8微机原理及应用定时计数器8253.pdfVIP

第 19 讲 §8.5 可编程定时/计数控制器 8253 一、概述 1、定时信号的作用： ★ 在微型计算机其应用系统中经常要用到定时信号，以进行准确地定时、延时 和计数控制。 ★ 例如， 在许多微型计算机中动态存储器的刷新定时，要产生实时时钟信号以 实现计数功能，对外部事件进行计数及统计外部事件发生的次数，系统日历 时钟的计时以及喇叭的声源，都是用定时来产生的。 ★ 又比如在计算机实时控制与处理系统中计算机主机需要每隔一定的时间就对 处理对象进行采样，再对获得的数据进行处理，也要用到定时信号。 2、软件定时的特点： ★ 软件定时方法简单、灵活，不需要增加硬件电路，但这种方法的缺点是降低 了 CPU 的工作效率，在定时循环时间内，CPU 一直被占用，定时时间越长， 占用 CPU 时间就越长，效率就越低，浪费 CPU 的资源。 ★ 因此，软件定方法常用于定时时间短、重复调用次数少的场合，如键盘操作 的消抖动延时。 ★ 另外，在设计延时程序时，指令的选取，执行时间的计算都是较麻烦的事， 选择不好，会影响延时精度，这也是软件定时的不足之处。尽管如此，软件 定时在实际中还是经常使用的。 3、不可编程硬件定时特点： ★ 不占用 CPU 的时间，而且硬件电路简单，价格便宜，但这种方式一旦电路硬 件确定并连接好后，其定时时间和范围也就确定了，不能改变和控制，而且 精度也不高。 4、可编程硬件定时方式特点： ★ 不占用 CPU 的时间，提高了CPU 的工作效率，它的定时时间和范围完全由 软件来确定和改变，使用灵活方便，而且定时精度高。 二、可编程定时/计数器 8253 ★ Intel 8253 主要有以下特点： (1) 8253 具有 3 个独立的 16 位计数器； (2) 可按二进制或十进制（BCD）计数； (3) 可由程序设置 6 种不同的工作方式； (4) 计数时钟频率（CLK ）为2MHz。 三、8253 芯片的内部结构 1、数据总线缓冲器 ★ 数据总线缓冲器与系统总线连接； ★ 8 位引脚 D7～D0 ，双向，与 CPU 交换信息的通道。 ★ CPU 读/写 8253 的所有数据都经过这个缓冲器。 ★ CPU 用输出指令向 8253 写入方式控制字至控制寄存器，或写入计数值至某 个计数器，都是经数据总线缓冲器和 8253 内部总线传送的。 ★ CPU 用输入指令读某个计数器时，指定计数器的现行计数值经内部总线和缓 冲器传送到系统数据总线上，读入 CPU 。 2、读/写控制逻辑 ★ 读／写控制分别连接系统的IOR 和IOW ， 由CPU 控制 8253 的内部通道。 ★ 接收 CPU 送入的读／写控制信号， 并完成对芯片内部各功能部件的控制功 能， 因此， 它实际上是 8253 芯片内部的控制器。 ★ A1A0 端口选择信号，由 CPU 输入。 ★ 8253 内部有3 个独立的通道和一个控制字寄存器，它们构成 8253 芯片的 4 个端口， ★ 当 无效，8253 的数据线处于高阻状态； ★ 当 有效， 和 A1 、A0 、 、 组合，对 3 个计数通道、控制字 寄存器进行读/写操作，见下表。 ★ 注意点：CPU 对控制字寄存器只能写，不能读； ★ CPU 对计数通道写的是计数初值，读的是当前计数值。 3、控制字寄存器 ★ 8253 初始化编程时，CPU 写控制字到控制字寄存器，以选择计数通道及相 应的工作方式。 ★ 当 =0 且 A 1A0=11 时，该寄存接收来自 CPU 写入 8253 的方式控制字。 控制字控制指定计数器的工作方式，选择二进制或二—十进制计数，规定读/ 写的具体方法。 ★ 控制字寄存器只能写入，其内容不能读出。 4、计数器 0、计数器 1、计数器 2 ★ 8253 内部包括3 个功能完全相同和操作完全独立的计数通道； ★ 每个计数通道由 16 位减法计数器、16 位计数初值寄存器和 16 位计数值锁 存器组成。 ★ 初始化时，向计数通道装入的计数初值，先送到计数初值寄存器中保存，然 后送到减法计数器。 ★ 每个通道可进行二进制或十进制 （BCD 码）计数。 ★ 计数器启动后，减法计数器对 CLK 的下降沿进行减 1 计数，在未锁定时把结 果送入 16 位计数值锁存器中。 ★ 当计数值减到