微機原理與接口技術9章ppt課件

1、微機原理與接口技術微機原理與接口技術第九章第九章 8253第第9章章 微型計算機常用接口技術微型計算機常用接口技術 微機系統(tǒng)中多采用大規(guī)模集成接口芯片作為接口電路 利用這種芯片構成的接口電路，在不改動硬件的情況下，可以經(jīng)過編程改動其功能、任務方式，運用起來更靈敏 第第9章章 微型計算機常用接口技術微型計算機常用接口技術 主要內容 并行通訊接口 串行通訊接口 定時器/計數(shù)器 DMA控制器 A/D和D/A轉換器定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器 主要內容 定時與計數(shù) 可編程定時器/計數(shù)器接口芯片8253定時與計數(shù)定時與計數(shù) 定時技術在微機系統(tǒng)中必不可少 微機的任務在規(guī)范時鐘控制下完成 為外設提供實時時鐘

2、向外設定時發(fā)出控制信號 定時中斷、定時檢測、定時掃描、定時顯示 對外部事件進展計數(shù)定時與計數(shù)定時與計數(shù) 定時與計數(shù) 定時與計數(shù)的本質：對脈沖進展計數(shù) 定時：所計數(shù)的脈沖是規(guī)范的時鐘信號，由于每個脈沖信號周期恒定，這樣累加起來就會對獲得一段定時時間了 計數(shù)：所計數(shù)的脈沖隨機性較大，由外部事件的詳細情況決議 定時與計數(shù)定時與計數(shù) 定時控制的方法 軟件法 執(zhí)行一段延時程序 硬件法 專門設計一套電路 軟、硬件結合法 設計一種專門的具有可編程特性的芯片 幾種方法的對比 硬件設備、CPU的運用效率、靈敏性、準確性可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的根本性能 可編程定時器/計數(shù)器芯片

3、有三個獨立的16位減法計數(shù)器 任務方式和計數(shù)值可編程控制 可以進展二進制或BCD碼計數(shù) 計數(shù)脈沖頻率最高為2.6MHz 可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的內部構造可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的內部構造 數(shù)據(jù)總線緩沖器 一個8位的雙向三態(tài)緩沖器，它是8253與CPU數(shù)據(jù)總線的接口。8253的控制字、計數(shù)初值以及8253的當前計數(shù)值都是經(jīng)過它來傳送的 讀/寫控制邏輯 它接納片選信號、系統(tǒng)控制信號包括讀/寫信號、以及端口地址選擇信號A0和A1，用來控制8253控制字、計數(shù)初值等的傳送 控制字存放器 對8253初始化編程時，控制字寫入該存放器，用來控

4、制每個計數(shù)器的任務方式。控制存放器的內容只能寫入，不能讀出 可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的內部構造 計數(shù)器0、1、2 每個計數(shù)器的任務方式和任務過程完全獨立 內部構造一樣 16位計數(shù)初值存放器：用來存放計數(shù)初值 16位減1計數(shù)器：用來進展減1計數(shù)操作 16位鎖存器：當收到鎖存命令時，鎖存計數(shù)值供CPU讀取 可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的引腳可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的引腳 和CPU銜接的引腳 D7D0 、A0、A1 、 、 、 8253端口選擇操作書P275 表9-3-1 改錯！ A1 A0 0 0 計數(shù)器0

5、 0 1 計數(shù)器1 1 0 計數(shù)器2 1 1控制存放器 留意：控制存放器只能寫入、不能讀出CSRDWR可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的引腳 面向外部設備的引腳 CLK：每個計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入引腳 當8253進展定時或計數(shù)任務時，每經(jīng)過該引腳輸入一個脈沖，便使計數(shù)值減1 GATE：每個計數(shù)器的門控信號輸入引腳 用來制止、允許或開場計數(shù)過程 不同的任務方式，該信號的作用不同 OUT：每個計數(shù)器的輸出引腳 當計數(shù)值減為0時，該引腳輸出相應的信號 不同的任務方式，該信號有不同的輸出波形 可作為外設的控制信號，也可作為CPU的中斷懇求信號可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片

6、8253 8253的控制字 控制字格式可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 每個計數(shù)器都有6種任務方式 不同的任務方式 啟動計數(shù)器任務的方式不同 OUT輸出波形不同 GATE信號的作用不同 本次計數(shù)過程中，GATE信號的改動對計數(shù)的影響 本次計數(shù)過程中，寫入計數(shù)初值對計數(shù)的影響可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 每個計數(shù)器都有6種任務方式 任何一種任務方式 控制字寫入計數(shù)器，一切的控制邏輯電路立刻復位，輸出端OUT進入初始形狀 計數(shù)初始值寫入GATE上升沿之后，要經(jīng)過一個時鐘周期，計數(shù)執(zhí)行部件才可以開場進展計數(shù)操作。由于第一個下降沿

