計(jì)算機(jī)通信接口技術(shù)第5章.ppt

1、第五章 時(shí)間接口,5.1 概 述,5.1.1 定時(shí)與計(jì)數(shù),1.定時(shí),定義：提供的時(shí)間基準(zhǔn)。,分類：內(nèi)部定時(shí)、外部定時(shí)。,2.計(jì)數(shù),定時(shí)與計(jì)數(shù)本質(zhì)上是一致的。,計(jì)數(shù)的信號(hào)隨機(jī)，定時(shí)的信號(hào)具有周期性。,3.應(yīng)用,5.1.2 定時(shí)方法,1.軟件定時(shí),通過軟件指令周期方法定時(shí)，如執(zhí)行循環(huán)程序。,增加CPU負(fù)擔(dān)，通用性差，一般用于短延時(shí)。,2.不可編程硬件定時(shí),采用中小規(guī)模IC構(gòu)成。,不增加CPU負(fù)擔(dān)，成本低，定時(shí)值不可改變。,3.可編程硬件定時(shí),采用可編程計(jì)數(shù)器完成，軟件可改變計(jì)數(shù)值。,可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器：實(shí)質(zhì)上定時(shí)和計(jì)數(shù)本質(zhì)上都是脈沖計(jì)數(shù)器，定時(shí)計(jì)的是內(nèi)部基準(zhǔn)時(shí)鐘源產(chǎn)生的脈沖，計(jì)數(shù)是計(jì)外部脈沖。,5

2、.1.3 定時(shí)/計(jì)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(shí)鐘信號(hào)、 控制、輸出,內(nèi)部邏輯： REG,2.工作過程,設(shè)初值、控制、輸出,5.2 Intel 8254,82538254,5.2.1 8254基本功能,3個(gè)獨(dú)立的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（T/C）；,每個(gè)T/C功能： 可按二、十進(jìn)制（BCD）計(jì)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),5.2.2 8254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(jì)數(shù)初值、當(dāng)前計(jì)數(shù)值,2.計(jì)數(shù)器內(nèi)部邏輯,CR：16位 寫入兩次、

3、清零,CE：16位 寫入、計(jì)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(hào)的作用與應(yīng)用，重寫CR的效果。,計(jì)數(shù)初值：N=fCLKi/fOUTi,在不同工作方式及定時(shí)/計(jì)數(shù)時(shí)的應(yīng)用不同。,3.外部引腳,4.CPU操作功能及命令,I/O端口地址：8254提供四個(gè)端口(使用A1A0)；,命令：初始化設(shè)置工作方式、設(shè)置計(jì)數(shù)器初值； 操 作重寫計(jì)數(shù)器初值、取狀態(tài)命令。,狀態(tài)：當(dāng)前計(jì)數(shù)值、工作方式及當(dāng)前狀態(tài)。,I/O端口操作沖突時(shí)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(dāng)前計(jì)數(shù)值或讀取狀態(tài)采取時(shí)序方法。,8254命令關(guān)系表：,A1 A0,5.2

4、.3 8254 命令及編程,1.工作方式控制字（A1A0=11),特征位：D7D6=0010、D5D4=0111； D7D6選擇計(jì)數(shù)器：00T/C0；01T/C1；10T/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：000101六種工作方式。 D0選擇計(jì)數(shù)進(jìn)制：0二進(jìn)制方式；1BCD碼方式。,例：MOV AL，01110100B ；T/C1，先低后高字節(jié) OUT 43H，AL ；方式2，二進(jìn)制方式,2.計(jì)數(shù)初值,(1)不同通道的計(jì)數(shù)初值寫到不同地址中；A1A0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 0 T/C0 0 1 T/C1 1

5、0 T/C2 (2)每次寫入一個(gè)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(jìn)制為65536(0000H)、65535(FFFFH)1(0001H)。 十進(jìn)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(jì)數(shù)初值,例:MOV AL, 01110101B; T/C1,先低后高字節(jié),方式2,BCD OUT 43H, AL MOV AX, 2000H ; 計(jì)數(shù)初值為2000 OUT 41H, AL ; MOV AL, AH OUT 41H，AL ; MOV AL，00010110B; T

6、/C0,只低字節(jié),方式3,二進(jìn)制 OUT 43H，AL OUT 40H，50H ; 計(jì)數(shù)初值為50H（80）,注意：(1)每個(gè)使用的T/C均要初始化； (2)計(jì)數(shù)初值的設(shè)置與T/C的CLK密切相關(guān)； (3)計(jì)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(dāng)前計(jì)數(shù)值方法1工作方式控制字(A1A0=11)D7D60001，D5D4=00,(a)鎖存當(dāng)前計(jì)數(shù)值或禁止計(jì)數(shù) (b)讀取當(dāng)前計(jì)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 ；

