微机原理8253

存器中保存。控制寄存器只能写入，不能读出。
第8章 可编程接口芯片及应用 3) 数据缓冲器 数据缓冲器是三态、双向8位缓冲器。它用于8253和系统 数据总线的连接。CPU通过数据缓冲器将控制命令字和计数值 写入8253计数器，或者从8253计数器中读取当前的计数值。
第8章 可编程接口芯片及应用 4) 读/写逻辑 读/写逻辑的任务是接收来自CPU的控制信号，完成对8253内 部操作的控制。这些控制信号包括读信号RD、写信号WR、片选 信号CS以及用于片内寄存器寻址的地址信号A0和A1。当片选信号
第8章 可编程接口芯片及应用 8.1.1 8253的结构与功能
1. 8253的引脚
8253是24脚双列直插式芯片，用+5V电源供电。芯片内有三
个相互独立的16位定时/计数器。8253的引脚和功能框图如图8.1所
示。
D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 CLK 0 OUT 0 GATE 0 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8253 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 VC C
计数值的，因为在计数过程中，OL的内容是跟随CE内容变化的。
此时由于CE不再计数，故可稳定地读出OL(即CE)的内容。
第8章 可编程接口芯片及应用 ② 在计数的过程中不影响CE的计数而读取计数值：为达此 目的，应先对8253写入一个具有锁存功能的控制字，即D5D4位 应为00，这样就可以将当前的CE内容锁存入OL中，然后再用输 入指令将OL的内容读到CPU中。当CPU读取了计数值后，或对 计数器重新进行初始化编程后，8253会自动解除锁存状态，OL 中的值又随减1计数器CE值变化。
WR RD A 0 A 1 CS
读/写 逻辑
内 部 总 线
8
计数器 1 号
控制字 寄存器
8
8
计数器 2 号
图8.2 8253内部结构框图
第8章 可编程接口芯片及应用 1) 3个独立的16位计数器 每个计数器具有相同的内部结构，其逻辑框图如图8.3所示。
它包括一个8位的控制寄存器、一个16位的计数初值寄存器CR、
有效，即CS=0时，读写逻辑才能工作。该控制逻辑根据读/写命
令及送来的地址信息，决定三个计数器和控制寄存器中的哪一个
工作，并控制内部总线上数据传送的方向。
第8章 可编程接口芯片及应用 8253共占用4个I/O地址。当A1A0=00时，为计数器0中的 CR(计数器0的计数初值写入该寄存器)和OL(计数器0的当前计数 值从该寄存器读出)寄存器的共用地址，至于是将计数初值写入 CR，还是从OL中读出当前计数值，则由控制信号WR和RD决定，
第8章 可编程接口芯片及应用 例8.1 设8253芯片的端口地址为388H38BH。现要求计数器 0工作在方式3，计数初值为2354，十进制计数；计数器1工作在 方式2，计数初值为18H，二进制计数。试根据上述要求编写初 始化程序及读取计数器0当前计数值的程序。
；计数器0的初始化程序
MOV
MOV OUT MOV MOV OUT MOV
第8章 可编程接口芯片及应用
计数器0 控制寄存器 计数初值寄存器(CR) CRH CRL
图 8 3 计 数 器 内 部 结 构 框 图
.
