微机原理与接口技术9章.ppt
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1GATE：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 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8253,8253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输出经一与门控制，控制信号为8255的PB1，这样利用PB0、PB1同时为高的时间来控制发长音还是发短音。时钟频率F为1.19MHZ，8253的地址为040H043H,可编程定时/计数芯片8253,8253应用举例在IBM PC/XT中，8253初始化编程：计数器0用于定时中断 MOV AL，00110110B OUT 43H，AL MOV AL，0 OUT 40H，AL OUT 40H，AL,可编程定时/计数芯片8253,8253应用举例书P284 例9-8分析：确定每个计数器的工作方式计算：每个计数器的计数初值硬件连接软件编程,
