《微處理器與接口技術(shù)》課件第6章 可編程接口設(shè)計(jì)

6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253

6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82536.1.18253的引腳及結(jié)構(gòu)1.8253外部引腳CLK0~CLK2：計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸入引腳。計(jì)數(shù)器對(duì)此時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，每經(jīng)歷一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)值就減1。當(dāng)輸入時(shí)鐘是均勻連續(xù)，周期精確的信號(hào)時(shí)，8253作為定時(shí)器使用，當(dāng)輸入時(shí)鐘是外部事件產(chǎn)生的不均勻、斷續(xù)的脈沖時(shí)，8253作為計(jì)數(shù)器使用。GATE0~GATE2：門控信號(hào)輸入引腳。該信號(hào)的作用是控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和停止。OUT0~OUT2：計(jì)數(shù)器輸出引腳。根據(jù)計(jì)數(shù)器設(shè)置的工作方式，產(chǎn)生不同的輸出波形。6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82536.1.18253的引腳及結(jié)構(gòu)2.8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)總線緩沖器、控制字寄存器和讀寫邏輯。(1)計(jì)數(shù)器8253的3個(gè)計(jì)數(shù)器相互獨(dú)立，可以按照各自的工作方式計(jì)數(shù)。每個(gè)計(jì)數(shù)器都具有相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器、一個(gè)減1計(jì)數(shù)寄存器和一個(gè)計(jì)數(shù)值輸出鎖存器。當(dāng)設(shè)置計(jì)數(shù)初值后，減1計(jì)數(shù)寄存器開始對(duì)輸入脈沖執(zhí)行減1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值輸出鎖存器跟隨減１計(jì)數(shù)寄存器變化，當(dāng)出現(xiàn)鎖存命令時(shí)，鎖定當(dāng)前計(jì)數(shù)值，等讀取之后，又隨著減１計(jì)數(shù)寄存器的變化而變化。當(dāng)計(jì)數(shù)初值減到零時(shí)，從OUT端口輸出相應(yīng)的信號(hào)。6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253

