存器的共用地址，至于是將計數(shù)初值寫入CR，還是從 OL中讀出當前計數(shù)值，則由控制信號 WR和 RD決定，這兩個信號同時只能有一個有效。 這些控制信號包括讀信號 RD、 寫信號 WR、 片選信號 CS以及用于片內(nèi)寄存器尋址的地址信號 A0和 A1。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 3) 數(shù)據(jù)緩沖器 數(shù)據(jù)緩沖器是三態(tài)、雙向 8位緩沖器。 每個計數(shù)器都有一個控制命令寄存器 ， 用來保存該計數(shù)器的控制信息 。它包括一個 8位的控制寄存器、一個 16位的計數(shù)初值寄存器 CR、一個 16位的減 1計數(shù)器 CE和一個 16位的輸出鎖存寄存器 OL。當計數(shù)器計數(shù)到 0時，該端輸出一標志信號，從而產(chǎn)生不同工作方式時的輸出波形。時鐘脈沖信號的作用是在 8253進行定時或計數(shù)時，每輸入一個時鐘信號，便使計數(shù)值減 1。 由 CPU發(fā)出 ， 用于控制對選中的 8253內(nèi)部寄存器的寫操作 。 (3) 地址線 A0， A1：這兩根線接到系統(tǒng)地址總線的 A0， A1上 ，當 CS為低電平 ， 且 8253被選中時 ， 用它們來選擇 8253內(nèi)部的四個寄存器 。 8253的引腳和功能框圖如圖 示。軟件定時是通過讓機器執(zhí)行一段沒有具體操作目的的程序來實現(xiàn)的。由于 CPU執(zhí)行每條指令都需要一個確定的時間，因此，只要選擇適當?shù)闹噶詈桶才胚m當?shù)难h(huán)次數(shù)就很容易實現(xiàn)軟件定時，但軟件定時占用 CPU資源，降低了 CPU的利用率；不可編程的硬件定時盡管定時電路并不很復(fù)雜，但這種定時電路在硬件連接好以后，定時值和定時范圍不能由程序來控制和改變，使用不靈活；可編程定時器 /計數(shù)器是為方便計算機系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用而研制的，定時值及其范圍可以很容易地由軟件來控制和改變，能夠滿足各種不同的定時和計數(shù)要求，因此得到了廣泛的應(yīng)用。 圖 8253引腳及功能結(jié)構(gòu) 82531 242 233 224 215 206 197 188 179 1610 1511 1412 13D7C L K0OUT0G A T E0GND OUT1VCCA1C L K2OUT2G A T E2C L K1G A T E1D6D5D4D3D2D1D0WRRDCSA0 0 8253D7～ D0A0C L K0G A T E0OUT0C L K1G A T E1OUT1C L K2G A T E2OUT2WRRDA1CS 1 2 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 (1) 數(shù)據(jù)引腳 D7?D0：數(shù)據(jù)線 ， 雙向三態(tài) ， 與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接 。 (4) 讀信號 RD：輸入信號，低電平有效。 (6) 時鐘脈沖信號 CLK0~CLK2：計數(shù)器 0、計數(shù)器 1和計數(shù)器 2的時鐘輸入端。若 CLK是由精確的時鐘脈沖提供，則 8253作為定時器使用；若 CLK是由外部事件輸入的脈沖，則 8253作為計數(shù)器使用。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 2． 8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 16位的計數(shù)初值寄存器 CR和 16位的輸出鎖存寄存器 OL共同占用一個I/O端口地址， CPU用輸出指令向 CR預(yù)置計數(shù)初值，用輸入指令讀回 OL中的數(shù)值，這兩個寄存器都沒有計數(shù)功能，只起鎖存作用。 控制字將決定計數(shù)器的工作方式 、 計數(shù)形式及輸出方式 ， 亦決定如何裝入計數(shù)初值 。它用于 8253和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的連接。 當片選信號有效 ， 即 CS=0時 ， 讀寫邏輯才能工作 。當 A1A0=01和 10時，分別為計數(shù)器 1和計數(shù)器 2的 CR和 OL的共用地址。啟動工作后， CR中的初值就送入減 1計數(shù)器 CE對 CLK輸入的計數(shù) /定時脈沖信號進行減1計數(shù)。 本節(jié)首先介紹 8253的控制字格式 ， 然后對 8253的讀寫操作進行介紹 ，并給出 8253編程實例 。 D5D4位用來設(shè)定計數(shù)器的數(shù)據(jù)讀 /寫方式。 