8253的工作方式解析

1、8253的工作方式1. 方式0計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷8253用作計(jì)數(shù)器時(shí)一般工作在方式0。所謂計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷，是指在計(jì)數(shù)值減到 0時(shí)，輸出端（OUT產(chǎn)生的輸出 信可作為中斷申請(qǐng)信號(hào)，要求 CPU進(jìn)行相應(yīng)的處理。方式 0有如下特點(diǎn): 當(dāng)控制字寫(xiě)進(jìn)控制字寄存器確定了方式0時(shí)，計(jì)數(shù)器的輸出（OUT端口）保持低電平，一直保持到計(jì)數(shù)值減 計(jì)數(shù)初值裝入計(jì)數(shù)器之后，在門(mén)控GATE言號(hào)為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始減1計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器減到 0時(shí)輸出端OUT才由低變高，此高電平輸出一直保持到該計(jì)數(shù)器裝入新的計(jì)數(shù)值或再次寫(xiě)入方式0控制字為止。若要使用中斷，可以計(jì)數(shù)到0的輸出信號(hào)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，申請(qǐng)中斷。GATE為計(jì)數(shù)控制門(mén)

2、，方式 0的計(jì)數(shù)過(guò)程可由 GATE空制暫停，即GATE=1時(shí)，允許計(jì)數(shù)；GATE=0寸，停止計(jì) 數(shù)。GATE 信號(hào)的變化不影響輸出 OUT端口的狀態(tài)。 計(jì)數(shù)過(guò)程中，可重新裝入計(jì)數(shù)初值。如果在計(jì)數(shù)過(guò)程中， 重新寫(xiě)入某一計(jì)數(shù)初值，則在寫(xiě)完新計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器將從 該值重新開(kāi)始作減1計(jì)數(shù)。2. 方式1可編程的單拍負(fù)脈沖可編程的單拍負(fù)脈沖又稱為單穩(wěn)態(tài)輸出方式，簡(jiǎn)稱單穩(wěn)定 時(shí)。方式1的特點(diǎn)是: CPU寫(xiě)入控制字后，計(jì)數(shù)器輸出 OUT端為高電平作為起始電平，在寫(xiě)入計(jì)數(shù)值后計(jì)數(shù)器并不開(kāi)始計(jì)數(shù)（不管此時(shí)GATE是高電平還是低電平），而要由外部門(mén)控GATE脈沖上升沿啟動(dòng)，并在上升沿之后的下一個(gè)CLK輸入脈沖的下降

3、沿開(kāi)始計(jì)數(shù)。GATE上升沿啟動(dòng)計(jì)數(shù)的同時(shí)，使輸出OUT變低，每來(lái)個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器作減一計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)減為0時(shí)，OUT輸出端再變?yōu)楦唠娖健?OUT端輸出的單拍負(fù)脈沖的寬度為計(jì)數(shù)初值乘以CLK端脈沖周期。設(shè)計(jì)數(shù)初值為 N則單拍脈沖寬度為N個(gè)CLK時(shí)鐘脈沖周期。 如果在計(jì)數(shù)器未減到 0時(shí)，GATE又來(lái)一觸發(fā)脈沖，則由F個(gè)時(shí)鐘脈沖開(kāi)始，計(jì)數(shù)器將從初始值重新作減1計(jì)數(shù)。當(dāng)減至0時(shí)，輸出端又變?yōu)楦唠娖?。這樣，使輸出脈沖寬度 延長(zhǎng)。3. 方式2分頻脈沖發(fā)生器方式2是一種具有自動(dòng)予置計(jì)數(shù)初值N的脈沖發(fā)生器。從OUT號(hào),端可以輸出連續(xù)脈沖信號(hào)，脈沖寬度等于時(shí)鐘脈沖周期，而 計(jì)數(shù)初值N決定了輸出端兩個(gè)負(fù)脈沖之間

4、的寬度即輸出脈沖 周期。方式2也叫N分頻器，因?yàn)檩敵雒}沖為輸 入脈沖的N分頻，即出現(xiàn)N個(gè)輸入脈沖才輸出一個(gè)脈沖。方式2有如下特點(diǎn): N分頻計(jì)數(shù)器，這種方式是輸出對(duì)輸入脈沖按計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 初值N分頻后的連續(xù)脈沖。 當(dāng)CPU寫(xiě)入控制字后OUT端輸出為高電平作為起始電平，在寫(xiě)入計(jì)數(shù)值N后將立即自動(dòng)開(kāi)始對(duì)輸入脈沖CLK計(jì)數(shù)，輸出端仍一直為高；當(dāng)計(jì)數(shù)器減到1時(shí)，輸出變低，計(jì)數(shù)器減到0時(shí)又變?yōu)楦?，?jì)數(shù)器重新按已寫(xiě)入的計(jì)數(shù)值N繼續(xù)計(jì)數(shù)，周而復(fù)始，在 OUT端輸出一個(gè)N分頻脈沖，其正脈搏沖寬度為（N-1）個(gè)輸入脈沖時(shí)鐘周期（是N個(gè)CLK時(shí)鐘脈沖周期之和），而負(fù)脈沖輸出寬度（持續(xù)時(shí)間）是一個(gè)CLK脈沖周期。 GA

