计算机可编程接口芯片及应用课件

《计算机可编程接口芯片及应用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机可编程接口芯片及应用课件（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2013年4月24日,计算机最新可编程接口芯片及应用,主要内容,7.1可编程定时/计数器8253 7.2串行接口芯片8251a及其应用 7.3并行接口芯片8255a及应用 7.4d/a、a/d转换接口,2013年4月24日,概述,微机与外设交换信息, 都必须通过接口电路来实现。随着大规模集成电路技术的发展，现已生产了各种各样通用的可编程接口芯片，不同系列的微处理器都有其标准化、系列化的接口芯片可供选用。因此，学会典型通用接口芯片的工作原理和使用方法，是掌握微机接口技术的重要基础。本章主要介绍Intel系列的8255a、8250、8253、8259a等几种典型通用的接口芯片。,2013年4月24

2、日,7.1可编程定时/计数器8253,7.1.1 8253的结构 7.1.28253的工作方式与初始化 7.1.38253在PC机上的应用,2013年4月24日,7.1.1 8253的结构,一、定时技术 1）软件产生定时 利用CPU执行某一指令需要一定机器周期的原理，在软件编程时循环执行一段指令，从而产生累积的定时， 2）硬件产生定时 利用硬件计数器构成，计数脉冲触发硬件计数器计数，如果计数脉冲的周期固定，则计数同时产生定时。 3）软硬件结合,2013年4月24日,二、8253内部结构,图7-1 8253内部结构,2013年4月24日,1、数据总线缓冲器 8253与CPU之间的数据接口，它由8

3、位双向三态缓冲存储器构成，是CPU与8253之间交换信息的必经之路。 2、读/写控制逻辑 读写控制分别连接系统的IOR#和IOW#，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。 3.控制字寄存器 在8253初始化编程时，由CPU写入控制字，以决定计数器的工作方式。此寄存器只能写入，不能读出。 4、计数通道0#、1#、2#: 8253有3个独立的，结构相同的计数器/定时通道，每一个通道饱含一个16位的计数寄存器，用以存放计数初始值，一个16位的减法计数器和一个16位的锁存器,2013年4月24日,三、8253外部引脚,数据总

4、线D7D0： 片选线 读信号 写信号 地址线A1A0 计数时钟信号CLKi 计数器门控选信号GATEi 计数器输出信号OUTi VCC及GND：,2013年4月24日,（1）数据总线D7D0：三态输入/输出线。用于将8253与系统数据总线相连，是8253与CPU接口数据线，供CPU向8253进行读写数据、传送命令和状态信息。 （2）片选线CS：为输入信号，低电平有效。当为低电平时，CPU选中8253，可以向8253进行读/写；当为高电平时，CPU未选中8253。由CPU输出的地址码经译码产生。 （3）读信号RD：输入引脚，低电平有效。由CPU发出，用于对8253进行读操作。 （4）写信号WR：

5、输入引脚，低电平有效。由CPU发出，用于对8253进行写操作。 （5）地址线A1A0：这两根线接到系统地址总线的A1A0上，当8253被选中时，A1A0用来选择8253内部寄存器，以便对其进行读写操作。具体的控制关系如表7-2所示。,2013年4月24日,当8253被选中时，A1A0用来选择8253内部寄存器，以便对其进行读写操作。,2013年4月24日,7.1.28253的工作方式与初始化,一、8253的控制字,2013年4月24日,二8253的初始化编程 要使用8253，必须首先进行初始化编程，初始化编程包括设置通道控制字和送通道计数初值两个方面，控制字写入8253的控制字寄存器，而初始值