7、將計數(shù)存放器的內容送減1計數(shù)器 在每個時鐘脈沖CLK的上升沿，采樣門控信號GATE 在時鐘脈沖的下降沿，計數(shù)器作減1計數(shù)可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式0計數(shù)終了中斷方式 當控制字寫入控制字存放器后，輸出OUT就變?yōu)榈碗娖?，裝入計數(shù)初值開場計數(shù)，在整個計數(shù)過程中，OUT堅持為低電平，當計數(shù)到0后，OUT變?yōu)楦唠娖讲猿?，直到寫入新的初?GATE的高低電平控制計數(shù)過程能否進展 計數(shù)終了時OUT信號的上升沿可作為中斷懇求信號 可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式0計數(shù)終了中斷方式 波形圖可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)

8、芯片8253 8253的任務方式 方式0計數(shù)終了中斷方式 任務特點 計數(shù)由軟件啟動，每次寫入計數(shù)初值只啟動一次計數(shù) 假設設置計數(shù)器初值為N，那么輸出OUT在N1個脈沖后才干變高 在計數(shù)過程中，可由GATE信號控制暫停。當GATE0時，暫停計數(shù)；當GATE1時，繼續(xù)計數(shù) 在計數(shù)過程中寫入新的計數(shù)初值，那么按新的初值重新開場計數(shù)可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式1可編程單穩(wěn)態(tài) 當控制字寫入控制字存放器后，輸出OUT就變?yōu)楦唠娖?，當計?shù)值寫入計數(shù)器后，計數(shù)器并不是馬上開場計數(shù)，直到GATE端來一個正脈沖上升沿，經(jīng)過一個CLK脈沖后，OUT端變?yōu)榈碗娖?，開場計數(shù)

9、在整個計數(shù)過程中，OUT堅持為低電平，當計數(shù)到0后，OUT變?yōu)楦唠娖剑虼薕UT輸出為一個單穩(wěn)脈沖 假設外部GATE端再來一個觸發(fā)脈沖，計數(shù)器又開場重新計數(shù)，那么OUT端可再次產(chǎn)生一個單穩(wěn)脈沖 可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式1可編程單穩(wěn)態(tài) 波形圖可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式1可編程單穩(wěn)態(tài) 任務特點 計數(shù)由GATE上升沿啟動，只需GATE端給觸發(fā)脈沖，那么會裝入計數(shù)值，并開場計數(shù)。OUT端輸出一個同樣寬度的單穩(wěn)脈沖 在計數(shù)過程中，當GATE端又來了觸發(fā)脈沖時，那么計數(shù)器從計數(shù)初值開場重新計數(shù)，這將使OUT端輸出

10、的單穩(wěn)脈沖的寬度比原來加寬了 在計數(shù)過程中寫入新的計數(shù)初值，不會影響OUT當前輸出。只需GATE端再次觸發(fā)時，才按新的計數(shù)值計數(shù) 可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式2頻率發(fā)生器 當控制字寫入控制字存放器后，輸出OUT就變?yōu)楦唠娖?，裝入計數(shù)初值后，計數(shù)器開場計數(shù)，計數(shù)到1時，OUT變低，經(jīng)過一個CLK周期，OUT恢復到高電平，并且計數(shù)初值自動裝入，計數(shù)器又重新開場計數(shù)過程 由于計數(shù)器可以延續(xù)任務，所以OUT端輸出延續(xù)的負脈沖，頻率為CLK的的N分頻，負脈沖寬度為一個CLK周期可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式2頻率發(fā)生器

11、 波形圖可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式2頻率發(fā)生器 任務特點 具有計數(shù)值自動重裝功能，當計數(shù)到0后，不用再次寫入計數(shù)初值。計數(shù)器可以延續(xù)任務 GATE可以控制計數(shù)過程，當GATE為低時暫停計數(shù)，恢復為高后重新從初值計數(shù) 在計數(shù)過程中假設寫入新的計數(shù)初值，不影響本次計數(shù)過程，下一個計數(shù)過程會按新的計數(shù)初值計數(shù) 可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式3方波發(fā)生器 方式3和方式2的任務類似，獨一不同的是，計數(shù)器開場計數(shù)后，當計數(shù)到初值的一半時，OUT變?yōu)榈碗娖?，直至計?，OUT又變?yōu)楦唠娖?，并重新開場計數(shù) 所以OUT端輸出

12、為方波可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式3方波發(fā)生器 波形圖可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式3方波發(fā)生器 任務特點 當計數(shù)初值N為偶數(shù)時，前N/2計數(shù)期間OUT輸出高電平，后N/2計數(shù)期間輸出低電平，所以輸出為對稱方波。 當計數(shù)初值N為奇數(shù)時，前N+1/2計數(shù)期間OUT輸出高電平，后N-1/2計數(shù)期間輸出低電平，所以輸出波形不完全對稱，近似方波 可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式4軟件觸發(fā)的選通訊號發(fā)生器 當控制字寫入控制字存放器后，輸出OUT就變?yōu)楦唠娖?，裝入計數(shù)初值開場計數(shù)，