5、TE用于控制計(jì)數(shù)，GATE=1允許計(jì)數(shù)；GATE=0停止 計(jì)數(shù)。因此，可以用 GATE來(lái)使計(jì)數(shù)器同步 在方式2下，不但高電平的門(mén)控信號(hào)有效，上升跳變的 門(mén)信號(hào)也是有效的。4. 方式3分頻方波發(fā)生器方式3的特點(diǎn)是: 方式3常用于波特率發(fā)生器。方式3和方式2類(lèi)似。但輸出為方波或近似方波的矩形波。 寫(xiě)入方式3控制字后輸出為高電平。寫(xiě)入計(jì)數(shù)值后計(jì)數(shù) 器自動(dòng)開(kāi)始對(duì)輸入 CLK脈沖計(jì)數(shù)，輸出OUT仍保持為高；在計(jì)數(shù)完成一半時(shí)，輸出 OUT變?yōu)榈碗娖剑钡接?jì)數(shù)器全部完成，輸出OUT又變?yōu)楦唠娖?，并重?fù)上述計(jì)數(shù)過(guò)程 若計(jì)數(shù)值N為偶數(shù)時(shí)，OUT方波的占空比為1:1 ;若N 為奇數(shù)，其占空比為：（N+1）/2 :

6、 （ N-1）/2 即輸出分頻波高電平寬度為（N+1） /2 CLK周期，低電平周期為（N-1） /2 CLK 周期。5. 方式4軟件觸發(fā)選通脈沖發(fā)生器方式4是類(lèi)似于方式0的工作方式，計(jì)數(shù)器是靠置入新的計(jì) 數(shù)初值這個(gè)軟件操作來(lái)觸發(fā)計(jì)數(shù)器工作的，故稱為軟件觸 發(fā)。方式4有如下特點(diǎn): 方式4是靠寫(xiě)入計(jì)數(shù)值來(lái)進(jìn)行軟件觸發(fā)的“一次性有效”的選通脈沖發(fā)生器。寫(xiě)入控制字后輸出端OUT變?yōu)楦?，并一直保持。在?xiě)入計(jì)數(shù)初值之后開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到 輸出端OUT變?yōu)榈停S持一個(gè) CLK周期后又恢復(fù)為 高，并直保持為高，直到再次寫(xiě)入計(jì)數(shù)來(lái)進(jìn)行“軟件觸發(fā)”才能再次開(kāi)始。若GATE=1允許計(jì)數(shù)；GATE=0停止計(jì)數(shù)。方式

7、4的負(fù)脈沖輸出常作為選通脈沖。6.方式5硬件觸發(fā)選通脈沖發(fā)生器方式5有如下特點(diǎn): 方式5類(lèi)似于方式4,所不同的是GATE端輸入信號(hào)的作用不同。方式5是硬件觸發(fā)，是在外部硬件發(fā)出門(mén)控信號(hào)后才發(fā)生的。 方式5是靠門(mén)控脈沖 GATE的上升沿來(lái)進(jìn)行觸發(fā)的選通脈沖發(fā)生器。寫(xiě)入控制字后輸出端 OUT為高，這是初始電平;寫(xiě)入計(jì)數(shù)值后計(jì)數(shù)器并不開(kāi)始計(jì)數(shù)，而要由門(mén)控脈沖GATE上升沿觸發(fā)后才開(kāi)始計(jì)數(shù)， 計(jì)數(shù)到0輸出由高變低，個(gè)CLK時(shí)鐘周期后又恢復(fù)為高，并一直保持，直到下次門(mén)控脈沖觸發(fā)再次開(kāi)始計(jì)數(shù)。 在此方式中，計(jì)數(shù)器可重新觸發(fā)，在任何時(shí)候，當(dāng)GATE信號(hào)的上升沿到來(lái)，將把計(jì)數(shù)初值重新送入計(jì)數(shù)器，然后開(kāi) 始計(jì)數(shù)

