計算機通信接口技術(shù)第5章

第五章時間接口2023最新整理收集do

something5.1概述5.1.1定時與計數(shù)1.定時

定義：提供的時間基準。

分類：內(nèi)部定時、外部定時。2.計數(shù)

定時與計數(shù)本質(zhì)上是一致的。

計數(shù)的信號隨機，定時的信號具有周期性。3.應(yīng)用5.1.2定時方法1.軟件定時

通過軟件指令周期方法定時，如執(zhí)行循環(huán)程序。

增加CPU負擔，通用性差，一般用于短延時。2.不可編程硬件定時

采用中小規(guī)模IC構(gòu)成。

不增加CPU負擔，成本低，定時值不可改變。3.可編程硬件定時

采用可編程計數(shù)器完成，軟件可改變計數(shù)值。

可編程定時/計數(shù)器：實質(zhì)上定時和計數(shù)本質(zhì)上都是脈沖計數(shù)器，定時計的是內(nèi)部基準時鐘源產(chǎn)生的脈沖，計數(shù)是計外部脈沖。5.1.3定時/計數(shù)器基本原理1.內(nèi)部邏輯CPU接口：

譯碼、操作外設(shè)接口：

時鐘信號、控制、輸出內(nèi)部邏輯：

REG2.工作過程

設(shè)初值、控制、輸出5.2Intel82548253→82545.2.18254基本功能3個獨立的16位定時/計數(shù)器（T/C）；

每個T/C功能：可按二、十進制（BCD）計數(shù)；有6種不同的工作方式；最高頻率10MHz；(82801BA為14.31818MHz)

有讀回狀態(tài)功能。(8253沒有)5.2.28254結(jié)構(gòu)與引腳1.內(nèi)部邏輯

總線緩沖器[8位R/W]：寫工作方式、計數(shù)初值、當前計數(shù)值2.計數(shù)器內(nèi)部邏輯16位當前計數(shù)值鎖存器OL16位減1計數(shù)器CE16位計數(shù)初值寄存器CROUT（減1至0時）MSBLSB鎖存后讀出當前值MSBLSB裝入/讀出初值&CLKGATECR：16位寫入[兩次]、清零CE：16位寫入、計數(shù)、輸出OL：16位先鎖存再讀出狀態(tài)REG：8位先鎖存再讀出

注意：GATE信號的作用與應(yīng)用，重寫CR的效果。

計數(shù)初值：N=fCLKi/fOUTi,在不同工作方式及定時/計數(shù)時的應(yīng)用不同。3.外部引腳

(1)譯碼：CS與A1A0：

(2)讀/寫：RD、WR；4.CPU操作功能及命令I(lǐng)/O端口地址：8254提供四個端口(使用A1A0)；命令：初始化—設(shè)置工作方式、設(shè)置計數(shù)器初值； 操作—重寫計數(shù)器初值、取狀態(tài)命令。狀態(tài)：當前計數(shù)值、工作方式及當前狀態(tài)。

I/O端口操作沖突時解決方法：

寫工作方式與寫讀取狀態(tài)命令采用特征位方法；

讀取當前計數(shù)值或讀取狀態(tài)采取時序方法。

8254命令關(guān)系表：操作特征位時序D7D601000計數(shù)初值寫入0#計數(shù)器**無01001計數(shù)初值寫入1#計數(shù)器**無01010計數(shù)初值寫入2#計數(shù)器**無01011向控制字REG寫控制字00~10無寫“讀計數(shù)值/狀態(tài)”命令11無00100讀0#計數(shù)器當前計數(shù)值無前一命令A1A0=11時，D7D6為11且D5為0或D7D6為非11且D5D4為00時，讀取的是當前計數(shù)值；D7D6為11且D4為0讀取的是狀態(tài)。讀0#計數(shù)器狀態(tài)無00101讀1#計數(shù)器當前計數(shù)值無讀1#計數(shù)器狀態(tài)無00110讀2#計數(shù)器當前計數(shù)值無讀2#計數(shù)器狀態(tài)無00111無操作1****禁止訪問011**無操作CSRDWRA1A05.2.38254命令及編程1.工作方式控制字（A1A0=11)

