微机接口与通讯

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1、接口与通讯技术 (第三章）武汉科技大学计算机学院第三章定时/计数技术n本章内容3.1 基本概念 3.2 可编程定时/计数器8253-5/8254-2 3.3 8253-5/8254-2的应用举例 本章要点3.1 基本概念n本节内容1 定时/计数 2 频率声音音乐 3 微机系统中的定时 4 定时方法章章内容提要内容提要1. 定时/计数 节节内容提要内容提要章章内容提要内容提要1）定时2）计数日时钟、实时钟、时间延迟3）定时与计数的关系2.频率声音音乐3.微机系统中的定时节节内容提要内容提要章章内容提要内容提要内部定时：计算机本身运行的时间基准或时 序关系；由计算机硬件决定，用户无法更改时序配合：

2、考虑外设与CPU连接时，以计算机 的时序关系为依据，以满足计算机的时序要求外部定时：外设实现某种功能时，本身所需 的时序关系4. 定时方法节节内容提要内容提要章章内容提要内容提要1）软件定时（短时延时）典型的延时程序：不占用CPU时间、定时准确、定时程序具有通用性不需增加硬件；浪费CPU资源、程序通用性差2）硬件定时（定时时间长）可编程定时/计数器或单稳延时电路MOVCX,n DELAY: LOOPDELAY3.2可编程定时/计数器8253-5/8254-2n本节内容1 外部特性与内部结构 2 计数初值 3 编程命令 4 工作方式及特点章章内容提要内容提要1 外部特性与内部结构章章内容提要内容

3、提要节节内容提要内容提要1）外部特性（24脚、双列直插、+5V供电）8253/8254主要特性：3个独立的、16位的、减1计数通道（T0T2）；每 个通道有自己的GATE、CLK、OUT；6种工作方式2）内部结构与CPU接口信号线各通道独立信号线8253与CPU接口的引脚（13）返回返回D0D7：数据信号线，8位/双向/三态CS：片选信号，低有效，高位地址译码产生RD：读信号，低有效，由CPU的IOR控制WR：写信号，低有效，由CPU的IOW控制A0A1：端口选择线，接收CPU的低位 地址，8253被选中时，选择内部端口A1A0选中端 口0 0T00 1T11 0T21 1控制口8253各通道

4、独立的信号线（9）返回返回GATE0GATE2：T0T2的门控信号，对计数过程进 行控制，具体作用视方式而定CLK0CLK2：T0T2的脉冲输入，允许计数时， 8253的Ti对CLKi输入的脉冲进行减1计数OUT0OUT2：T0T2的输出信号，Ti减为0，OUTi输 出有效，输出波形视方式而定8253的内部结构返回返回内部结构图各通道内部结构图数据总线缓冲器：8位/双向/三态；连接内、 外数据线计数通道：3个，结构相同读写控制逻辑：接收CPU的地址、读/写 信号，选中一个端口并确定传送方向读写操作控制命令寄存器： 只写，接收控制字，控制方式8253的内部结构图返回返回内部总线读/写逻辑数据总线

5、缓冲器D0D7A0A1 IOR IOW控制命令寄存器CS计数器2CLK2 GATE2 OUT2计数器1CLK1 GATE1 OUT1计数器0CLK0 GATE0 OUT08253的各通道内部结构图返回返回16位当前计数值锁存器16位减1计数器16位计数初值寄存器写入计数初值方式字送77H，计 数初值应为多少？?;写入方式字MOV DX,307H MOV AL,76H OUT DX,AL8253/8254的读操作返回返回读初值：直接读，按初始化时指定的长度和顺序读读取当前值的作用：求当前所计脉冲数如：上例中BX减去CX即为当前所计脉冲的个数读当前值：先锁存再读读的方法读的举例8253/8254读