8、過(guò)程。8253的控制字D? De Dm Da Da Di DoSCi SCoJ m I M2 Ml Md I BCD>k> Vi丿Ifoo：Joi：10：11:1： BCD計(jì)數(shù)0： 2進(jìn)制計(jì)數(shù)000：方式0001：方式1J X10：方式2 ）Xlb方式3 100：方式4 計(jì)數(shù)器鎖存，供CPU讀101：方式戈 只讀/寫(xiě)計(jì)數(shù)器低字節(jié) 只讀/寫(xiě)計(jì)數(shù)器高字節(jié)先讀/寫(xiě)計(jì)數(shù)器低字節(jié)，后讀f寫(xiě)高字節(jié)'00；選擇通道0 ,01=選擇通道1 10：選擇通道2,11；無(wú)效SC 1， SCo計(jì)數(shù)通道選擇位。由于8253內(nèi)部3個(gè)計(jì)數(shù)通8253的控制字道各有一個(gè)8位的控制字寄存器，而這三個(gè)控制字寄存

9、器 共用同一個(gè)控制端口地址，所以控制字中設(shè)置SC1, SCo這兩位來(lái)確定CPU當(dāng)前發(fā)出的控制字是寫(xiě)入哪個(gè)計(jì)數(shù)通道的控制字寄存器中。具體選擇如圖RL1，RLo讀/寫(xiě)操作方式位。這兩位用來(lái)確定對(duì)選中的計(jì)數(shù)通道進(jìn)行讀/寫(xiě)操作方式。當(dāng)CPU對(duì)8253進(jìn)行16位讀/寫(xiě)操作時(shí)，可以只讀/寫(xiě)高8位或只讀/寫(xiě)低8位，也可以讀/寫(xiě)16位。讀/寫(xiě)16位時(shí)，先讀/寫(xiě)低8位，后讀/寫(xiě)高8位，具體是哪種操作方式由RL1, RLo這兩位的編碼確定。由于 8253的數(shù)據(jù)線只有（D7Do）, 一次只能傳送8位數(shù)據(jù)，故傳送16位數(shù)據(jù)時(shí)，要分兩次進(jìn)行。M2， M1， Mo工作方式擇位。8253的每個(gè)計(jì)數(shù)通道有 6種不同的工作方式

10、，即方式 0到方式5，M2M1M0這三類(lèi)就是用來(lái)選擇具體的工作方式，具體選擇如圖。BCD 計(jì)數(shù)方式選擇位。8253的每個(gè)計(jì)數(shù)通道有兩種計(jì)數(shù)方式按二進(jìn)制計(jì)數(shù)或按十進(jìn)制（BCD碼）計(jì)數(shù)。BCD位用來(lái)具體確定采用哪種計(jì)數(shù)方式。例：若選擇計(jì)數(shù)器1，工作在方式3，計(jì)數(shù)初值為588H （ 2個(gè)字節(jié)）采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)，則其控制字為：01110110=76H，設(shè)控制口地址為 043H，則將該控制字寫(xiě)入控制字寄存器的指令如下:MOV AL，076HOUT 043H，AL 8253的初始化編程內(nèi)容：一是首先向控制寄存器寫(xiě)入控制字，以選定計(jì)數(shù)通道（三個(gè)中之一），規(guī)定該計(jì)數(shù)的工作方式和計(jì)數(shù)方式以及計(jì)數(shù)初值的長(zhǎng)度和裝入順

11、序（初值寫(xiě)入方式）；二是向已選定的計(jì)數(shù)器按控制字的要求寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值。8253初始化的要求:（1）對(duì)每個(gè)計(jì)數(shù)器，控制字必須寫(xiě)在計(jì)數(shù)值之前。這是因?yàn)橛?jì)數(shù)器的讀/寫(xiě)格式由它的控制字決定。（2）計(jì)數(shù)值必須按控制字所規(guī)定的格式寫(xiě)入。若控制字規(guī)定只寫(xiě)8位，只需寫(xiě)入一次（8位）計(jì)數(shù)值即可（規(guī)定寫(xiě)低8位則高8位自動(dòng)置0,規(guī)定寫(xiě)高8位則低8位自動(dòng)置0);規(guī)定寫(xiě)16位時(shí)必須寫(xiě)兩次，先寫(xiě)低8位，后寫(xiě)高8位。當(dāng)初值為0時(shí)，也要分兩寫(xiě)入，因在二進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)，“0”表示 65336,在 BCD碼計(jì)數(shù)時(shí)“ 0” 表示 10000=104。(3) 對(duì)所有方式計(jì)數(shù)器都可以在計(jì)數(shù)過(guò)程中或計(jì)數(shù)結(jié)束后改變計(jì)數(shù)值，重寫(xiě)計(jì)數(shù)值也必須遵守控

