微机原理与接口技术-常用接口电路芯片

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图8-5 方式0计数过程中改变计数值
第八章 常用接口 电路芯片
(5)8253内部没有中断控制电路,也没有专用的中断请求 引线,所以若要用于中断,则可用OUT信号作为中断请求 信号,但需要有外接的中断优先权排队电路与向量产生电
路。
若8253的地址为04H~07H,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,初始化程序:
普通高等学校计算机教育“十三五”
微机原理与接口技术
内容导航
CONTENTS
8.1 可编程定时器/计数器8253 8.2 可编程并行接口8255A 8.3 串行通信及串行通信接口芯片8251 8.4 数61模..44转换提微与高型模存计数储算转器机换性的接能结口的构技术 8.3 串行6.5通信微及机串主行存通空信间接分口配芯片8251
第八章 常用接口 电路芯片
(2)GATE信号高电平时允许计数。在方式2中,GATE信 号为低电平终止计数,而由低电平恢复为高电平后的第一 个时钟下降沿重新从初值开始计数。由此可见,GATE一 直维持高电平时,计数器方能作为一个N分频器。
(3)如果在计数过程中向此计数器写入新的初值,且GATE 信号一直维持高电平,则新的初值不会立即影响当前的计 数过程,但在计数结束后的下一个计数周期将按新的初值 计数,即新的初值下次有效。
(2)方式1中GATE信号有两个方面的作用:
第一,在计数结束后,若再来一个GATE信号上升沿,则下 一个时钟周期的下降沿又从初值开始计数,而不需要重新写 入初值,即门控信号可重新触发计数;
第二,在计数过程中,若来一个门控信号的上升沿,也在下 一个时钟下降沿从初值起重新计数,即终止原来的计数过程, 开始新的一轮计数。
第八章 常用接口 电路芯片
(2)GATE高电平时,允许计数;GATE低电平时,禁止计 数。如果在输出端OUT为低电平期间,GATE变低,则 OUT将立即变高,并停止计数。当GATE变高以后,计数 器重新装入初值并重新开始计数。
(3)如果在计数过程中写入新的初值,而GATE信号一直维 持高电平,则新的初值不会影响当前的计数过程,只有在 计数结束后的下一个计数周期,才按新的初值计数。若写 入新的初值后,遇到门控信号的上升沿,则终止现行计数 过程,从下一个时钟下降沿重新开始计数。
8253与CPU接口的引线,没有复位信号(RESET引 脚)。每一个计数器有三条引线: CLK输入脉冲线:计数器就是对这个脉冲计数。8253规定, 加在CLK引脚的输入时钟周期不能小于380ns。 GATE:门控信号输入引脚。这是控制计数器工作的一个外 部信号。当GATE引脚为低(无效)时,通常都是禁止计数 器工作的;只有当GATE为高时,才允许计数器工作。 OUT:输出引脚。当计数到“0”时,OUT引线上必然有输 出,输出信号的波形取决于工作方式。
1. 方式0—计数结束中断方式
在这种方式下,当控制字CW(Control Word)写入 控制字寄存器,则使OUT输出端变低,此时计数器没有赋 予初值,也没开始计数。
8.1.5 8253的工作方式
第八章 常用接口 电路芯片
要开始计数,GATE信号必须为高电平,并在 写入计数初值后,通道开始计数,在计数过程中 OUT线一直维持为低,直到计数到“0”时。OUT 输出变高。其过程如图8-4所示。
8.1.1 主要功能
第八章 常用接口 电路芯片
8253主要有以下功能。 (1)有3个独立的16位计数器。 (2)每个计数器都可以按照二进制或BCD码进行计数。 (3)每个计数器的计数速率可高达2MHz(8254-2计数频 率可达到10MHz)。 (4)每个计数器有6种工作方式,可由程序设置和改变。 (5)所有的输入输出引脚电平都与TTL电平兼容。
第八章 常用接口 电路芯片
(3)在计数过程中,可由门控制信号(GATE)控制暂停。 当GATE = 0时,计数暂停,当GATE变高后就接着计数。
(4)在计数过程中可改变计数值。若是8位计数,在写入新 的计数值后,计数器将按新的计数值重新开始计数,如图 8-5所示。如果是16位计数,在写入第一个字节后,计数 器停止计数,在写入第二个字节后,计数器按照新的数值 开始计数。即改变计数值是立即有效的。