7、AX為T/C1當(dāng)前計(jì)數(shù)值,(2)讀取當(dāng)前計(jì)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(jì)數(shù)值D5D4=01； 鎖存狀態(tài)與計(jì)數(shù)值 D5D4=00。(先讀狀態(tài)再讀計(jì)數(shù)值）,計(jì)數(shù)器選擇：D1=1T/C0，D2=1T/C1，D3=1T/C2,特點(diǎn)：控制字同時(shí)只能鎖存單個(gè)通道， 讀回命令可同時(shí)鎖存多個(gè)通道。,例：MOV AL，11010100B； T/C1,鎖存計(jì)數(shù)值 OUT 43H，AL IN AL，41H； MOV AH，AL IN AL，41H XCHG AH，AL ；AX為當(dāng)前計(jì)數(shù)值 MOV AL，11011010

8、B； T/C0、T/C2鎖存計(jì)數(shù)值 OUT 43H，AL IN AL，40H； MOV AH，AL IN AL，40H XCHG AH，AL ；AX為T/C0當(dāng)前計(jì)數(shù)值 IN AL，42H； MOV AH，AL IN AL，42H XCHG AH，AL ；AX為T/C2當(dāng)前計(jì)數(shù)值,(3)讀取計(jì)數(shù)器當(dāng)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(dāng)前OUT為低電平 MOV AL，11100010B;T/C0,鎖存狀態(tài)值 OUT 43H，

9、AL IN AL，40H；若AL=00010110，表示T/C0;為方式3，二進(jìn)制碼，只有低 ；字節(jié)，當(dāng)前OUT為低電平,讀出的狀態(tài)字格式：,5.2.4 8254 工作方式,1.方式0計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)中斷,特點(diǎn)：一次計(jì)數(shù)； GATE高允許、下降暫停、低禁止、上升繼續(xù)計(jì)數(shù)； WR#寫重寫后下一脈沖下降沿重新計(jì)數(shù)； OUT在控制字或計(jì)數(shù)初值寫完時(shí)變低、計(jì)數(shù)值為0時(shí)變高(N+1個(gè)時(shí)鐘的低)。,2.方式1硬件可重觸發(fā)單穩(wěn),特點(diǎn)：一次計(jì)數(shù)； GATE上升重新、高與下降和低不影響計(jì)數(shù)； WR#寫重寫在下次GATE從0到1的跳變時(shí)有效； OUT在寫入控制字后變高，開始計(jì)數(shù)時(shí)變低、計(jì)數(shù)值為0時(shí)變高(N個(gè)時(shí)鐘周期的低

10、)。,3.方式2頻率發(fā)生器,特點(diǎn)：多次計(jì)數(shù)； GATE上升重新、高允許、下降停止、低禁止計(jì)數(shù)； WR#寫重寫在下次計(jì)數(shù)時(shí)有效； OUT在計(jì)數(shù)值為1時(shí)輸出寬度為1個(gè)CLK的負(fù)脈沖(周期為N個(gè)時(shí)鐘周期，頻率為1/N的時(shí)鐘頻率，實(shí)際上是對(duì)CLK的N分頻)。,4.方式3方波發(fā)生器,特點(diǎn)：多次計(jì)數(shù)； GATE上升重新、高允許、下降停止、低禁止計(jì)數(shù)； WR#寫重寫在下次計(jì)數(shù)時(shí)有效； OUT在寫入控制字后變高，計(jì)數(shù)開始后，采用每脈沖計(jì)數(shù)減2： 當(dāng)計(jì)數(shù)初值為偶數(shù)N時(shí)，計(jì)數(shù)到0時(shí)反向。脈沖寬度TN/2,方波周期為TN 。 當(dāng)計(jì)數(shù)初值為奇數(shù)N時(shí)，OUT變高的第一CLK減1后裝入 CE，其余每個(gè)脈沖計(jì)數(shù)減2。OUT

11、正脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)到0的下一個(gè)CLK時(shí)OUT反向OUT正脈沖寬度為T(N+1)/2 ；OUT負(fù)脈沖時(shí)在計(jì)數(shù)到0時(shí)反向。負(fù)脈沖寬度為T(N-1)/2，方波周期仍然是TN。,特點(diǎn)：一次計(jì)數(shù)； GATE上升重新、高允許、下降停止、低禁止計(jì)數(shù)； WR#寫重寫會(huì)立即重新計(jì)數(shù)（軟件觸發(fā)）； OUT在寫入控制字及計(jì)數(shù)當(dāng)中為高電平，計(jì)數(shù)值為0時(shí)輸出1個(gè)CLK的負(fù)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(diǎn)：一次計(jì)數(shù)； GATE上升重新、高與下降和低不影響計(jì)數(shù)； WR#寫重寫在下次GATE從0到1的跳變時(shí)有效； OUT在計(jì)數(shù)值為0時(shí)輸出1個(gè)CLK的負(fù)脈沖。,5.2.5 8254 應(yīng)用舉例,1.分頻器