6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82536.1.28253工作方式1.方式0：計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷方式0采用軟件啟動(dòng)，寫入的計(jì)數(shù)初值只計(jì)數(shù)一遍，不能自動(dòng)重復(fù)，輸出信號(hào)可以作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，保持到寫入新的計(jì)數(shù)值。方式0的流程為：①寫入控制字后，輸出為低電平；②接著，寫入計(jì)數(shù)初值，經(jīng)歷一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿和下降沿，初值裝入減1計(jì)數(shù)寄存器；③在計(jì)數(shù)期間，每經(jīng)歷一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的下降沿執(zhí)行一次減1操作；④最后，當(dāng)計(jì)數(shù)值減到0，輸出高電平，6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82536.1.28253工作方式2.方式1：可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)方式方式1采用硬件啟動(dòng)，雖然寫入的計(jì)數(shù)初值只計(jì)數(shù)一遍，不能自動(dòng)重復(fù)，但是GATE信號(hào)上升沿可以重新觸發(fā)計(jì)數(shù)。輸出一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，脈度等于計(jì)數(shù)初值乘以時(shí)鐘周期。①寫入控制字后，輸出為高電平；②接著，寫入計(jì)數(shù)初值，等待GATE信號(hào)出現(xiàn)上升沿后，在其下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿，初值才裝入減1計(jì)數(shù)寄存器；③在計(jì)數(shù)期間，每經(jīng)歷一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的下降沿執(zhí)行一次減1操作，GATE信號(hào)變低不影響計(jì)數(shù)；④最后，當(dāng)計(jì)數(shù)值減到0，輸出高電平，輸出電平的高低變化中，6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82536.1.28253工作方式3.方式2：頻率發(fā)生器方式2采用可以采用軟件或硬件啟動(dòng)，自動(dòng)重載初值進(jìn)行計(jì)數(shù)，輸出連續(xù)的脈寬為時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖。方式2的流程為：①寫入控制字后，輸出為高電平；②寫入計(jì)數(shù)初值時(shí)，如果此時(shí)GATE信號(hào)為高電平，在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿，初值裝入減1計(jì)數(shù)寄存器；否則，等待GATE信號(hào)出現(xiàn)上升沿后，在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿，才將初值裝入減1計(jì)數(shù)寄存器；③在計(jì)數(shù)期間，GATE信號(hào)變一直為高電平，則每經(jīng)歷一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的下降沿執(zhí)行一次減1操作；④最后，當(dāng)計(jì)數(shù)值減到1，輸出低電平，維持一個(gè)時(shí)鐘周期后，輸出高電平，從而形成一個(gè)脈寬為時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖，然后，計(jì)數(shù)器自動(dòng)重裝初值，開始新一輪計(jì)數(shù)。6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82536.1.28253工作方式4.方式3：方波發(fā)生器方式3采用可以采用軟件或硬件啟動(dòng)，自動(dòng)重載初值進(jìn)行計(jì)數(shù)，輸出連續(xù)的方波信號(hào)。方式3的流程為：①寫入控制字后，輸出為高電平；②寫入計(jì)數(shù)初值時(shí)，如果此時(shí)GATE信號(hào)為高電平，在其下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿，初值裝入減1計(jì)數(shù)寄存器；否則，等待GATE信號(hào)出現(xiàn)上升沿后，在其下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿，才將初值裝入減1計(jì)數(shù)寄存器；③在計(jì)數(shù)期間，GATE信號(hào)變一直為高電平，則每經(jīng)歷一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的下降沿執(zhí)行一次減1操作；④如果初值為N，當(dāng)計(jì)數(shù)到N/2（對(duì)于偶數(shù)）或(N+1)/2（對(duì)于奇數(shù)）時(shí)，輸出低電平。計(jì)數(shù)完成后，輸出高電平，計(jì)數(shù)器自動(dòng)重裝初值，開始新一輪計(jì)數(shù)6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82536.1.28253工作方式5.方式4：軟件觸發(fā)選通方式4采用軟件啟動(dòng)，寫入的計(jì)數(shù)初值只計(jì)數(shù)一遍，不能自動(dòng)重復(fù)，輸出一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，脈度等于時(shí)鐘周期。方式4的流程為：①寫入控制字后，輸出為高電平；②接著，寫入計(jì)數(shù)初值，經(jīng)歷一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿，初值裝入減1計(jì)數(shù)寄存器；③在計(jì)數(shù)期間，每經(jīng)歷一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的下降沿執(zhí)行一次減1操作，GATE信號(hào)變低不影響計(jì)數(shù)；④最后，當(dāng)計(jì)數(shù)值減到0，輸出低電平，維持一個(gè)時(shí)鐘周期后，輸出高電平，從而形成一個(gè)脈寬為時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖。6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82536.1.28253工作方式6.方式5：硬件觸發(fā)選通方式5采用硬件啟動(dòng)，受GATE信號(hào)上升沿觸發(fā)，一次觸發(fā)計(jì)數(shù)一遍，不能自動(dòng)重復(fù)，輸出負(fù)脈沖信號(hào)，脈度等于時(shí)鐘周期。方式5的流程為：①寫入控制字后，輸出為高電平；②接著，寫入計(jì)數(shù)初值，等待GATE信號(hào)出現(xiàn)上升沿后，在其下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿，初值才裝入減1計(jì)數(shù)寄存器；③在計(jì)數(shù)期間，每經(jīng)歷一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的下降沿執(zhí)行一次減1操作，GATE信號(hào)變低不影響計(jì)數(shù)；④最后，當(dāng)計(jì)數(shù)值減到0，輸出低電平，維持一個(gè)時(shí)鐘周期后，輸出高電平，從而形成一個(gè)脈寬為時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖。6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82536.1.38253控制字6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253

