微机原理及接口技术课件chap.ppt
2023/10/21,1,第 7 章 常用数字接口电路,2023/10/21,2,主要内容：,掌握二种可编程接口芯片的应用 了解串行通信的一般概念,2023/10/21,3,7.1 接口电路概述,CPU与外设之间信息交换的通道信息缓冲、信息变换、电平转换、联络控制分类：8086系统中最常用的数字接口电路芯片：8253、8255、8250,2023/10/21,4,7.2 可编程定时/计数器8253,掌握:引线功能及计数启动方法6种工作方式及其输出波形8253的使用:芯片与系统的连接芯片的初始化编程,2023/10/21,5,定时/计数器的用途,可以实现定时与计数两个功能，可用于系统时钟DRAM刷新定时定时采样实时控制脉冲的计数,2023/10/21,6,如何实现定时？,软件方法：用一段程序实现延时利用程序循环延迟指定的时间缺点：CPU占用率？延时精度？兼容？硬件方法：定时/计数器电路利用脉冲计数在设定的时间输出定时信号,8253是一种硬件定时/计数器芯片,2023/10/21,7,一、外部引线及内部结构,8253概貌3个16位的定时/计数器（通道）24引脚双列直插式最高计数频率2MHzTTL电平兼容单电源+5V供电,2023/10/21,8,外部引线及内部结构,DB,D7-D0,8253,A1,A0,WR,RD,CS,通道2,通道1,通道0,CLK0GATE0OUT0,CLK1GATE1OUT1,CLK1GATE1OUT1,A1A0,IOWIOR片选信号,2023/10/21,9,外部引线及内部结构,连接系统端的主要引线：D7D0CSRDWRA1，A0 用于选择四个编址部件之一,A1 A0 选 择0 0 计数通道00 1 计数通道11 0 计数通道21 1 控制寄存器,2023/10/21,10,外部引线及内部结构,计数通道的主要引线（每通道均相同）：CLKn 时钟脉冲输入，计数器的计时基准。GATEn 门控信号输入，控制计数器的启停。OUTn 计数器输出信号，不同工作方式下 产生不同波形。（n=02）,2023/10/21,11,8253的内部结构,2023/10/21,12,编程结构程序员的观点,计数器(3个)包括控制寄存器 存放控制命令字（只写）占用4个地址 3个计数器，1个控制寄存器,16位初值寄存器16位计数寄存器,（减法计数器）,2023/10/21,13,定时/计数的工作过程,1.设置8253的工作方式 2.设置计数初值到初值寄存器 3.第一个CLK信号使初值寄存器的内容置入 计数寄存器 4.以后每来一个CLK信号，计数寄存器减1 5.减到0时，OUT端输出一特殊波形的信号注：以上计数过程中还受到GATE信号的控制,2023/10/21,14,二、计数启动方式,软件启动过程硬件启动过程,GATE端保持为高电平写入计数初值后的第2个 CLK脉冲的下降沿开始计数,GATE端有一个上升沿对应CLK脉冲的下降沿开始计数,程序指令启动软件启动外部电路信号启动硬件启动,2023/10/21,15,三、工作方式,方式0计数结束中断方式1可重复触发的单稳态触发器方式2频率发生器方式3方波发生器方式4软件触发选通方式5硬件触发选通,2023/10/21,16,工作方式,方式0方式1,软件启动，不自动重复计数。装入初值后OUT端变低电平，计数结束OUT输出高电平。,硬件启动，不自动重复计数。装入初值后OUT端变高电平，计数开始OUT端变为低电平，计数结束后又变高。,(计数结束中断),(单稳态触发器),2023/10/21,17,工作方式,方式2方式3,软、硬件启动，自动重复计数。装入初值后OUT端变高电平，计数到最后一个CLK时OUT输出负脉冲，并连续重复此过程。,软、硬件启动，自动重复计数。装入初值后OUT端变高电平，然后OUT连续输出对称方波：,(频率发生器),(方波发生器),前 N/2或（N+1）/2 个CLK，OUT为高，后N/2或（N-1）/2 个CLK，OUT为低。,2023/10/21,18,工作方式,方式4方式5,软件启动，不自动重复计数。装入初值后输出端变高电平，计数结束输出一个CLK宽度的负脉冲,硬件启动，不自动重复计数。OUT端波形与方式4相同,(软件触发选通),(硬件触发选通),2023/10/21,19,各种工作方式特点,方式0（计数结束中断）计数过程中，GATE端应保持高电平。每写入一次初值计数一个周期，然后停止计数。OUT端输出是一个约(N+1)TCLK宽度的负脉冲。计数过程中可随时修改初值重新开始计数。方式1（单稳态触发器）门控信号GATE端的跳变触发计数，可重复触发。若下一次GATE上升沿提前到达，则OUT端负脉冲拉宽为两次计数过程之和。计数过程中写入新初值不影响本次计数。