13、在整個計數(shù)過程中，OUT堅持為高電平，當計數(shù)到0后，OUT變?yōu)榈碗娖?，?jīng)過一個CLK周期后，又變?yōu)楦唠娖健?計數(shù)是一次性的與方式0有類似之處，只需當寫入新的計數(shù)值后才開場下一次計數(shù) GATE的高低電平控制計數(shù)過程能否進展可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式4軟件觸發(fā)的選通訊號發(fā)生器 波形圖可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式4軟件觸發(fā)的選通訊號發(fā)生器 任務特點 計數(shù)由軟件啟動，每次寫入計數(shù)初值只啟動一次計數(shù) 當計數(shù)值為N時，那么間隔N1個CLK脈沖輸出一個負脈沖計數(shù)一次有效 在計數(shù)過程中，可由GATE信號控制暫停。當GAT

14、E0時，暫停計數(shù)；當GATE1時，繼續(xù)計數(shù) 在計數(shù)過程中寫入新的計數(shù)初值，那么按新的初值重新開場計數(shù)可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式5硬件觸發(fā)的選通訊號發(fā)生器 當控制字寫入控制字存放器后，輸出OUT就變?yōu)楦唠娖?，裝入計數(shù)初值后并不立刻開場計數(shù)，直到GATE端來一個正脈沖上升沿，觸發(fā)啟動計數(shù) 在整個計數(shù)過程中，OUT堅持為高電平，當計數(shù)到0后，OUT變?yōu)榈碗娖剑?jīng)過一個CLK周期后，又變?yōu)楦唠娖剑ｎD計數(shù)。直到GATE端再來觸發(fā)脈沖，重新裝入計數(shù)初值，開場下一次計數(shù)可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式5硬件觸發(fā)的選通訊號

15、發(fā)生器 波形圖可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 方式5硬件觸發(fā)的選通訊號發(fā)生器 任務特點 計數(shù)由GATE上升沿啟動，只需GATE端給觸發(fā)脈沖，那么會裝入計數(shù)值，并開場計數(shù) 在這種方式下，假設設置的計數(shù)值是N，那么在GATE脈沖后，經(jīng)過N1個CLK，OUT端才輸出一個負脈沖 在計數(shù)過程中修正計數(shù)初值，不會影響本次計數(shù)，只需GATE端再次觸發(fā)時，才按新的計數(shù)值計數(shù)可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 小結 計數(shù)的啟動 方式0、2、3、4都是在寫入計數(shù)初值之后，就開場計數(shù)的 而方式1和方式5需求GATE端來外部觸發(fā)脈沖，才開場計數(shù)可編程

16、定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 小結 輸出波形 方式2、4、5的輸出波形類似 方式2、3的波形延續(xù)，方式3為方波 方式1輸出的是寬度為為N個CLK脈沖周期的低電平有效脈沖 方式0在計數(shù)數(shù)過程中輸出為低電平，計數(shù)終了時變?yōu)楦唠娖娇删幊潭〞r可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的任務方式 小結 門控信號GATE，可以控制計數(shù)過程 方式0、2、3、4是電平起作用，允許/制止計數(shù) 方式1、2、3、5是上升沿起作用，啟動計數(shù) 對方式2、3來說，GATE信號的電平、上升沿都可以起作用可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的編程 初始化編程 寫入控制字

17、 寫入計數(shù)初值 計數(shù)初值=CLK脈沖頻率/輸出脈沖頻率=定時時間輸出脈沖周期/CLK周期 操作編程 寫入計數(shù)初值新 讀取計數(shù)器的計數(shù)值 向計數(shù)器發(fā)鎖存命令 讀取計數(shù)器鎖存的計數(shù)值可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253的編程 舉例 例9-5 設8253的端口地址為280H283H，對計數(shù)器2初始化，讓其任務在方式0，計數(shù)初值為2050，按二進制計數(shù)。完成初始化編程 例9-6 設8253的CLK0為2.5MHz，要求OUT0輸出頻率為1KHz的方波。設8253的端口地址為04H07H 例9-7 采用鎖存方式讀取8253計數(shù)器1的16位計數(shù)值，設8253的端口地址為280H283H

18、可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253運用舉例 在IBM PC/XT中，8253作為定時計數(shù)器電路，它的三個通道的作用分別為： 計數(shù)器0，編程為方式3，GATE0固定為高電平，OUT0作為中斷懇求信號接至8259A中斷控制器的第0級IRQ0。這個定時中斷約55ms用于報時時鐘的時間基準 計數(shù)器1編程為方式2，GATE1固定為高電平， OUT1的輸出經(jīng)過一個D觸發(fā)器后作為DMA控制器通道0的DMA懇求DREQ0，用于定時約15us啟動刷新動態(tài)RAM可編程定時可編程定時/計數(shù)芯片計數(shù)芯片8253 8253運用舉例 在IBM PC/XT中，8253作為定時計數(shù)器電路，它的三個通道的作用分別為： 計數(shù)器2編程為方式3，1KHZ的方波輸出，經(jīng)過濾波，去除高頻分量后送揚聲器，GATE2是8255的PB0，OUT輸出經(jīng)一與門