减1计数 器(CE)
CEH
CEL
OLH
OLL
输出锁存寄 存器(OL)
第8章 可编程接口芯片及应用 2) 控制寄存器 控制寄存器用来保存来自CPU的控制字。每个计数器都有 一个控制命令寄存器，用来保存该计数器的控制信息。控制字 将决定计数器的工作方式、计数形式及输出方式，亦决定如何 装入计数初值。8253的3个控制寄存器只占用一个地址号，而靠 控制字的最高两位来确定将控制信息送入哪个计数器的控制寄
第8章 可编程接口芯片及应用
CW WR
N＝5
CLK GATE OUT 5 4 3 2 1 0
图8.5 方式0的波形
第8章 可编程接口芯片及应用
CW
WR
N＝3
CLK GATE OUT 3 2 2 2 1 0
图8.6 方式0时GATE信号的作用
并给出8253编程实例。 1. 8253的控制字格式 8253的控制字格式如图8.4所示。
第8章 可编程接口芯片及应用
D 7 D D 6 5 D D 4 3 D 2 工作方式 D 1 D 0 数制 0 —二进制计数 1—十进制计数 000 —方式0 001 —方式1 ×10 —方式2 ×11 —方式3 100 —方式4 101 —方式5
第8章 可编程接口芯片及应用
2) 读操作
所谓读操作是指读出某计数器的当前计数值到CPU中。有两 种读取当前计数值的方法： ① 先使计数器停止计数(在GATE端加低电平或关闭CLK脉 冲)：根据送入的控制字中的D5D4位的状态，用一条或两条输入 指令读CE的内容。实际上，CPU是通过输出锁存器OL读出当前
计数器选择
读写格式
00 —选择计数器0 01 —选择计数器1 10 —选择计数器2 11 —非法 00 —将减1计数器CE中的数据 锁存到OL中(锁存功能) 01 —对计数器的低8位读或写 10 —对计数器的高8位读或写 11 —计数器16位操作(先低8 位，后高8位读或写)
图8.4 8253控制字格式
WR
D ～D0 7 0 #
WR
CLK 0 GATE 0 OUT 0 8253 CLK 1 1 # GATE 1 OUT 1
RD
CS
A 1 A 0 CLK 2 OUT 2 GATE 2 CLK 1 GATE 1 OUT 1
RD
A 0 A 1
CLK 2 CS 2 # GATE 2 OUT 2
图8.1 8253引脚及功能结构
AL，01010100B
DX，AL DX，389H AL，18H DX，AL ；计数初值送低8位
第8章 可编程接口芯片及应用
；计数器0当前计数值读出程序 MOV MOV OUT DX，38BH AL，00H DX，AL ；送计数器0当前计数值锁存命令
MOV
IN MOV IN MOV
DX，388HBiblioteka Baidu
AL，DX CL，AL AL，DX CH，AL
第8章 可编程接口芯片及应用
8.1 可编程定时器/计数器芯片8253/8254
实现定时的方法有三种：软件定时、不可编程的硬件定时 和可编程的硬件定时。软件定时是通过让机器执行一段没有具 体操作目的的程序来实现的。由于CPU执行每条指令都需要一 个确定的时间，因此，只要选择适当的指令和安排适当的循环 次数就很容易实现软件定时，但软件定时占用CPU资源，降低 了CPU的利用率；不可编程的硬件定时尽管定时电路并不很复 杂，但这种定时电路在硬件连接好以后，定时值和定时范围不 能由程序来控制和改变，使用不灵活；可编程定时器/计数器是 为方便计算机系统的设计和应用而研制的，定时值及其范围可 以很容易地由软件来控制和改变，能够满足各种不同的定时和 计数要求，因此得到了广泛的应用。
DX，38BH
AL，00110111B DX，AL DX，388H AL，54H DX，AL AL，23H
；给计数器0送控制字
；送计数初值的低8位
；送计数初值的高8位
OUT
DX，AL
第8章 可编程接口芯片及应用
；计数器1的初始化程序
MOV DX，38BH ；给计数器1送控制字
MOV
OUT MOV MOV OUT
置0)，8位初值可以是高字节，也可以是低字节。在读取计数器
当前的计数值时，计数器并未停止计数，有可能在先后读高低 字节时，计数器的值发生变化，因此有必要先锁存当前的计数 值，然后再分字节读出，先读出低8位数据，后读出高8位数据。
