常用可编程接口芯片1定时器

《常用可编程接口芯片1定时器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常用可编程接口芯片1定时器（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第 8 章 常用接口技术,8.1 定时控制接口 8.2 并行接口 8.3 异步串行通信接口 8.4 模拟接口,8.1 定时控制接口,定时控制具有极为重要的作用 微机控制系统中常需要定时中断、定时检测、定时扫描等 实时操作系统和多任务操作系统中要定时进行进程调度 PC机的日时钟计时、DRAM刷新定时和扬声器音调控制都采用了定时控制技术 可编程定时器芯片 软硬件相结合、方便灵活的定时电路 软件延时方法 处理器执行延时子程序,8.1.1 定时器8253/8254,定时器（计数器）：由数字电路中的计数电路构成，记录输入脉冲的个数 脉冲信号具有一定随机性，往往通过脉冲的个数可以获知外设的状态变化次数（计

2、数） 脉冲信号的周期固定(使用高精度晶振产生脉冲信号)，个数乘以周期就是时间间隔（定时） Intel 8253/8254可编程间隔定时器 3个独立的16位计数器通道 每个计数器有6种工作方式,1. 内部结构和引脚,与计算机系统总线的接口 3个相互独立的计数器通道,结构完全相同 计数器0 计数器1 计数器2,每个计数器通道 16位减法计数器 16位预置寄存器 输出锁存器,定时器外设引脚,CLK时钟输入信号 在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减1 GATE门控输入信号 控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种类型 OUT计数器输出信号 当一次计数过程结束（计数

3、值减为0），OUT引脚上将产生一个输出信号,连接处理器引脚,D7D0数据线 A1A0地址线注意，当在8086，IA-32构架上使用，一般通过系统数据总线D7D0传送数据，这时应该使用偶数地址（A0=0） RD*读信号 WR*写信号 CS*片选信号，假设A15A3为0000 0000 0100 0*0,奇数地址有误,可编程计数器/定时器功能,功能体现在两个方面： 一是：作为计数器。 即在设置好计数初值后，便开始减1计数，减到0时，输出一个信号 二是：作为定时器。 即在设置好定时时间常数后，便开始减一计数，并按定时时间常数不断地输出时钟周期整数倍的定时信号。 两者之间的差别： 计数器只输出一个信号

4、，除非冲服触发 定时器输出连续信号（减到0后，自动回复时间常数初值并重新开始计数）。,典型用处,在多任务的分时系统中作为中断信号实现程序的切换。 可往I/O设备输出精确的定时信号。 作为一个可编程的波特率发生器。 实现时间延迟。,基本结构原理,原理就是可预置初值的减法计数器。 主要组成包括： （1）初值寄存器接收并保存CPU送来的初值 （2）计数寄存器从初值寄存器接收计数初值,减法计数器。 计数脉冲就是时钟输入信号，在门控信号有效时开始计数。 （3）控制寄存器接收CPU的控制信号，选择不同的工作模式等 （4）状态寄存器保存计数器的状态 基本原理图如下图,2. 工作方式,8253有6种工作方式，

5、由方式控制字确定 每种工作方式的过程类似： 设定工作方式 设定计数初值 硬件启动 计数初值进入减1计数器 每输入一个时钟计数器减1的计数过程 计数过程结束,(1)定时器方式0：计数结束中断, 设 定 工 作 方 式, 设 定 计 数 初 值, 计 数 值 送 入 计 数 器, 计 数 过 程, 计 数 结 束,方式0的波形如图所示.,当控制字写入控制字寄存器后，输出OUT就变低，当计数值写入计数器后开始计数，在整个计数过程中，OUT保持为低，当计数到0后，OUT变高；GATE的高低电平控制计数过程是否进行。,写控制字,写计数初值,GATE=1计数,工作方式0有如下特点：, 计数器只计一遍，当计

6、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GATE1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。,（2）定时器方式1：可编程单稳脉冲, 设 定 工 作

7、 方 式, 设 定 计 数 初 值, 硬 件 启 动, 计 数 值 送 入 计 数 器, 计 数 过 程, 计 数 结 束,方式1的波形如图所示，CPU向8253写入控制字后OUT变高，并保持，写入计数值后并不立即计数，只有当外界GATE信号启动后（一个正脉冲）的下一个脉冲才开始计数，OUT变低，计数到0后，OUT才变高，此时再来一个GATE正脉冲，计数器又开始重新计数，输出OUT再次变低，.,因此输出为一负脉冲，脉冲宽度受计数初值控制，由GATE信号触发。,特点,输出OUT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，OU

8、T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。,（3）方式2 分频器,方式2的波形如图所示。在这种方式下，CPU输出控制字后，输出OUT就变高，写入计数值后的下一个CLK脉冲开始计数，计数到1后，输出OUT变低，经过一个CLK以后，OUT恢复为高，计数器重新开始计数。因此在这种方式下，只需写入一次计数值，就能连续工作，