12、設(shè)計(jì),用8254(地址40H43H)將5MHz的脈沖變?yōu)?Hz的脈沖。,初值=fCLK/fOUT=510665536，怎么辦？,MOV AL，00110111B；T/C0 OUT 43H，AL MOV AX, 5000H OUT 40H，AL MOV AL, AH OUT 40H，AL MOV AL，01110101B；T/C1 MOV AX, 1000H OUT 41H，AL MOV AL, AH OUT 41H，AL,需要2個(gè)T/C級(jí)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(gè)T/C的GATE統(tǒng)一控制。,2.占空比4:9的方波發(fā)生器,

13、8254的CLK0的時(shí)鐘頻率是8KHz，問 1）T/C0最大定時(shí)時(shí)間是多少？ 2）要求8254端口地址為90H、92H、94H和96H，請(qǐng)使用74LS138譯碼器加簡(jiǎn)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(qǐng)?jiān)谏厦娴碾娐穲D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(shí)時(shí)間655360.25ms=8.192秒 或：fCLK0/fOUT=65536Tmax=1/fOUT=65536/ fclk0 =65536/8000=8.192秒,2),CLK1,GATE1,3),MOV AL，0011

14、0111B；T/C0 OUT 96H，AL MOV AX, 8000H OUT 90H，AL MOV AL, AH OUT 90H，AL MOV AL，01110111B；T/C1 MOV AX, 9H OUT 92H，AL MOV AL, AH OUT 92H，AL,5.3 8254在微機(jī)中應(yīng)用,PC系列機(jī)定時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,來自主板上74LS138的Y2，地址范圍是40H5FH，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(jì)數(shù)器0系統(tǒng)定時(shí)器,工作方式：3方式，計(jì)數(shù)初值：65536。,1.系統(tǒng)定時(shí)器,OUT0連接到8259A的IRQ0(中斷類型

15、號(hào)為8)上。 fOUT0=1.1931816MHz/65536=18.2Hz， 即：每秒產(chǎn)生18.2次中斷用于日時(shí)鐘計(jì)時(shí)。,應(yīng)用：系統(tǒng)BIOS的INT 8H用作日時(shí)鐘計(jì)時(shí)； INT 8H調(diào)用INT 1CH作為用戶定時(shí)中斷接口。,2.軟盤驅(qū)動(dòng)器馬達(dá)自動(dòng)延遲控制,6.3.2 計(jì)數(shù)器1動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器定時(shí)刷新控制,工作方式：2方式，計(jì)數(shù)初值：18。,連接到8237的DREQ0上，定時(shí)產(chǎn)生負(fù)脈沖。 脈沖寬度=1/ 1.1931816MHz=838ns， 脈沖周期=18/1.1931816MHz=15.08s， 即：每隔15.08s產(chǎn)生一個(gè)脈沖用于刷新。,6.3.3 計(jì)數(shù)器2揚(yáng)聲器音頻發(fā)生器,工作方式：3方式

16、，計(jì)數(shù)初值：由調(diào)用程序控制。,與8255的PB口D1信號(hào)“與”后連接到揚(yáng)聲器上，控制揚(yáng)聲器發(fā)聲頻率及時(shí)長(zhǎng)。,8255控制發(fā)聲：8254的OUT2=1，CPU控制8255的PB口的D1位的電平實(shí)現(xiàn)； 8254控制發(fā)聲：8255的PB口的D1位為高電平，控制8254的T/C2的OUT2實(shí)現(xiàn)。 通過改變OUT2的方波信號(hào)頻率，就可以改變揚(yáng)聲器發(fā)聲的音調(diào)。 CR預(yù)置值CLK2脈沖頻率/發(fā)聲的頻率,轉(zhuǎn)圖,；功能：按照指定的時(shí)間間隔發(fā)896Hz聲音 ；調(diào)用：CX=指定時(shí)間 ；返回：無 BEEP PROC FAR IN AL，61H; 讀8255PB口的當(dāng)前值 MOV AH，AL PUSH AX MOV AL，10110110B OUT 43H，AL MOV AX，0533H；=1.1931816MHz/896Hz OUT 42H，AL MOV AL，AH OUT 42H，AL POP AX,OR AL，03H ；置61H端口D0、D1均為1,；打開揚(yáng)聲器 OUT 61H，AL NOP