第8章 可编程接口芯片及应用 当D5D4=00时，计数器的当前计数值被锁存在OL中，此时计 数器照常计数，但OL中的值不变，待CPU将OL中的两字节数据 读走后，OL中的内容又随减1计数器CE变化。当D5D4=01，只读 /写低8位，高8位自动置0(写计数初值时)；D5D4=10时，只读/写 高8位，低8位自动置0(写计数初值时)；D5D4=11时，先读/写低8
作方式。
第8章 可编程接口芯片及应用 1．方式0——计数结束产生中断 这是一种软件启动、不能自动重复的计数方式。 如图8.5所示，写入方式0的控制字(CW)后，其输出端变低。 再写入计数初值N(图中N=5)，在写信号WR以后经过CLK的一 个上升沿和一个下降沿，初值进入减1计数器CE。计数器减到0 后，OUT成为高电平。此信号通常接至8259A的IR端作为中断 请求信号。
第8章 可编程接口芯片及应用 D7D6位是控制字的计数器编号。由于8253有3个独立的控制
寄存器，但它们共用一个端口地址(A1A0=11时，见表8.1)，因此，
控制字中使用最高两位表明将控制字写入哪个计数器的控制寄 存器中。 D5D4位用来设定计数器的数据读/写方式。在给计数器写入 计数初值时，可以赋16位的初值，也可以只赋8位(另8位被自动
位，再读/写高8位。
D3D2D1位决定了计数器的工作方式。8253共有六种工作方式， 后面将一一介绍。 D0位决定计数器的数制。D0=0，选择二进制计数；D0=1， 选择十进制计数。
第8章 可编程接口芯片及应用
2．8253的读/写操作
1) 写操作 所谓写操作是指CPU对8253写入控制字或写入计数初值。 8253在开始工作之前，CPU要对其进行初始化编程(写入控制字 和计数初值)，具体应注意以下两点： ① 对每个计数器，必须先写控制字，后写计数初值。因为后 者的格式是由前者决定的。 ② 写入的计数初值必须符合控制字(D5D4两位)决定的格式。 16位数据应先写低8位，再写高8位。 当给8253中的多个计数器进行初始化编程时，其顺序可以任 意，但对每个计数器进行初始化时必须遵循上述原则。
一个16位的减1计数器CE和一个16位的输出锁存寄存器OL。16位 的计数初值寄存器CR和16位的输出锁存寄存器OL共同占用一个 I/O端口地址，CPU用输出指令向CR预置计数初值，用输入指令 读回OL中的数值，这两个寄存器都没有计数功能，只起锁存作 用。16位的减1计数器CE执行计数操作，其操作方式受控制寄存 器控制，最基本的操作是：接受计数初值寄存器的初值，对CLK 信号进行减1计数，把计数结果送输出锁存寄存器中锁存。
信号。输出信号的波形形式由工作方式决定。
第8章 可编程接口芯片及应用 8.1.2 8253的编程 8253在工作之前，用户首先要为某一计数器(计数器02)写 入控制字以确定其工作方式；写入定时/计数初值；在定时/计数 工作过程中，有时还需要读取某计数器当前的计数值。本节首
先介绍8253的控制字格式，然后对8253的读写操作进行介绍，
第8章 可编程接口芯片及应用
2．8253的内部结构
8253内部结构框图如图8.2所示。它由数据总线缓冲器、读/写 逻辑、控制字寄存器以及3个独立的16位计数器组成。
D ～D0 7 数据总线 缓冲器 8 8 计数器 0 号 CLK 0 GATE 0 OUT 0 CLK 1 GATE 1 OUT 1 CLK 2 GATE 2 OUT 2
这两个信号同时只能有一个有效。当A1A0=01和10时，分别为计
数器1和计数器2的CR和OL的共用地址。当A1A0=11时，是3个计
数器内的3个控制寄存器的共用地址，至于CPU是给哪个计数器
送控制字，则由控制字中的最高两位的编码来决定。
第8章 可编程接口芯片及应用
表8.1 8253端口地址及内部操作
；读出当前计数值的低8位
；读出当前计数值的高8位
第8章 可编程接口芯片及应用 8.1.3 8253的工作方式 8253有六种不同的工作方式。在不同的工作方式下，计数过 程的启动方式不同，OUT端的输出波形不同，自动重复功能、 GATE的控制作用以及更新计数初值对计数过程的影响也不完全 相同。同一芯片中的三个计数器，可以分别编程选择不同的工
第8章 可编程接口芯片及应用 8253计数器在工作之前。用户必须对其进行初始化编程：首 先CPU用输出指令向控制寄存器送控制字，然后再用输出指令向 计数初值寄存器CR预置计数/定时的初值。启动工作后，CR中的 初值就送入减1计数器CE对CLK输入的计数/定时脉冲信号进行减
1计数。当CE中的内容减为0，表示计数/定时到，则OUT端输出