6、则写入相应通道的计数寄存器中。 初始化编程包括如下步骤： (1) 写入通道控制字，规定通道的工作方式 (2) 写入计数值，若规定只写低8位，则高8位自动置0，若规定只写高8位，则低8位自动置0。若为16位计数值则分两次写入，先写低8位，后写高8位。D0：用于确定计数数制，“0”，二进制；“1”，BCD码,2013年4月24日,【例7.1.1】 设8253的端口地址为：04H0AH，要使计数器1工作在方式0，仅用8位二进制计数，计数值为128，进行初始化编程。 控制字为：01010000B=50H 初始化程序： MOV AL，50H OUT 0AH，AL MOV AL，80H OUT 06H，A

7、L,2013年4月24日,【例7.1.3】读取8253通道中的计数值 分析： 8253可用控制命令来读取相应通道的计数值，由于计数值是16位的，而读取的瞬时值，要分两次读取，所以在读取计数值之前，要用锁存命令，将相应通道的计数值锁存在锁存器中，然后分两次读入，先读低字节，后读高字节。 当控制字中，D5、D4=00时，控制字的作用是将相应通道的计数值锁存的命令，锁存计数值在读取完成之后，自动解锁。 如要读通道1的16位计数器，编程如下：地址F8HFEH。 MOV AL，40H； OUT 0FEH，AL ；锁存计数值 IN AL，0FAH MOV CL，AL；低八位 IN AL，0FAH； MOV

8、 CH，AL；高八位,2013年4月24日,三、8253的工作方式,方式0计数结束产生中断 方式1可重触发的单稳触发器 方式2分频器 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,2013年4月24日,8.4.2,方式0 计数结束产生中断,2013年4月24日, 计数器只计一遍，当计数到0时，不重新开始计数保持为高，直到输入一新的计数值，OUT才变低，开始新的计数； 计数值是在写计数值命令后经过一个输入脉冲，才装入计数器的，下一个脉冲开始计数，因此，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GA

9、TE1时，继续计数； 在计数过程中可以改变计数值，且这种改变是立即有效的，分成两种情况：若是8位计数，则写入新值后的下一个脉冲按新值计数；若是16位计数，则在写入第一个字节后，停止计数，写入第二个字节后的下一个脉冲按新值计数。,主要特点：,2013年4月24日,方式1可重触发的单稳触发器,所谓的单稳是指这样的电路，它有两种状态，但只能稳定在一种状态，在一定的外界作用下，它能从这一种状态进入到另一种状态，但经过一定的时间后，又自动恢复到原来的状态。这个时间参数一般是由外加电阻、电容的值决定的，8253的方式1就是模拟单稳电路，其处于非稳态的时间可通过程序进行设置。 一旦8253的某计数器被设置成

10、方式1后，其OUT变为高电平，装入初始值后，仍保持高电平，等待门控上升沿的到来。门控为高电平后的第一个CLK下降沿时OUT变为低电平，初始值又被重新装入一次，并开始计数，每来一个计数脉冲，计数器的值减1。当减到0时OUT变为高电平。此后门控的上升沿可再次启动此过程。如图7-5所示。,2013年4月24日, 输出OUT的宽度为计数初值的单脉冲； 输出受门控信号GATE的控制，分三种情况： 计数到0后，再来GATE脉冲，则重新开始计数，OUT变低； 在计数过程中来GATE脉冲，则从下一CLK脉冲开始重新计数，OUT保持为低； 改变计数值后，只有当GATE脉冲启动后，才按新值计数，否则原计数过程不受

11、影响，仍继续进行，即新值的改变是从下一个GATE开始的。 计数值是多次有效的，每来一个GATE脉冲，就自动装入计数值开始从头计数，因此在初始化时，计数值写入一次即可。,方式1特点：,2013年4月24日,方式2分频脉冲发生器,方式2用来对输入脉冲(即计数脉冲CLK)N分频(N为预置的初值)，在输出信号周期中低电平的时间为一个CLK周期。 设置此方式后，OUT变高电平，装入初值后便自动开始计数，减到1时OUT变低电平。 经过一个CLK周期，OUT恢复高电平，且计数器又自动装入初值，重新开始计数。如此循环下去。如图7-6所示是工作在方式2的示意图。在上述过程中GATE应一直保持高电平。 若GATE