,2023/10/21,20,各种工作方式特点,方式2（频率发生器）GATE为计数的控制信号：GATE变低计数停止，再变高时的下一个CLK下降沿，从初值开始重新计数。每个计数周期结束时（减到1时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。计数过程自动重复进行。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。方式3（方波发生器）OUT输出方波，前半周期为高，后半周期为低。计数过程中修改初值不影响本半轮计数过程。其余的与方式2 类似。,2023/10/21,21,各种工作方式特点,方式4（软件触发选通）计数过程中，GATE端应保持高电平。每写入一次初值，计数一个周期，然后停止计数。每个计数周期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。方式5（硬件触发选通）写入初值时，GATE端应保持低电平。GATE每出现一次正脉冲，计数一个周期，然后停止计数。每个计数周期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。,2023/10/21,22,四、控制字,用于确定各计数器的工作方式。8253必须先初始化才能正常工作。每个计数器都必须初始化一次。CPU通过OUT指令把控制字写入控制寄存器。,2023/10/21,23,控制字,2023/10/21,24,五、8253的应用,与系统的连接设置工作方式置计数初值,编程,2023/10/21,25,与系统的连接示意图,CLK,GATE,OUT,D0D7,WR,RD,A1,A0,CS,DB,IOW,IOR,A1,A0,译码器,高位地址A15-A2,8253,共三组,8253占用4个接口地址：计数器0 计数器1 计数器2 控制寄存器,(决定8253的基地址),2023/10/21,26,初始化程序流程,写控制字,写计数值低8位,写计数值高8位,*,非必须,写入顺序：可按计数器分别写入控制字和初值。也可先写所有计数器控制字，再写入它们的初值,2023/10/21,27,8253应用举例,采用8253作定时/计数器，其接口地址为0120H0123H。输入8253的时钟频率为2MHz。计数器0:每10ms输出1个CLK脉冲宽的负脉冲计数器1:产生10KHz的连续方波信号 计数器2:启动计数5ms后OUT输出高电平。画线路连接图，并编写初始化程序。,2023/10/21,28,8253应用举例（续）,确定计数初值：CNT0：10ms/0.5us=20000 CNT1：2MHz/10KHz=200 CNT2：5ms/0.5us=10000确定控制字：CNT0：方式2，16位计数值 00 11 010 0 34H CNT1：方式3，低8位计数值 01 01 011 0 56H CNT2：方式0，16位计数值 10 11 000 0 B0H,2023/10/21,29,8253应用举例（续）,CLK0,GATE0,OUT1,D0D7,WR,RD,A1,A0,CS,DB,IOW,IOR,A1,A0,译码器,8253,CLK2,GATE1,GATE2,+5V,CLK1,2MHz,OUT0,OUT2,？,线路连接图：,2023/10/21,30,8253应用举例 初始化程序,CNT0：MOV DX,0123HMOV AL,34HOUT DX,ALMOV DX,0120HMOV AX,20000OUT DX,AL,MOV AL,AHOUT DX,ALCNT1：CNT2：,2023/10/21,31,*如何读出当前计数值,第1种方法在计数过程中读计数值先锁存当前计数值，再用两条输入指令将16位计数值读出。第2种方法停止计数器再读用GATE信号使计数器停止，再规定RL1和RL0的读写格式，然后读出。,2023/10/21,32,*扩展定时/计数范围,当定时长度不够时，可把2个或3个计数通道串联起来使用，甚至可把多个8253串联起来使用。例如：CLK频率为1MHz，要求在OUT1端产生频率1Hz的脉冲。这时可将计数器0、1串联，工作方式都均为方式3，计数初值均为1000。连接方法见下页。,2023/10/21,33,扩展定时/计数范围,8253,OUT1,GATE1,CLK1,OUT0,GATE0,CLK0,+5V,+5V,1MHz,1KHz,1Hz,2023/10/21,34,8253小结,包含3个16位计数器通道4个编址部件：CNT0/1/2和控制寄存器每个计数器通道工作前必须初始化：控制字和计数初值6种工作方式每种工作方式：启动方式、输出波形、是否可重复计数等各不相同,