當 D5D4=01， 只讀/寫低 8位 ， 高 8位自動置 0(寫計數(shù)初值時 )； D5D4=10時 ， 只讀 /寫高 8位 ， 低 8位自動置 0(寫計數(shù)初值時 )； D5D4=11時 ， 先讀 /寫低 8位 ， 再讀 /寫高 8位 。 D0=0，選擇二進制計數(shù)； D0=1，選擇十進制計數(shù)。 ② 寫入的計數(shù)初值必須符合控制字 (D5D4兩位 )決定的格式 。 有兩種讀取當前計數(shù)值的方法： ① 先使計數(shù)器停止計數(shù) (在 GATE端加低電平或關(guān)閉 CLK脈沖 )：根據(jù)送入的控制字中的 D5D4位的狀態(tài)，用一條或兩條輸入指令讀 CE的內(nèi)容。當 CPU讀取了計數(shù)值后，或?qū)τ嫈?shù)器重新進行初始化編程后， 8253會自動解除鎖存狀態(tài)， OL中的值又隨減 1計數(shù)器 CE值變化。 ；計數(shù)器 0的初始化程序 MOV DX， 38BH ；給計數(shù)器 0送控制字 MOV AL， 00110111B OUT DX， AL MOV DX， 388H ；送計數(shù)初值的低 8位 MOV AL， 54H OUT DX， AL MOV AL， 23H ；送計數(shù)初值的高 8位 OUT DX， AL 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 ；計數(shù)器 1的初始化程序 MOV DX， 38BH ；給計數(shù)器 1送控制字 MOV AL， 01010100B OUT DX， AL MOV DX， 389H ；計數(shù)初值送低 8位 MOV AL， 18H OUT DX， AL 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 ；計數(shù)器 0當前計數(shù)值讀出程序 MOV DX， 38BH ；送計數(shù)器 0當前計數(shù)值鎖存命令 MOV AL， 00H OUT DX， AL MOV DX， 388H ；讀出當前計數(shù)值的低 8位 IN AL， DX MOV CL， AL IN AL， DX ；讀出當前計數(shù)值的高 8位 MOV CH， AL 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 8253的工作方式 8253有六種不同的工作方式 。 如圖 ，寫入方式 0的控制字 (CW)后，其輸出端變低。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 C L KG A T E5 4 3 2 01OUTCWWRN ＝ 5圖 方式 0的波形 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 3 2 2 2 01C L KG A T EOUTWRCW N ＝ 3圖 方式 0時 GATE信號的作用 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 在計數(shù)過程中 ， 隨時可以寫入新的計數(shù)值初值 ， 計數(shù)器使用新的初值重新開始計數(shù) (若新初值是 16位 ， 則在送完第一字節(jié)后中止現(xiàn)行計數(shù) ， 送完第二個字節(jié)后才重新開始計數(shù) )。 在寫入方式 1的控制字后 OUT成為高電平 ， 在寫入計數(shù)初值后 ， 要等 GATE信號出現(xiàn)正跳變時才能開始計數(shù) 。也就是說對應(yīng) GATE的每一個正跳變，計數(shù)器都輸出一個寬度為 N*TCLK(其中 N為計數(shù)初值， TCLK為 CLK信號的周期 )的負脈沖，因此稱這種方式為可編程單次脈沖方式。 方式 2一旦啟動 ， 計數(shù)器就可以自動重復(fù)地工作 。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 C L KG A T EOUTWRCW N ＝ 3TOUT＝ N *TC L K1 3 2 123 3圖 方式 2的波形 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用 方式 2需要 GATE信號保持高電平 。在本次計數(shù)結(jié)束后，才以新的計數(shù)初值開始新的分頻工作方式。若 GATE信號為高，在寫完計數(shù)初值 N后，開始對 CLK信號進行計數(shù)。若計數(shù)初值為奇數(shù)，則計數(shù)的前半周期為 (N+1)/2，計數(shù)的后半周期為 (N?1)/2。 若 GATE=0， 不僅中止計數(shù) ， 而且OUT端馬上變高 。 第 8章 可編程接口芯片及應(yīng)用