A1A0作用1XXXX無(wú)效00001讀計(jì)數(shù)器000101讀計(jì)數(shù)器101001讀計(jì)數(shù)器200010寫計(jì)數(shù)器000110寫計(jì)數(shù)器101010寫計(jì)數(shù)器201110寫控制寄存器6.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82536.1.48253應(yīng)用舉例8253的初始化主要包括寫入計(jì)數(shù)器的控制字和計(jì)數(shù)初值。因?yàn)?253的每個(gè)計(jì)數(shù)器都有端口地址，所以可以采取比較靈活的順序?qū)τ?jì)數(shù)器初始化。8253的初始化需要遵循“先寫控制字，再寫計(jì)數(shù)值”的要求，對(duì)于16位的計(jì)數(shù)值，遵循“先寫低字節(jié)，再寫高字節(jié)”的要求。8253初始化的方法有兩種：①逐個(gè)初始化計(jì)數(shù)器，即對(duì)某個(gè)計(jì)數(shù)器，先寫入方式控制字，接著寫入計(jì)數(shù)初值，完成后，再對(duì)了一個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行初始化。②先寫全部所用到的計(jì)數(shù)器的控制字，再寫入各計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。6.2可編并行接口8255

6.2可編并行接口82556.2.18255的引腳及結(jié)構(gòu)8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)端口、A組和B組控制電路、數(shù)據(jù)總線緩沖區(qū)和讀寫控制邏輯四部分組成(1)數(shù)據(jù)A口、B和C8255有A、B、C共3個(gè)8位數(shù)據(jù)端口，可以分別設(shè)置為輸入口或輸出口。因?yàn)锳口和B口都各自有一個(gè)８位輸入鎖存器和一個(gè)８位輸出鎖存器/緩沖器，所以A口和B口作為輸入或輸出時(shí)數(shù)據(jù)都可以鎖存。C口作為輸出時(shí)能對(duì)數(shù)據(jù)鎖存，但作為輸入時(shí)沒有鎖存能力。當(dāng)3個(gè)口作為輸出端口時(shí)，可以用輸入指令讀取鎖存器的內(nèi)容。通常A口和B口作為獨(dú)立的I/O端口，端口Ｃ可以做獨(dú)立的I/O端口，也可以將C口分成2組，各位作為A口和B的控制和狀態(tài)信號(hào)。6.2可編并行接口8255

6.2可編并行接口82556.2.28255工作方式1.工作方式0：基本輸入/輸出方式A口、B口、C口的高4位和低4位可分別獨(dú)立的設(shè)置為輸入或輸出端口，這些端口可以共有16種不同的組合。在這種工作方式下，C口可以按位置位和復(fù)位。在方式0下，C口有按位進(jìn)行置位和復(fù)位的能力。有關(guān)Ｃ口的按位操作見后續(xù)內(nèi)容。2.工作方式1：選通輸入/輸出方式在工作方式１中，A口和B口仍作為I/O口，但需要選通信號(hào)控制完成，C口中部分的位作為控制和狀態(tài)信號(hào)配合A口和B口在工作于方式1。3.工作方式2：雙向選通輸入輸出只有A口可以采用工作方式2，這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)送和接收的雙向通信，可以采用查詢或中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。6.2可編并行接口82556.2.38255的控制字8255的控制字有兩個(gè)：工作方式選擇控制字和C口位控制字。兩個(gè)控制字共用同一個(gè)地址，稱為控制字寄存器地址，通過(guò)控制字的D7位區(qū)分這兩個(gè)控制字，D7為1時(shí)，是工作方式選擇控制字，D7為0時(shí)，是C口位控制字。工作方式選擇控制字的格式如上圖所示，控制字的D6~D3位用于設(shè)置A組的工作方式，包括了A口的8位和C口的高4位；控制字的D2~D0位用于設(shè)置B組的工作方式，包括B口的8位和C口的低4位。C口位控制字的格式如下圖所示，這個(gè)控制字可以對(duì)C口的某一位置為1或0?？刂谱值腄3