12、变低电平将禁止计数，并使输出为高电平。在GATE再次变高电平时，计数器将重新装入预置的初值，并开始计数。,2013年4月24日, 通道可以连续工作； 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；（注意：该方式与方式0不同，方式0是继续计数） 重新设置新的计数值即在计数过程中改变计数值，则新的计数值是下次有效的，同方式1。从头计数，因此在初始化时，计数值写入一次即可。,方式2特点：,2013年4月24日,方式3方波发生器,2013年4月24日, 通道可以连续工作； 关于计数值的奇偶，若为偶数，则输出标准方波，高低电平各为N/2个；若为奇数，则在装入计数值后的下一个C

13、LK使其装入，然后减1计数，（N1）/2，OUT改变状态，再减至0，OUT又改变状态，重新装入计数值循环此过程，因此，在这种情况下，输出有（N1）/2个CLK个高电平，（N1）/2个CLK个低电平； GATE信号能使计数过程重新开始，当GATE0时，停止计数，当GATE变高后，计数器重新装入初值开始计数，尤其是当GATE0时，若OUT此时为低，则立即变高，其它动作同上； 在计数期间改变计数值不影响现行的计数过程，一般情况下，新的计数值是在现行半周结束后才装入计数器。但若中间遇到有GATE脉冲，则在此脉冲后即装入新值开始计数。,方式3特点：,2013年4月24日,方式4软件触发选通,2013年4

14、月24日,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）； GATE0时，禁止计数，GATE1时，恢复继续计数； 在计数过程中重新装入新的计数值，则该值是立即有效的（若为16位计数值，则装入第一个字节时停止计数，装入第二个字节后开始按新值计数）。,方式4特点：,2013年4月24日,方式5硬件触发选通,2013年4月24日, 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才一个负脉冲； 若在计数过程中又来一个GATE脉冲，则重新装入初值开始计数，输出不变，即计数值多次有效； 若在计数过程中修改计数值，则该计数值在下一个GATE脉冲后装入开始按此

15、值计数。,方式5特点：,2013年4月24日,(1) 方式2、4、5的输出波形是相同的，都是宽度为一个CLK周期的负脉冲，但方式2连续工作，方式4由软件触发启动，方式5由硬件触发启动。 (2) 方式5与方式1工作过程相同，但输出波形不同，方式1输出的是宽度为N个CLK脉冲的低电平有效的脉冲（计数过程中输出为低），而方式5输出的为宽度为一个CLK脉冲的负脉冲（计数过程中输出为高）。 (3) 输出端OUT的初始状态，方式0在写入方式字后输出为低，其余方式，写入控制字后，输出均变未能高。 (4) 任一种方式，均是在写入计数初值之后，才能开始计数，方式0、2、3、4都是在写入计数初值之后，开始计数的，

16、而方式1和方式5需要外部触发启动，才开始计数。,6种方式特点的总结：,2013年4月24日,(5) 6种工作方式中，只有方式2和方式3是连续计数，其它方式都是一次计数，要继续工作需要重新启动，方式0、4由软件启动，方式1、5由硬件启动。 (6) 门控信号的作用；通过门控信号GATE，可以干预8253某一通道的计数过程，在不同的工作方式下，门控信号起作用的方式也不一样，其中0、2、3、4是电平起作用，1、2、3、5是上升沿起作用，方式2、3对电平上升沿都可以起作用。 (7) 在计数过程中改变计数值，它们的作用有所不同。 (8) 计数到0后计数器的状态，方式0、1、4、5继续倒计数，变为FF、FE，而方式2、3、，则自动装入计数初值继续计数。,2013年4月24日,7.1.38253在PC机上的应用,1、8253与 CPU的连接,2013年4月24日,2、编程举例 【例7.1.5】CPU为8086，用8253的C