6、举例返回返回读出上例中初值存入BX MOV DX,305H INAL,DX MOV BL,AL;读低字节读出上例中当前值存入CXMOV DX,307H MOV AL,40H OUT DX,AL ;锁存T1;读高字节INAL,DX MOV BH,AL;读低字节MOV DX,305H INAL,DX MOV CL,AL;读高字节INAL,DX MOV CH,AL4 工作方式及特点章章内容提要内容提要节节内容提要内容提要区分6种工作方式的标志 启动计数器的触发方式输出波形计数过程中门控信号的作用在计数过程中写入新初值的处理方式方式0方式1方式2方式3方式4方式5六种方式的比较1）0方式低电平输出，G

7、ATE信号上升沿继续计数返回返回触发方式：写入初值后，WR 触发输出波形：计数过程中为低电平，减为0变高， 并结束计数过程中GATE作用：1，允许；0，禁止； ，暂停， ，继续计数过程中写入新初值：马上按新初值开始计数方式0图示8253/8254方式0图示返回返回CLKN=5WR OUT543210GATE=1WRN=5OUTGATE543333210WRN=5N=654654321OUT0GATE=12）1方式低电平输出，GATE信号上升沿重新计数返回返回方式1图示触发方式：写入初值后，GATE 触发输出波形：计数过程中为低电平，减为0变高， 并结束计数过程中GATE作用：1，0， ， 不影

8、响； ，启动或重新启动计数过程中写入新初值：由GATE 启动新过程8253/8254方式1图示返回返回CLK WROUTN=5 GATE543210543210WR N=5OUTGATE543543210WRN=3N=423100432OUT1GATE3）2方式周期性负脉冲输出返回返回方式2图示触发方式：写入初值后，WR 触发 输出波形：计数过程中为高电平，减为1时变低 ，维持1个时钟周期，再次变高并重新装入计数初 值，重复计数过程计数过程中写入新初值：计数器回零， 输出完负脉冲后，再开始新过程GATE作用：1，允许；0，禁止； ，停 止， ，重新开始方式2、3 的特殊性方式2、3的特殊性返回

9、返回方式2：高低电平比为N-1:1具有自动重新装载计数初值的功能每当减1计数 器的值减为0，就将初值寄存器的内容重新装入 减1计数器，重新开始计数，输出重复波形方式2、3周期：N*TCLK方式3：N为偶数时，高低电平比为1:1（方波）； N为奇数时，高低电平比为 （近似方波）8253/8254方式2图示返回返回CLK WR OUTN=55432105 432105 432105GATE1WRN=5OUTGATE5432105435 432105WRN=5N=454210321OUT0GATE=1344 3214 0324）3方式周期性方波输出返回返回方式3图示触发方式：写入初值后，WR 触发G

10、ATE作用：1，允许；0，禁止； ， 停止， ，重新开始 计数过程中写入新初值：计数器回零， 输出完整的方波后，再开始新过程（自动重新装载计数初值）输出波形：占空比为1:1或近似1:1的方波。初值 为偶数时，前半周为高电平，后半周为低电平；初 值为奇数时，前 个脉冲为高电平方式2、3 的特殊性8253/8254方式3图示返回返回CLKWR OUTN=55432105 43210 05 432105GATE1WRN=44310321OUT0GATE=1244 3214 03215）4方式单次负脉冲输出，软件触发返回返回方式4图示触发方式：写入初值后，WR 触发输出波形：方式设定后输出为高电平，并

11、维持， 减为0时变低，维持1个时钟周期，再次变高并结束计数过程中写入新初值：待原过程 结束并输出完负脉冲后开始新过程GATE作用：1，允许；0，禁止； ，停止， ，重新开始8253/8254方式4图示返回返回CLK WR OUTN=5543210GATE=1WRN=5OUTGATE54543210WRN=3N=43204321OUT0GATE=1 16）5方式单次负脉冲输出（硬件触发）返回返回方式5图示触发方式：写入初值后，GATE 触发输出波形：计数过程中为高，结束时输 出宽度为1个时钟周期的负脉冲并结束计数过程中GATE作用：1，0， ，不影响； ，启动或重新启动计数过程中写入新初值：GA