12、制字所規(guī)定的格式，并且不會(huì)改變當(dāng)前計(jì)數(shù)器的工作方式。(4)計(jì)數(shù)值不能直接寫(xiě)到減，而只能寫(xiě)入計(jì)數(shù)值寄存器中，并由寫(xiě)操作之后的下一個(gè)CLK脈沖將計(jì)數(shù) 值寄存器的內(nèi)容裝入減 1計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。(5)初始化編程必須明確各個(gè)計(jì)數(shù)器的控制字和計(jì)數(shù)值不是寫(xiě)到同一個(gè)地址單元。各個(gè)計(jì)數(shù)器的控制字各自獨(dú)立確定，但它們都寫(xiě)入同一個(gè)端口地址(控制字寄存器)中個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值則根據(jù)需要獨(dú)立確定并寫(xiě)入各自計(jì)數(shù)器的相應(yīng)寄存器中。例1:設(shè)8086系統(tǒng)中8253的三個(gè)計(jì)數(shù)器的端口地址為060H，062H和064H,控制口地址為066H,要求計(jì)數(shù)器0為方式1，按BCD計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)初值為1800D,計(jì)數(shù)器1為方式0,按 進(jìn)制計(jì)數(shù)；計(jì)

13、數(shù)初值為 1234H,計(jì)數(shù)器2為方式3,按二進(jìn)制計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)初值為 065H時(shí)，試分別寫(xiě)出計(jì)數(shù)器 0，1, 2的初始化程序。計(jì)數(shù)器0的初始化:計(jì)數(shù)0的控制字：00100011B=23HMOV AL 23H ;計(jì)數(shù)器0的控制字OUT 0 66H, AL ;控制字寫(xiě)入 8253的控制器MOV AL 18H ;取計(jì)數(shù)初值的高 8位，低8位00可不送OUT 060H AL ;計(jì)數(shù)初值送計(jì)數(shù)器 0端口計(jì)數(shù)器1和初始化: 計(jì)數(shù)器1的控制字：01110000B=70HMOV AL 70H ;計(jì)數(shù)器的控制字：方式 0,送高8位和低8位，二進(jìn)制計(jì)數(shù)OUT 0664 al;控制字寫(xiě)入8253的控制器MOV AL

14、034H;取計(jì)數(shù)初值的低8位OUT 062IH AL;計(jì)數(shù)初值的低8位，寫(xiě)入計(jì)數(shù)器1端口MOV AL 12H;取計(jì)數(shù)初值的高 8位OUT 062IH AL;計(jì)數(shù)初值的高8位寫(xiě)入計(jì)數(shù)器1端口計(jì)數(shù)器2的初始化: 計(jì)數(shù)器2的控制字：10010110B=96HMOV AL 96H ;計(jì)數(shù)器2的控制字96H:方式3,只送低8位，二進(jìn)制計(jì)數(shù)OUT 066IH AL;控制字寫(xiě)入8253的控制口MOV AL 056H;計(jì)數(shù)初值的低8位OUT 064IH AL;計(jì)數(shù)初值的低8位寫(xiě)入計(jì)數(shù)器2的端口例2:要求讀出計(jì)數(shù)器2的當(dāng)前計(jì)數(shù)值，并檢查是否為全“1”。8253在讀取計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值時(shí)，必須分兩步進(jìn)行。首先發(fā)一

15、鎖存命令(即控制字中RL1RLO=O0 ,將當(dāng)前計(jì)數(shù)值OUT DX,AL鎖存到輸出鎖存器中。第二步執(zhí)行讀操作，即用IN指令將鎖存器中內(nèi)容讀入CPU假設(shè)計(jì)數(shù)初值只有低 8位，設(shè)其程序段如下(控制口地址為066H,計(jì)數(shù)器2的口地址為 064H):KEEP MOV AL 80H ;計(jì)數(shù)器2的鎖存命令OUT 066H AL ;鎖存命令寫(xiě)入控制寄存器IN AL，064H ;讀輸出鎖存器中的當(dāng)前計(jì)數(shù)值1”端口讀)CMP AL 0FFH ;比較當(dāng)前計(jì)數(shù)值是否為全“JME KEE P;非全“ 1”繼續(xù)讀HLT ;為全“ 1”暫停8253的應(yīng)用舉例例1:將8253的計(jì)數(shù)器1作為5ms定時(shí)器，設(shè)輸入時(shí)鐘頻率為20

