第9章 8253芯片介紹

1、 定時(shí)與計(jì)數(shù)技術(shù)及應(yīng)用定時(shí)與計(jì)數(shù)技術(shù)及應(yīng)用 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 8253 了解定時(shí)了解定時(shí)/ /計(jì)數(shù)技術(shù)的應(yīng)用情況計(jì)數(shù)技術(shù)的應(yīng)用情況 掌握掌握8253的連接與編程的連接與編程 熟習(xí)熟習(xí)8253的工作方式的工作方式9.1 定時(shí)與計(jì)數(shù)定時(shí)與計(jì)數(shù) 1. 軟件定時(shí)軟件定時(shí) 2.2.不可編程的硬件定時(shí)不可編程的硬件定時(shí) 這種方法采用數(shù)字電路中的分頻器將這種方法采用數(shù)字電路中的分頻器將系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸l產(chǎn)生需要的定時(shí)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸l產(chǎn)生需要的定時(shí)信號；也可以采用單穩(wěn)電路或簡易定時(shí)電信號；也可以采用單穩(wěn)電路或簡易定時(shí)電路（如常用的路（如常用的555555定時(shí)器）由外接定時(shí)器）由外接RCRC電路

2、電路控制定時(shí)時(shí)間。但是，這種定時(shí)電路在硬控制定時(shí)時(shí)間。但是，這種定時(shí)電路在硬件接好后，定時(shí)范圍不易由程序來改變和件接好后，定時(shí)范圍不易由程序來改變和控制，使用不甚方便，而且定時(shí)精度也不控制，使用不甚方便，而且定時(shí)精度也不高。高。 3.3.可編程的定時(shí)可編程的定時(shí) 9.2 Intel 8253可編程定時(shí)器可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器一、一、8253的基本功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基本功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)1. 8253 1. 8253 PITPIT的基本功能的基本功能2. 82532. 8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖9.1 8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 決定三個(gè)計(jì)數(shù)器和控制字寄存器中哪一個(gè)能進(jìn)行工決定三個(gè)計(jì)數(shù)器和控制

3、字寄存器中哪一個(gè)能進(jìn)行工作，并控制內(nèi)部總線上數(shù)據(jù)傳送的方向。作，并控制內(nèi)部總線上數(shù)據(jù)傳送的方向。 接收從接收從CPU來的控制字，并由控制字的來的控制字，并由控制字的D7、D6位的位的編碼決定該控制字寫入哪個(gè)計(jì)數(shù)器的控制寄存器，控制編碼決定該控制字寫入哪個(gè)計(jì)數(shù)器的控制寄存器，控制寄存器只能寫入，不能讀出。寄存器只能寫入，不能讀出。 當(dāng)當(dāng)8253用作計(jì)數(shù)器時(shí)，加在用作計(jì)數(shù)器時(shí)，加在CLK引腳上脈沖的間隔引腳上脈沖的間隔可以是不相等的；當(dāng)它用作定時(shí)器時(shí)，則在可以是不相等的；當(dāng)它用作定時(shí)器時(shí)，則在CLK引腳應(yīng)引腳應(yīng)輸入精確的時(shí)鐘脈沖，輸入精確的時(shí)鐘脈沖，8253所能實(shí)現(xiàn)的定時(shí)時(shí)間，取決所能實(shí)現(xiàn)的定時(shí)時(shí)

4、間，取決于計(jì)數(shù)脈沖的頻率和計(jì)數(shù)器的初值，即：定時(shí)時(shí)間于計(jì)數(shù)脈沖的頻率和計(jì)數(shù)器的初值，即：定時(shí)時(shí)間=時(shí)時(shí)鐘脈鐘脈沖沖周期周期Tc預(yù)置的計(jì)數(shù)初值預(yù)置的計(jì)數(shù)初值n。 對對8253來講，外部輸入到來講，外部輸入到CLK引腳上的時(shí)鐘脈沖引腳上的時(shí)鐘脈沖頻率不能大于頻率不能大于2.6MHZ，否則需分頻后才能送到否則需分頻后才能送到CLK端。端。 圖9.2 計(jì)數(shù)器內(nèi)部邏輯圖控制單元初值寄存器減1計(jì)數(shù)器輸出鎖存器內(nèi) 部 總 線CLKGATEOUT控制單元初值寄存器減1計(jì)數(shù)器輸出鎖存器內(nèi) 部 總 線CLK二、二、8253的引腳信號的引腳信號圖9.3 8253PIT管腳圖8 7 6 5 4 3 2 122 23

5、2019 21911 1015 14 13 18 16 17CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2D0D1D2D3 D4 D5 D6D7 A1A0VCCGNDWRRDCS圖8-38253的引腳信號24 128 7 6 5 4 3 2 122 23 2019 21911 1015 14 13 18 16 17CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2D0D1D2D3 D4 D5 D6D7 A1A0VCCGNDWRRDCS圖8-38253的引腳信號24 121. 1. 與與CPU的接口信號的接口信號0 0 1 1 0 0