特征位：D7D6=00~10、D5D4=01~11；

D7D6選擇計數(shù)器：00－T/C0；01－T/C1；10－T/C2

D5D4選擇讀/寫方式：01－只寫低字節(jié)；10－只寫高字節(jié)；11－先寫低字節(jié)再寫高字節(jié)（16位）

D3D2D1選擇工作方式：000～101六種工作方式。

D0選擇計數(shù)進制：0－二進制方式；1－BCD碼方式。例：MOV AL，01110100B；T/C1，先低后高字節(jié)

OUT

43H，AL；方式2，二進制方式2.計數(shù)初值(1)不同通道的計數(shù)初值寫到不同地址中；

A1A0定時/計數(shù)器

00T/C001T/C110T/C2(2)每次寫入一個字節(jié)；

(3)根據(jù)控制字定義，決定高、低字節(jié)寫入方法。

(4)初始值的范圍是：二進制為65536(0000H)、65535(FFFFH)~1(0001H)。十進制為10000(0000H)、9999(9999H)~1(0001H)。3.T/C初始化(1)寫工作方式控制字

(2)設(shè)置計數(shù)初值例: MOVAL,01110101B;

T/C1,先低后高字節(jié),方式2,BCD

OUT

43H,AL

MOV

AX,2000H;

計數(shù)初值為2000

OUT

41H,AL;

MOVAL,AH

OUT

41H，AL;

MOVAL，00010110B;

T/C0,只低字節(jié),方式3,二進制

OUT

43H，AL

OUT40H，50H;

計數(shù)初值為50H（80）

注意：(1)每個使用的T/C均要初始化；

(2)計數(shù)初值的設(shè)置與T/C的CLK密切相關(guān)；

(3)計數(shù)初值的設(shè)置方法由控制字決定。4.T/C數(shù)據(jù)讀取(1)讀取當前計數(shù)值方法1

工作方式控制字(A1A0=11)D7D6＝00～01，D5D4=00(a)鎖存當前計數(shù)值或禁止計數(shù)

(b)讀取當前計數(shù)值

例：MOV AL，01000101B；T/C1,鎖存 ；先低后高字節(jié),方式2,BCD OUT 43H，AL IN AL，41H MOV AH，AL IN AL，41H XCHG AH，AL；AX為T/C1當前計數(shù)值(2)讀取當前計數(shù)值方法2—使用讀回命令（A1A0=11)

特征位：D7D6=11。(A1A0=11)

功能選擇：鎖存狀態(tài)－D5D4=10； 鎖存計數(shù)值－D5D4=01； 鎖存狀態(tài)與計數(shù)值－D5D4=00。(先讀狀態(tài)再讀計數(shù)值）

計數(shù)器選擇：D1=1—T/C0，D2=1—T/C1，D3=1—T/C2

特點：控制字同時只能鎖存單個通道，讀回命令可同時鎖存多個通道。例： MOV AL，11010100B ；T/C1,鎖存計數(shù)值

OUT 43H，AL IN AL，41H；

MOVAH，AL IN AL，41H XCHGAH，AL ；AX為當前計數(shù)值

MOVAL，11011010B ；T/C0、T/C2鎖存計數(shù)值

OUT 43H，AL IN AL，40H；

MOV AH，AL IN AL，40H XCHGAH，AL ；AX為T/C0當前計數(shù)值

IN AL，42H；

MOV AH，AL IN AL，42H XCHGAH，AL ；AX為T/C2當前計數(shù)值(3)讀取計數(shù)器當前狀態(tài)—使用讀回命令

例：MOV AL，11100100B ;T/C1,鎖存狀態(tài)值

OUT 43H，AL IN AL，41H ；若AL=00110101，表示T/C1

;