图8-4 方式0波形图
其中,LSB = 4表示只写低8位计数值为4。最底 下一行是计数器中的数值。
第八章 常用接口
电路芯片
方式0工作有以下特点。
(1)计数器只计一遍。当计数到0时,并不恢复计数值,不 开始重新计数,且输出保持为高。只有在写入另一个计数 值时,OUT变低,开始新的计数。
(2)8253内部是在CPU写计数值的 信号上升沿,将此值写 入计数器的计数初值寄存器,在 信号上升沿后的下一个 CLK脉冲,才将计数值由计数初值寄存器送至计数器,开 始计数。如果设置计数初值为N,则输出信号OUT是在写 入计数值后经过N+1个CLK脉冲才变高的。这个特点在方 式1、方式2、方式4和方式5时也是同样的。
第八章 常用接口 电路芯片
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8253内部端口的选择是由引线A1和A0决定的, 它们通常接至地址总线的A1和A0。各个通道的读/ 写操作的选择如表9-1所示。
表8-1 8253-PIT的端口选择
CS
RD
WR
A1
A0
寄存器选择和操作
0
1
0
0
0
写入计数器#0
0
1
0
0
1
写入计数器#1
0
1
0
1
0
写入计数器#2
普通高等学校计算机教育十三五微机原理与接口技术可编程定时器计数器825381内容导航contents82可编程并行接口8255a83串行通信及串行通信接口芯片825114微型计算机的结构64提高存储器性能的技术65微机主存空间分配83串行通信及串行通信接口芯片825184数模转换与模数转换接口第八章常用接口电路芯片在控制系统中常常要求有实时时钟以实现定时或延时控制如定时中断定时检测定时扫描等也往往要求有计数器能对外部事件计数
第八章 常用接口 电路芯片
4. 方式3—方波发生器方式 该方式与方式2相类似,只是OUT输出的是对
称方波(计数初值N为偶数)或近似对称方波 (计数初值N为奇数)。其过程如图8-9所示。
图8-9 方式3波形图
第八章 常用接口
电路芯片
方式3工作的特点如下:
(1)方式3的计数过程按计数初值的不同分为两种情况:
第八章 常用接口 电路芯片
(2)GATE为高电平时,允许计数;GATE信号变 低,禁止计数,输出维持当时的电平,直到 GATE变成高电平后继续计数,从OUT端输出一 个负脉冲。
(3)在计数过程中改变计数值,则在写入新值后的 下一个时钟下降沿计数器将新的初值计数,即新 值是立即有效的。
第八章 常用接口 电路芯片
0
1
0
1
1
写入控制寄存器
0
0
1
0
0
读计数器#0
0
0
1
0
1
读计数器#1
0
0
1
1
0
读计数器#2
0
0
1
1
1
无操作(三态)
1
×
×
×
×
禁止(三态)
0
1
1
×
×
无操作(三态)
8.1.4 8253的控制字
第八章 常用接口 电路芯片
图8-3 8253的控制字
第八章 常用接口 电路芯片
(1)计数器选择(D7D6)。控制字的最高两位决定是 哪一个计数器的控制字。由于三个计数器的工作 是完全独立的,所以需要有三个控制字寄存器分 别规定相应计数器的工作方式。但它们的地址是 同一个,即A1A0 = 11——控制字寄存器的地址。
第八章 常用接口 电路芯片
5. 方式4—软件触发选通方式 写入一次初值开始一次新的计数。其过程如图
8-10所示。
图8-10 方式4波形图
第八章 常用接口 电路芯片
方式4工作的特点如下: (1)写入方式控制字后,OUT输出高电平。若
GATE=1,写入初值的下一个CLK脉冲开始减1计 数,计数到达0值(注意:不是减到1),OUT输 出为低电平,持续一个CLK脉冲周期后再恢复到 高电平。方式4之所以称为软件触发选通方式,是 因为计数过程是由软件把计数初值装入计数寄存 器来触发的,计数初值n仅一次有效。若要继续计 数,则需重新装入初值。
(4)计数器#0、计数器#1、计数器#2。这是三个计数器/定 时器,每一个都由一个16位的可预置值的减法计数器构成。 这三个计数器的操作是完全独立的。
第八章 常用接口 电路芯片
图8-1 8253的内部结构
8.1.3 8253的引线
第八章 常用接口 电路芯片
图8-2 8253的引线
第八章 常用接口 电路芯片
MOV AL, 50H
;设控制字
OUT 07H, AL
;输至控制字寄存器
MOV AL, 80H
;计数值
OUT 05H, AL