16、0kHz，試編寫(xiě)8253的初始化程序。(1)計(jì)數(shù)初值N計(jì)算已知輸入時(shí)鐘CLK頻率為200kHz，則時(shí)鐘周期為T(mén)=1/f=1/200kHz=5卩s，于是計(jì)數(shù)初值 N為:N=5ms/T=5ms/5a s=1000。(2)確定控制字按題意選計(jì)數(shù)器1,按BCD碼計(jì)數(shù)，工作于方式 0,由于計(jì)數(shù)初值N=1000,控制字C5C4應(yīng)為11,于是8253的控制字 為:01110001B=71H。(3)選擇8253各端口地址設(shè)計(jì)數(shù)器1的端口地址為3F82H,控制口地址為 3F86H。(4) 初始化程序如下MOV AL，71H ;控制字MOV DX 3F68H ;控制口地址OUT DX AL ;控制字送8253控制

17、寄存器MOV DX3F82H ;計(jì)數(shù)器1端口地址MOVAL，00 ;將計(jì)數(shù)初值N=1000的低8位寫(xiě)入計(jì)數(shù)器1OUT DX,ALMOVAL，10 ;將N的高8位寫(xiě)入計(jì)數(shù)器1例2:以8086為CPU的某微機(jī)系統(tǒng)中使用了一塊 8253芯片，其通道端口地址為 308H, 30AH, 30CH控制口地址為 30EH3個(gè)通道使用同一輸入時(shí)鐘，頻率為2MHz要求完成如下功厶匕冃能: 利用計(jì)數(shù)器0采用硬件觸發(fā)，輸出寬度等于時(shí)鐘周期的單脈 沖，定時(shí)常數(shù)為36H;利用計(jì)數(shù)器1輸出頻率為2kHz的對(duì)稱方波;利用計(jì)數(shù)器2產(chǎn)生寬度為0. 6ms的單脈沖，試設(shè)計(jì)該定時(shí)系統(tǒng)硬件電路和初始化程序。(1)硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路

18、設(shè)計(jì)主要是地址譯碼電路設(shè)計(jì)及時(shí)8253 與 CPU間的連接。根據(jù)給定的端口地址可知，地址總線低位部分的氏A分別為：AA3=11, A7A4=OOOO, AAA=100111 , A0=0,由它們經(jīng)譯碼器譯碼產(chǎn)生 8253的片選信號(hào) ，8253的數(shù) 據(jù)線D7DO必須與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的低 8位相連，8253的端口的選擇信號(hào)A1A0應(yīng)連系統(tǒng)地址的 A2A1。根據(jù)上 述要求， 譯碼器應(yīng)選3-8譯碼器74LS138。該譯碼器有3個(gè)代碼輸入 端(C B, A),輸入3位代碼決定譯碼信號(hào)從 丫0丫7中哪個(gè)輸出，本例中顯然應(yīng)以 丫2輸出。(2)初始化編程根據(jù)題意要求，對(duì)3個(gè)通道的工作方式，計(jì)數(shù)初值確定如下:由

19、CLKCLK2=2MHz可得，時(shí)鐘周期 T=1/f=1/2MHz=0 . 5 卩 s。選計(jì)數(shù)器0:選擇方式5,門(mén)控信號(hào)GATE應(yīng)接一正跳變信號(hào),OUT端當(dāng)計(jì)數(shù)為0時(shí)產(chǎn)生一個(gè)寬度等于時(shí)鐘周期的單脈沖。計(jì)數(shù)系數(shù)為36，用BCD計(jì)數(shù)。所以，計(jì)數(shù)器 0的控制字應(yīng)為 00011011B=1BH選計(jì)數(shù)器1:選擇方式3, GATE按 +5V, CLK1=2MHZ俞出方波頻率為2kHz,所以，計(jì)數(shù)常數(shù) Ni=2MHz/2kHz=1000,采用BCD計(jì)數(shù)，于是計(jì)數(shù)器1的控制字為:01110111B=77H。OUT DXAL ;低字節(jié)寫(xiě)入計(jì)數(shù)器 0端選計(jì)數(shù)器2:選擇方式1,以構(gòu)成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路，輸出脈 沖寬度由計(jì)數(shù)常數(shù) N2決定，計(jì)數(shù)常數(shù)N2=600卩s/0 . 5卩s=1200，采用BCD計(jì)數(shù)，于是計(jì)數(shù)器 2的控制字為：10110011B=B3H 根據(jù)以上分析可得3個(gè)計(jì)