為方式2,BCD碼，先低后高

;讀/寫，當前OUT為低電平

MOVAL，11100010B ;T/C0,鎖存狀態(tài)值

OUT 43H，AL IN AL，40H ；若AL=00010110，表示T/C0 ;為方式3，二進制碼，只有低 ；字節(jié)，當前OUT為低電平

讀出的狀態(tài)字格式：5.2.48254工作方式1.方式0—計數(shù)結(jié)束時中斷

特點：一次計數(shù)；

GATE高允許、下降暫停、低禁止、上升繼續(xù)計數(shù)；

WR#寫[重寫]后下一脈沖下降沿重新計數(shù)；

OUT在控制字或計數(shù)初值寫完時變低、計數(shù)值為0時變高(N+1個時鐘的低)。2.方式1—硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)

特點：一次計數(shù)；

GATE上升重新、高與下降和低不影響計數(shù)；

WR#寫[重寫]在下次GATE從0到1的跳變時有效；

OUT在寫入控制字后變高，開始計數(shù)時變低、計數(shù)值為0時變高(N個時鐘周期的低)。3.方式2—頻率發(fā)生器

特點：多次計數(shù)；

GATE上升重新、高允許、下降停止、低禁止計數(shù)；

WR#寫[重寫]在下次計數(shù)時有效；

OUT在計數(shù)值為1時輸出寬度為1個CLK的負脈沖(周期為N個時鐘周期，頻率為1/N的時鐘頻率，實際上是對CLK的N分頻)。4.方式3—方波發(fā)生器

特點：多次計數(shù)；

GATE上升重新、高允許、下降停止、低禁止計數(shù)；

WR#寫[重寫]在下次計數(shù)時有效；

OUT在寫入控制字后變高，計數(shù)開始后，采用每脈沖計數(shù)減2：

當計數(shù)初值為偶數(shù)N時，計數(shù)到0時反向。脈沖寬度T×N/2,方波周期為T×N。

當計數(shù)初值為奇數(shù)N時，OUT變高的第一CLK減1后裝入CE，其余每個脈沖計數(shù)減2。OUT正脈沖時，計數(shù)到0的下一個CLK時OUT反向OUT正脈沖寬度為T×(N+1)/2；OUT負脈沖時在計數(shù)到0時反向。負脈沖寬度為T×(N-1)/2，方波周期仍然是T×N。

