可编程接口芯片及应用.ppt
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1、第7章 可编程接口芯片及应用,本节介绍8253-5定时/计数器接口 计数器定时器概述 8253的工作原理 8253的应用举例,第十三讲 接口电路 2006.12.11(星期二),7.1 计数器定时器概述,在计算机系统中往往需要一些时钟,以便实现定时控制或延迟控制,如定时扫描、定时中断、定时检测等等。 在另外一些场合往往需要计数器,以便对事件进行计数。而定时功能通常是通过计数来实现的,因此一般将两者融为一体。,定时控制或计数事件举例,1分时系统的程序切换 2向外部设备输出周期性定时控制信号 3定时时间到发出中断申请 4外部事件统计达到规定值发出控制信号或提出中断请求,计数器和定时器的功能,两个方
2、面: (1)作为计数器,在设置好计数常数(即定时初值)后,便开始减1计数,减到“0”时,输出一个信号。 (2)作为定时器,在设置好定时常数后,便进行减1计数,并按定时常数不断地输出为时钟周期整倍数的定时间隔。 两者区别是,作计数器时,在减到0以后,输出一个信号后便结束;作定时器时,不断产生定时脉冲信号。,实现定时的方法,主要有三种方法来实现定时功能 软件定时 不可编程的硬件定时 可编程的硬件定时,软件定时,方法: 让机器循环执行某一条或一系列指令 特点: 通过正确选取指令和合适的循环次数,便很容易实现定时功能 灵活方便节省费用,最简单的定时。 CPU的利用率太低,不可编程硬件定时,专用的芯片:
3、 例如:555 特点: 外接电阻R和电容C 电路结构简单,价格便宜。 定时时间和范围不能由程序控制和改变,可编程硬件定时,方法: 由微处理器的时钟信号提供时间基准 利用硬件电路和中断方法控制定时 定时时间和范围完全由软件来确定和改变 硬件部分称为可编程定时器/计数器电路 特点: CPU利用率高 定时时间由软件设置,使用灵活方便。 定时精确,获得广泛应用。,8253芯片介绍,定时器/计数器芯片8253-5是Intel系列的定时器/计数器芯片,被广泛应用于PC机系列,提供系统定时和系统发声源。 同8253相兼容的芯片有8254-2等,它们的主要区别是计数频率不同。8253-5的计数频率为5MHz,
4、而8254-2则可达10MHz。,7.2 8253的工作原理,主要介绍以下内容 8253框图 8253引脚信号 8253工作方式 8253编程方法,8253的内部框图,如上图所示,8253由外部数据接口、内部控制电路以及3个计数器通道所组成。 (1)数据总线缓冲器 这是8253和CPU数据总线的接口部件,是8位、双向、三态的缓冲器,CPU访问8253时所有数据都经过这个缓冲器传送。 (2)读/写控制逻辑 这是8253内部操作的控制电路,它从系统控制线上接收输入信号,然后转变成8253内部操作的各种控制信号。,(3)控制字寄存器 当A1和A0都为1时,访问控制字寄存器,它从数据总线上接收CPU送
5、来的控制字,并由控制字的D6,D7的编码决定控制字写入哪个通道的控制寄存器,由寄存在每个通道的控制字寄存器里的控制字,决定每个计数器通道的工作方式、选择计数器是按二进制或二十进制计数、并选择每个计数器初值的写入顺序。,(4)通道0计数器、通道1计数器和通道2计数器 8253由3个同样的计数通道组成,每个计数通道都有CLK和GATE两根输入引脚和OUT一根输出引脚。从编程的角度看,每个计数通道的结构如下图所示。 外部输入到8253的CLK引脚上的时钟脉冲频率不能大于2MHz。如果大于2MHz,则必需经分频后才能送到CLK端。,8253的计数通道结构,8253的引脚信号图,8253寄存器寻址,A1
6、A0引脚接线方法 1,8088系统的接线方法 只要将A1A0分别与地址总线的最低两位A1,A0相连即可。比如,在以8088为CPU的PC/XT机中,地址总线高位部分(A9A4)用于I/O端口译码,形成选择各I/O芯片的片选信号,低位部分(A3A0)用于各芯片内部端口的寻址。若8253的端口基地址为40H,则通道0,1,2和控制字寄存器端口的地址分别为40H,41H,42H和43H。,8253引脚信号,8253的3个计数通道在结构和功能上是完全一样的,每个通道都有一个时钟输入引脚CLK、一个输出引脚OUT和一个门控引脚GATE。下面介绍这3根引脚的功能。,8253引脚信号,CLK 时钟输入引脚
7、每个通道的计数器单元CE,对CLK输入脉冲进行计数。CLK脉冲可以是系统时钟脉冲,也可以由系统时钟分频或者是其它脉冲源提供。这个输入脉冲可以是均匀的、连续的、周期精确的,也可以是不均匀的、断续的、周期不定的。 若8253用作分频器,工作于定时器方式时,则CLK输入是连续的、周期精确的时钟脉冲,而OUT输出必定是频率降低的、周期精确的时钟脉冲。 若8253用作计数器,这时要求CLK输入只是脉冲的数量,而不是脉冲的时间间隔,所以CLK可以输入周期不定的脉冲。当然也可以输入周期确定的脉冲。当计数到预置的数值后,就从OUT端输出一个脉冲。若CLK的脉冲周期不定,则OUT输出的脉冲周期也不确定。,825
8、3引脚信号,OUT 脉冲输出引脚 减1计数到零/定时时间到的脉冲输出引脚。不管8253工作于何种方式,当计数器减1计数到零时,在OUT引脚上必定有电平或脉冲信号输出。 GATE 门控输入引脚 这是一根外部控制计数器工作的信号线,通常当GATA为低电平时,就禁止通道的计数单元计数。,8253控制字寄存器,控制字寄存器是一种只写寄存器,在对8253进行编程时,由CPU用输出指令向它写入控制字,来选定计数器通道,规定各计数器通道的工作方式,读写格式和数制。控制字的格式如下图所示。,8253的控制字格式,8253控制字说明1,SC1SC0通道选择位 由于8253内部有3个计数通道,需要有3个控制字寄存
9、器分别规定相应通道的工作方式,但这3个控制字寄存器只能使用同一个端口地址,在对8253进行初始化编程,设置控制字时,需由这两位来决定在向哪一个通道写入控制字。选择SC1SC000,01,10分别表示向8253的计数器通道02写入控制字。SC1SC0=11时无效。,8253控制字说明2,RL1RL0读写操作位 用来定义对选中通道中的计数器的读写操作方式。当CPU向8253的某个16位计数器装入计数初值,或从8253的16位计数器读入数据时,可以只读写它的低8位字节或高8位字节。RL1RL0组成4种编码,表示4种不同的读写操作方式 。,读/写操作字段的定义,RL1RL0=01,表示只读写低8位字节
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