9、输出连续相同间隔的负脉冲（前提：GATE保持为高），即周期性地输出，,特点,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。,（4）定时器方式3：方波发生器,方式3的波形如图所示，这种方式下的输出与方式2都是周期性的，不同的是：输出的是方波。 当计数值N是偶数，输出正负脉冲宽度 N/2的方波 当计数值N是奇数，正脉冲宽度 （N+1)/2， 负脉冲宽度（N-1)/2。,特点, 通道可以连续工作； 关于计数值的奇偶，若为偶数，

10、则输出标准方波，高低电平各为N/2个；若为奇数，则正脉冲宽度（N1）/2个CLK周期，负脉冲宽度（N1）/2个CLK周期； 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。,（5）定时器方式4：软件触发选通信号,方式4的波形如图所示。CPU写入控制字后，OUT立即变高，写入计数值开始计数，当计数到0后，OUT变低，经

11、过一个CLK脉冲后，OUT变高，这种计数是一次性的（与方式0有相似之处），只有当写入新的计数值后才开始下一次计数。,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）。,（6）定时器方式5：硬件触发选通信号,当控制字写入后，OUT立刻变高，写入计数值后并不立即开始计数，而是由GATE的上升沿触发启动计数的，当计数到0时，输出变低，经过一个CLK之后，输出恢复为高，计数停止，若再有GATE脉冲

12、来，则重新装入计数值开始计数，上述过程重复。,特点,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值计数。,3. 8253/8254的编程,8253是可编程接口芯片 8253/8254需要处理器对他进行初始化编程，才能正确工作。 编程指的是 设置控制字 设置时间常数 等,（1）控制寄存器与控制字,有两个模式设置寄存器和读出控制寄存器 模式设置控制字,（a）BCD计数初值格式，=0，二进制 =1

13、，BCD码,地址：最高端口控制端口,（b）M2，M1，M0模式选择 000 模式0 001 模式1 X10 模式2 X11 模式3 100 模式4 101 模式5 （c）WR1，WR0读/写指示位。 00 对计数器进行锁存，以便读出 01 只读/写低8位 10 只读/写高8位 11 先读/写低8位，后读/写高8位,（d）SC1，SC0 计数器选择 00 选择计数器0 01 选择计数器1 10 选择计数器2 11 读出控制字的标识码,只要该2位=0，写入的是读出模式控制字,控制字写入控制字I/O地址：A1A011,00 计数器0 01 计数器1 10 计数器2 11 非法 （8253） 11 读

14、回命令 （8254）,00 计数器锁存命令 01 只读写低字节 10 只读写高字节 11 先读写低字节 后读写高字节,000 方式0 001 方式1 *10 方式2 *11 方式3 100 方式4 101 方式5,0 二进制 1 十进制,设置模式设置控制字举例,假设8253端口：80H，82H，84H，86H，通道0使用二进制计数，工作在模式0，通道1使用BCD计数，模式1，通道2使用二进制计数，模式2，全部通道16位计数器，先写低8位，后写高8位。 通道0模式控制字： 00110000B 通道1模式控制字： 01110011B 通道2模式控制字： 10110110B,MOV DX,86H；

15、MOV AL,30H；控制字 OUT DX,AL MOV AL,73H； OUT DX,AL MOV AL,0B6H OUT DX,AL,. 读出控制字,D7，D6，=11，为读出模式控制字，这时D0=0 D5：=0，将所选定的计数器当前计数值锁存，以便后面读取 D4：=0，将所选定的计数器的状态进行锁存， D3，D2，D1：分别对应3个计数通道，=1，选中通道被锁存 可以同时锁存多个通道的计数器的计数值 但不能同时锁存多个计数器的状态,地址：最高端口控制端口 写,(2) 状态寄存器,只有8254有状态端口，8253无该端口。,D7： 输出端OUT的状态 D6： 表示初值是否已装入计数器，=0

16、：已装入，=1未装入 D5D0：与模式寄存器含义相同,(3) 编程命令与初始化编程,编程原则： 设置初值前必须先写模式控制字 初值设置要符合控制字中的格式规定 要读取计数器的当前值（或读取状态字），必须用控制字先锁定，再读取。 编程命令有两类： 写入命令 读出命令,写入命令3个,有三个 （1）设置模式控制字命令 设置工作模式等。 （2）设置初始值命令 （3）锁存命令 与读出命令配合，在读出前，要先锁存,读出命令2个,（1）读取计数器当前的值。 要先锁定，然后再读出。 （2）对8254，还可读取状态字 要先锁定，然后再读出。 例如要读出通道2的计数值，先向读出控制寄存器写锁定命令,端口地址：70H，72H，74H，76H 例如要读出通道2的 11 0 1 1 0 0 0,读出控制字,D7，D6，=11，为读出模式控制字