特點：一次計數(shù)；

GATE上升重新、高允許、下降停止、低禁止計數(shù)；

WR#寫[重寫]會立即重新計數(shù)（軟件觸發(fā)）；

OUT在寫入控制字及計數(shù)當中為高電平，計數(shù)值為0時輸出1個CLK的負脈沖。5.方式4—軟件觸發(fā)選通6.方式5—硬件觸發(fā)選通

特點：一次計數(shù)；

GATE上升重新、高與下降和低不影響計數(shù)；

WR#寫[重寫]在下次GATE從0到1的跳變時有效；

OUT在計數(shù)值為0時輸出1個CLK的負脈沖。

方式0方式1方式2方式3方式4方式5OUT輸出狀態(tài)寫入控制字后變0，計數(shù)結(jié)束變1，并維持至重寫控制字或計數(shù)初值寫入控制字后變1，GATE上升沿觸發(fā)變0，開始計數(shù)，計數(shù)結(jié)束變1寫入控制字后變1，計數(shù)到1變0，維持一個Tclk變1寫入控制字后變1，裝入初值且GATE=1則OUT變1，計數(shù)到變0，重裝初值繼續(xù)計數(shù)，計數(shù)到則反向?qū)懭肟刂谱趾笞?，計數(shù)結(jié)束變0，維持一個Tclk變1寫入控制字后變1，GATE上升沿觸發(fā)開始計數(shù)，計數(shù)結(jié)束輸出一個CLK的負脈沖初值自動重裝無無計數(shù)到0重裝根據(jù)初值奇偶分別重裝；無無計數(shù)過程中改變初值立即有效GATE觸發(fā)后有效計數(shù)到1或GATE觸發(fā)后有效計數(shù)結(jié)束或GATE觸發(fā)后有效立即有效GATE觸發(fā)后有效GATE0禁止計數(shù)無影響禁止計數(shù)禁止計數(shù)禁止計數(shù)無影響下降沿暫停計數(shù)無影響停止計數(shù)停止計數(shù)停止計數(shù)無影響上升沿繼續(xù)計數(shù)從初值開始重新計數(shù)從初值開始重新計數(shù)從初值開始重新計數(shù)從初值開始重新計數(shù)從初值開始重新計數(shù)1允許計數(shù)無影響允許計數(shù)允許計數(shù)允許計數(shù)無影響5.2.58254應(yīng)用舉例1.分頻器設(shè)計用8254(地址40H~43H)將5MHz的脈沖變?yōu)?Hz的脈沖。初值=fCLK/fOUT=5×106＞65536，怎么辦？CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2D0~D7A1A0RDWRCS5MHz1HzMOVAL，00110111B；T/C0OUT43H，ALMOVAX,5000HOUT40H，ALMOVAL,AHOUT40H，ALMOVAL，01110101B；T/C1MOVAX,1000HOUT41H，ALMOVAL,AHOUT41H，AL需要2個T/C級聯(lián)，T/C0采用方式3產(chǎn)生連續(xù)分頻方波，做T/C1的CLK，T/C1采用方式2產(chǎn)生1Hz脈沖。兩個T/C的GATE統(tǒng)一控制。2.占空比4:9的方波發(fā)生器8254的CLK0的時鐘頻率是8KHz，問1）T/C0最大定時時間是多少？2）要求8254端口地址為90H、92H、94H和96H，請使用74LS138譯碼器加簡單門電路完成地址連線。3）現(xiàn)在要求使用該8254產(chǎn)生周期為9秒，占空比為4:9的方波，請在上面的電路圖中完成電路，并編寫初始化程序。答：1）TCLK0=1/fCLK0=1/8000=0.125ms最大定時時間＝65536×0.25ms=8.192秒或：fCLK0/fOUT=65536＝>Tmax=1/fOUT=65536/fclk0=65536/8000=8.192秒2)D7~D0IOWIORY2A1A2A7A5A4A3≥1≥1A8A9A6A0CLK1GATE1D7~D0WRRDA0A18254CSCBA74LS138G1G2AG2BCLK0GATE0OUT0CLK0GATE0OUT0OUT18KHz1Hz5V占空比4:9,周期9秒的方波3)MOVAL，00110111B；T/C0OUT96H，ALMOVAX,8000HOUT90H，ALMOVAL,AHOUT90H，ALMOVAL，01110111B；T/C1MOVAX,9HOUT

92H，ALMOVAL,AHOUT92H，AL5.38254在微機中應(yīng)用PC系列機定時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖來自主板上74LS138的Y2，地址范圍是40H~5FH，加上A1A0兩根地址線，組成8254的端口地址是40H、41H、42H、43H。5.3.1計數(shù)器0—系統(tǒng)定時器

工作方式：3方式，計數(shù)初值：65536。1.系統(tǒng)定時器OUT0連接到8259A的IRQ0(中斷類型號為8)上。

fOUT0=1.1931816MHz/65536=18.2Hz，即：每秒產(chǎn)生18.2次中斷用于日時鐘計時。

應(yīng)用：系統(tǒng)BIOS的INT8H用作日時鐘計時；

INT8H調(diào)用INT1CH作為用戶定時中斷接口。2.軟盤驅(qū)動器馬達自動延遲控制6.3.2計數(shù)器1—動態(tài)存儲器定時刷新控制

工作方式：2方式，計數(shù)初值：18。

連接到8237的DREQ0上，定時產(chǎn)生負脈沖。脈沖寬度=1/1.1931816MHz=838ns，脈沖周期=18/1.1931816MHz=15.08μs，即：每隔15.08μs產(chǎn)生一個脈沖用于刷新。6.3.3計數(shù)器2—揚聲器音頻發(fā)生器

工作方式：3方式，計數(shù)初值：由調(diào)用程序控制。

與8255的PB口D1信號“與”后連接到揚聲器上，控制揚聲器發(fā)聲頻率及時長。8255控制發(fā)聲：8254的OUT2=1，CPU控制8255的PB口的D1位的電平實現(xiàn)；8254控制發(fā)聲：8255的PB口的D1位