6、1 1 2. 2. 與與外部設(shè)備外部設(shè)備的接口信號的接口信號三、三、8253的工作方式的工作方式1. 方式方式0計(jì)數(shù)結(jié)束中斷方式計(jì)數(shù)結(jié)束中斷方式 (Interrupt on Terminal Count)軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入初值后軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入初值后OUT端變低電平，計(jì)數(shù)結(jié)束端變低電平，計(jì)數(shù)結(jié)束OUT輸出高電平。輸出高電平。CW = 10LSB = 4WRCLKGATEOUT43210FFa. 方式0 正常計(jì)數(shù)CW = 10LSB = 4WRCLKGATEOUT43210FFa. 方式0 正常計(jì)數(shù)CW = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT322210FFCW

7、 = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT322210FFCW = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT32121FF0C. 方式0 計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值LSB = 2CW = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT32121FF0C. 方式0 計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值LSB = 22. 方式方式1 可編程的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可編程的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (Programmable One Short)硬件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入初值后硬件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入初值后OUT端變高電平，端變高電平，計(jì)數(shù)開始計(jì)數(shù)開始OUT端變?yōu)榈碗娖?，?jì)數(shù)結(jié)束后又變高。端變?yōu)榈碗娖?，?jì)數(shù)結(jié)束后又變高。 LSB

8、 = 3WRCLKGATEOUT3210FF32CW = 12LSB = 3WRCLKGATEOUT3210FF32CW = 12LSB = 3WRCLK321321CW = 12 0GATEOUTLSB = 2WRCLKGATEOUT4210FF3FECW = 12LSB=4LSB = 2WRCLKGATEOUT4210FF3FECW = 12LSB=43. 方式方式2 比率發(fā)生器、分頻器比率發(fā)生器、分頻器 (Rate Generator)軟、硬件啟動(dòng)，軟、硬件啟動(dòng)，自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入初值后裝入初值后OUT端變高端變高電平，計(jì)數(shù)到最后一個(gè)電平，計(jì)數(shù)到最后一個(gè)CLK時(shí)時(shí)OUT輸出

9、負(fù)脈沖，并連續(xù)輸出負(fù)脈沖，并連續(xù)重復(fù)此過程。重復(fù)此過程。CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT3213213a. 方式2 正常計(jì)數(shù)CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT3213213a. 方式2 正常計(jì)數(shù)1CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT322323b. 方式2 GATE信號的作用1CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT322323b. 方式2 GATE信號的作用4CW = 14LSB =5 WRCLKGATEOUT3214534CW = 14LSB = 4 LSB =5 WRCLKGATEOUT3214534. 方式方式3 方波發(fā)

10、生器方波發(fā)生器 (Square Wave Generator)軟、硬件啟動(dòng)，軟、硬件啟動(dòng)，自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入初值后裝入初值后OUT端變端變高電平，然后高電平，然后OUT連續(xù)輸出對稱方波：連續(xù)輸出對稱方波：32143CW = 16LSB = 4WRCLKGATEOUT42143a. 方式3 計(jì)數(shù)值為偶數(shù)時(shí)的波形32143CW = 16LSB = 4WRCLKGATEOUT42143a. 方式3 計(jì)數(shù)值為偶數(shù)時(shí)的波形3215CW = 16LSB = 5WRCLKGATEOUT214354b. 方式3 計(jì)數(shù)值為奇數(shù)時(shí)的波形3215CW = 16LSB = 5WRCLKGATEOUT21

11、4354b. 方式3 計(jì)數(shù)值為奇數(shù)時(shí)的波形2144CW = 16LSB = 4WRCLKGATEOUT214343c.方式3 GATE信號的作用2144CW = 16LSB = 4WRCLKGATEOUT214343c.方式3 GATE信號的作用5 4 3 2 1 4 3CW = 16LSB = 5WRCLKGATEOUTLSB = 4d. 方式3 計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值5 4 3 2 1 4 3CW = 16LSB = 5WRCLKGATEOUTLSB = 4d. 方式3 計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值5. 方式方式4 軟件觸發(fā)選通方式軟件觸發(fā)選通方式 (Software Triggered Strob

12、e)軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入初值后輸出端變軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入初值后輸出端變高電平，計(jì)數(shù)結(jié)束輸出一個(gè)高電平，計(jì)數(shù)結(jié)束輸出一個(gè)CLK寬度的負(fù)脈沖寬度的負(fù)脈沖CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT3210FFa. 方式4 正常計(jì)數(shù)CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT3210FFa. 方式4 正常計(jì)數(shù)CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT333210FFb. 方式4 GTAE信號的作用CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT333210FFb. 方式4 GTAE信號的作用CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT321

