[工学]第七章 可编程定时计数器8253.ppt

2006年11月 可编程定时/计数器8253 可编程定时/计数器8253 苗付友 mfy@ustc.edu.cn 8253作用 定时 软件定时：让机器执行一段程序，安排循环来实现定时，容易实现，定时时间调整方便，定时精确，占用了CPU资源，降低了CPU的利用率。 硬件定时：可编程定时/计数硬件芯片，定时值、定时范围可以很容易的由软件改变，具有使用灵活、功能较强等特点。 外部事件计数 外部事件计数就是对外部脉冲信号计数。产生脉冲信号的外部原因就是外部事件。 如高速公路入口处一个专用计算机检测系统，它可以自动对进入高速公路的车辆进行计数 8253的内部结构 计数通道 通道0、通道1和通道2 CLK：计数器的脉冲输入端，GATE: 计数器的门控信号，OUT: 计数器的输出信号，一般与计数溢出有关。 工作原理： 8253计数器工作在减1状态，每输入一个计数脉冲，计数器值减1，当计数器 计数到零时，OUT信 号有效，通知外设计 数器产生溢出 通道的使用 计数器：将要计数的次数预置到该通道计数器中 定时器：从CLK输入一固定频率的时钟脉冲，再根据要求定时的时间计算出定时所需的计数值或称时间常数，并预置到计数器中 计数值＝定时时间/时钟脉冲周期 通道控制寄存器 一个通道控制寄存器 CPU通过对控制寄存器的读写，可以分别对三个计数通道的工作方式进行设置 只能写不能读 数据总线缓冲器 双向三态的8位数据缓冲器，实现8253和CPU之间的数据接口 8253的管脚分配 通道管脚 CLKn：通道n的脉冲输入管脚．外部事件 或定时脉冲由这三个管脚输入； OUTn：通道n的输出管脚，当计数值减 到0 在OUT管脚上输出，输出波形取决于 8253通道的工作方式； GATEn：门控信号输入管脚 8253的编程 控制字 分为4部分，通道选择、计数器读/写方式、工作方式和计数码的选择。 计数器的锁存操作 8253一旦初始化后，就不需要CPU参与而自动计数。为了读出计数值时不干扰实际计数过程，同时读出的值又是稳定的，就要求对通道计数器中的计数值进行锁存。 硬件锁存暂停计数 GATE ?暂停计数 软件控制命令锁存 每一个通道都有一个输出锁存器(16位)，平时它的值随通道计数器的值变化，当向通道写入锁存的控制命令时，它把计数器的现行值锁存而计数器的计数过程照样进行。这样，CPU读取的是锁存器中的值。当重新写入一个命令字或CPU读取计数值后，计数通道会自动解除锁存状态。 锁存控制字： 0000XXXXB 8253的工作方式 方式0——计数结束中断方式 方式1——可编程序的单独负脉冲 方式2——速率发生器 方式3——方波发生器 方式4——软件触发方式 方式5——硬件触发方式 方式0——计数结束中断方式 方式0的作用 用户可以在设定时间上产生中断信号 工作方式0特点： 门控信号GATE必须为1，计数器才能计数； 计数时通道输出端OUT一直为0； 通道计数器计数到0后，OUT由0到1，同时计数器停止工作。 OUT输出的从低到高的正跳变或高电平可作为中断请求信号INTR，向CPU发出中断请求。 在计数过程中，GATE信号为低电平时，停止计数，一旦GATE变高，则继续计数． 方式1——可编程序的单独负脉冲 单稳电路 在输入的激励下产生固定宽度脉冲的电路，当输入端输入一个不低于规定的最小宽度的脉冲后，单稳电路就输出一个用户事先设定宽度的脉冲。 8253的方式1就是一个可编程单稳电路 方式1工作过程 门控信号GATE是触发信号，上升沿有效。即开始计数是由GATE的上升沿触发的； 触发后，通道计数器开始计数，输出端OUT由高变低； 计数器计数到0，OUT再由低变高。 PW＝N×Tclk PW：输出的负脉冲宽度 ；N：初始计数值，Tclk：CLK端的脉冲周期 车辆统计 方式2——速率发生器 方式2是一个可编程的分频电路，它把输入信号CLK分频后以脉冲的形式由OUT输出，而分频系数就是用户事先对通道计数器写入的初始计数值 工作方式 （OUT初始为高电平） GATE门为1，计数器才能工作，对CLK 端上的脉冲进行计数； 当计数器“减”计数到1时，输出端由 高变低，再经过一个CLK周期，即计 数器计数到0时，输出端OUT又跳变 为高。所以方式2输出周期性负脉冲信 号，其宽度固定为一个CLK周期； 当计数器的值减为0时，自动重新装入