12、TE 启动新过程触发方式同方式1 输出波形同方式48253/8254方式5图示返回返回WROUTN=5GATE543210543210WRN=5OUTGATE543543210WRN=3N=423100432OUT1GATECLK7）6种方式的比较返回返回6种方式比较的表格触发方式：输出波形：方式1和方式5为硬件触发； 其余为软件触发方式2和方式3输出重复波形 其余为单次波形 方式0、1基本相同 方式4、5相同6种方式比较的表格返回返回方式GATE引脚输入状态所起的作用输出波形高电 平低电 平下降沿上升沿0允许禁止暂停继续计数过程中为低,计数值减为0时,变高 (单次)1不影响 不影响 不影响开

13、始或重 新开始宽度为n个CLK的低电平（单次）2允许禁止停止重新开始周期为n个CLK，宽度为1个CLK的负脉冲 （重复波形）3允许禁止停止重新开始周期为n个CLK的方波（重复波形）4允许禁止停止重新开始减为0时输出宽度为1个CLK的负脉冲(单次)5不影响 不影响 不影响开始或重 新开始减为0时输出宽度为1个CLK的负脉冲(单次)3.3 8253-5/8254-2的应用举例n本节内容1 日时钟 2 稳定定时 3 发声器 4 补充应用举例章章内容提要内容提要1. 日时钟节节内容提要内容提要章章内容提要内容提要1）要求 设计一个计一天时间的日计时器日时钟 2）分析3）设计 硬件设计 软件设计新计时单

14、位的建立 统计计时单位的计数单元新计时单位的建立返回返回周期为 （计时单位）方法：利用8253的T0对系统提供的时钟定时 采用方式3，初值取0 OUT0输出方波 的频率为24小时包含新计时单位的个数：统计计时单位的计数单元返回返回思路：在BIOS数据区设置两个字单元 TIMER_LO(40H:6CH)和TIMER_HI(40H:6EH) 用T0输出的方波产生中断，在服务程序中 对双字单元加1，若TIMER_HI0018H且 TIMER_LO00B0H，说明已计满24小时， 双字单元清0，再开始第二天的计时日时钟硬件设计返回返回主要由T/C(8253/8254)和中断控制器8259A构成 825

15、4+5VGATE0OUT0CLK0DQ QCPPCLK2.3863632MHz状态000总线控制器S0S1S28259A IR0 INTD07INTAT=54.9msIRQ0中断号8CPU INTR D07S0S1S2日时钟运行硬件原理日时钟软件设计返回返回主要功能双字单元加1软驱马达关闭时间控制调用定时报时中断1CH中断服务程序框图开中断保护现场双字单元加1到24小时？TIMER_OFL=1 双字单元清0关闭软驱马达计数值减1减为0？马达状态清0 关闭马达调用定时报时中断1CH发EOI命令恢复现场中断返回YNYN2. 稳定定时节节内容提要内容提要章章内容提要内容提要1）要求 实现5秒钟的稳定

16、定时（不依赖于机器速度） 2）分析3）设计（只涉及软件）思路软中断 INT 1AH的0号功能日时钟的计时单位是稳定的，双字单 元的内容若增加了91，就说明5s到了读取日时钟双字单元的内容 TIMER_HICX；TIMER_LODX稳定定时软件设计返回返回缺点：占 用CPU时间MOVAH,0 INT1AH ADDDX,91 MOVBX,DX DLY:MOV AH,0 INT1AH CMPDX,BX JNZDLY ;5秒钟到限1小 时之 内3. 发声器节节内容提要内容提要章章内容提要内容提要1）要求2）分析 3）设计利用8253发600Hz的声音，按任意键开 始发声，长/短音交替，按ESC键停止 8