13、210FFc. 方式4 計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值LSB = 2CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT321210FFc. 方式4 計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值LSB = 26. 方式方式5 硬件觸發(fā)選通方式硬件觸發(fā)選通方式 (Hardware Triggered Strobe)硬件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。硬件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。OUT端波形與方式端波形與方式4相同相同OUTLSB = 3WRCLKGATECW = 1A 3 2 1 0 FF 3OUTb. 方式5 時(shí)GATE信號的作用LSB = 3WRCLKGATECW = 1A3 2 3 2 1 0 FFOUTb. 方式5 時(shí)GATE信號的

14、作用LSB = 3WRCLKGATECW = 1A3 2 3 2 1 0 FFc. 方式5 時(shí)計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值3 2 1 0 FF FF 4 3CW = 1ALSB = 3WRCLKGATEOUTLSB = 4c. 方式5 時(shí)計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值3 2 1 0 FF FF 4 3CW = 1ALSB = 3WRCLKGATEOUTLSB = 4四、四、8253的控制字與初始化編程的控制字與初始化編程1. 82531. 8253的控制字的控制字 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0計(jì)數(shù)器 讀/寫格式 工作方式 數(shù)制0 二進(jìn)制 1 二 十進(jìn)制（BCD）000 方式0 001 方式1

15、10方式2 11方式3 100 方式4 101 方式500 計(jì)數(shù)器鎖存命令 10 只讀/寫高8位 01 只讀/寫低8位 11 首先寫低8位 然后寫高8位00 選擇計(jì)數(shù)器0 01選擇計(jì)數(shù)器1 10選擇計(jì)數(shù)器2 11非法選擇圖圖9.10 8253控制字格式控制字格式2. 82532. 8253的初始化編程的初始化編程 初始化程序流程寫控制字寫控制字寫計(jì)數(shù)值低寫計(jì)數(shù)值低8位位寫計(jì)數(shù)值高寫計(jì)數(shù)值高8位位*非必須非必須寫入順序：寫入順序： 可按計(jì)數(shù)器分別寫可按計(jì)數(shù)器分別寫入控制字和初值。入控制字和初值。 也可先寫所有計(jì)數(shù)也可先寫所有計(jì)數(shù)器控制字，再寫入器控制字，再寫入它們的初值它們的初值 例如，在某微機(jī)

16、系統(tǒng)中，例如，在某微機(jī)系統(tǒng)中，8253的的3個(gè)計(jì)數(shù)器的端口地址個(gè)計(jì)數(shù)器的端口地址分別為分別為3F0H、3F2H和和3F4H，控制字寄存器的端口地址為控制字寄存器的端口地址為3F6H，要求要求8253的通道的通道0工作于方式工作于方式3，BCD計(jì)數(shù)，并已知計(jì)數(shù)，并已知對它寫入的計(jì)數(shù)初值對它寫入的計(jì)數(shù)初值n=1234（十進(jìn)制數(shù)），則初始化程序?yàn)椋菏M(jìn)制數(shù)），則初始化程序?yàn)椋?MOVAL， 00110111B；控制字：選擇通道；控制字：選擇通道0，先讀，先讀/寫低字節(jié)，寫低字節(jié)，； 后高字節(jié)，方式后高字節(jié)，方式3，BCD計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)MOVDX， 3F6H；指向控制口；指向控制口OUTDX， AL；送控制

17、字；送控制字MOVAL， 34H；計(jì)數(shù)值低字節(jié)；計(jì)數(shù)值低字節(jié),代表代表0011 0100 BCDMOVDX， 3F0H；指向計(jì)數(shù)器；指向計(jì)數(shù)器0端口端口OUTDX， AL；先寫入低字節(jié)；先寫入低字節(jié)MOVAL， 12H；計(jì)數(shù)值高字節(jié)；計(jì)數(shù)值高字節(jié),代表代表0001 010 BCDOUTDX， AL；后寫入高字節(jié)；后寫入高字節(jié)五、應(yīng)用舉例五、應(yīng)用舉例1. 82531. 8253定時(shí)功能的應(yīng)用定時(shí)功能的應(yīng)用 中斷請求信號CPU總線OUT0圖9.11 8253用于定時(shí)中斷 由于系統(tǒng)每隔由于系統(tǒng)每隔100ms定時(shí)中斷一次，則采樣頻率定時(shí)中斷一次，則采樣頻率為為10Hz，可選用方式可選用方式2來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)8253定時(shí)器工作在定時(shí)器工作在方式方式2時(shí)，在寫入控制字與計(jì)數(shù)初值后，定時(shí)器就啟時(shí)，在寫入控制字與計(jì)數(shù)初值后，定時(shí)器就啟動(dòng)工作，每到動(dòng)工作，每到100ms時(shí)間，即計(jì)數(shù)器減到時(shí)間，即計(jì)數(shù)器減到1時(shí)，輸出時(shí)，輸出端端OUT0輸出一個(gè)輸出一個(gè)CLK周期的低電平，向周期的低電平，向CPU申請中申請中斷，斷，CPU在中斷服務(wù)程序中完成數(shù)據(jù)采集，同時(shí)按在中斷服務(wù)程序中完成數(shù)據(jù)采集，同時(shí)按原設(shè)定值重新開始計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)