;输至计数器1
第八章 常用接口 电路芯片
2.方式1—可编程单稳态触发方式
这种方式由外部门控信号GATE上升沿触发,使输出 端OUT变为低电平,产生一个单拍负脉冲信号,脉冲宽度 由计数值决定。其过程如图8-6所示。
(2)数据读/写格式(D5D4)。 (3)工作方式(D3D2D1)。 (4)数制选择(D0)。8253的每个计数器的计数制(二进
制计数或BCD码计数)由这位决定。
第八章 常用接口 电路芯片
8253有6种不同的工作方式,在不同的工作方式下, 计数器的启动、GATE输入信号的作用和OUT信号的输出 波形都有所不同。首先写入控制字,接着写初值,初始值 写入计数器后,经过一个时钟周期,减法计数器开始工作。
第八章 常用接口 电路芯片
3. 方式2—频率发生器方式 这种方式的功能如同一个N分频计数器,输出
是输入时钟按照计数值N分频后的一个连续脉冲。 其过程如图8-8所示。
图8-8 方式2波形图
第八章 常用接口 电路芯片
方式2工作的特点如下: (1)计数器计数期间OUT为高电平。若GATE为高电平,
写入计数初值后的第一个时钟下降沿开始减1计数。减到1 时,输出端OUT变为低电平,维持1个时钟周期,计数器 减到0时,输出OUT又变成高电平,从初值开始新的计数 过程,即方式2能自动重装初值,输出固定频率的脉冲。 因此若装入计数初值为N,则OUT引脚上每隔N个时钟脉 冲就输出一个负脉冲,其频率为输入时钟脉冲频率的1/N ,故方式2也称为分频器。
①计数初值为偶数。写入控制字后的时钟上升沿,输出端 OUT变成高电平。若GATE=1,写入计数初值后的第一个 时钟下降沿开始减1计数。减到N/2时,输出端OUT变为低 电平;减到0时,输出端OUT又变成高电平,并重新从初 值开始新的计数过程。
②计数初值为奇数。写入控制字后的时钟上升沿,输出端 OUT变成高电平。若GATE=1,写入计数初值后的第一个 时钟下降沿开始减1计数,减到(N+1)/2以后,输出端 OUT变为低电平;减到0时,输出端OUT又变成高电平, 并重新从初值开始新的计数过程。
第八章 常用接口 电路芯片
(3)如果在计数过程中写入新的初值,不会立即影响计数 过程,如图8-7所示。只有下一个门控信号到来后的第一 个时钟下降沿,才终止原来的计数过程,按新值开始计数。 若计数结束前没有GATE触发信号,则原来计数过程正常 结束。即新的初值下次有效。
图8-7 方式1计数过程中改变计数值
8.1 可编程定时器/计数器8253
第八章 常用接口 电路芯片
在控制系统中,常常要求有实时时钟以实现定时或延 时控制,如定时中断、定时检测、定时扫描等,也往往要求 有计数器能对外部事件计数。
定时或计数的工作实质均体现为对脉冲信号的计数。 如果计数的对象是标准的内部时钟信号,由于其周期恒定, 故计数值就恒定地对应于一定的时间,这一过程就是定时; 如果计数的对象是与外部过程相对应的脉冲信号,则此时就 是计数。
8.1.2 8253的内部结构
第八章 常用接口 电路芯片
(1)数据总线缓冲器。CPU用输入输出指令对8253进行读 写的所有信息,都是通过这8条总线传送的。
(2)读/写逻辑。8253内部操作的控制部分。
(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。此寄存器只能写入而不能 读出。
6. 方式5—硬件触发选通方式 该方式为硬件触发计数方式,即门控信号
GATE上升沿触发计数。其过程如图8-11所示。
图8-11 方式5波形图
第八章 常用接口 电路芯片
方式5工作的特点如下: (1)写入控制字后,输出OUT即为高电平。写入
计数初值后,计数器并不立即开始计数,而是由 门控脉冲的上升沿触发。计数结束(计数器减到 0)时输出一个持续时间为一个TCLK的负脉冲, 然后输出恢复为高电平。直到GATE信号再次触 发。
图8-6 方式1波形图
第八章 常用接口
电路芯片
方式1工作的特点如下:
(1)写入控制字后,OUT输出为高电平。写入计数初值N后, 计数器并不开始计数,而要等到GATE上升沿后的下一个 CLK输入脉冲的下降沿,计数初值装入减1计数寄存器,同 时OUT端变为低电平,计数才开始。计数结束时,OUT输出 变高,从而产生一个宽度为N个CLK周期的负脉冲。
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