11 可编程计数器/定时器8253/8254

学习笔记
作者: MingXiao

11.1 8253的结构和作用

有三个独立而相同的通道，每个通道都有

  • 8bit控制字寄存器
  • 16bit计数初值寄存器，说明计数有上限，超过需要外层循环；定时时间=时钟周期*计数初值
  • 16bit计数执行部件，是一个减法计数器，从初值开始-1循环
  • 16bit输出锁存器，必要时从这里读出计数的瞬时值

三个16bit的寄存器都可以当成两个8bit的寄存器用

A1A0连接CPU的A1A0时，是8bitCPU；A2A1，则是16bitCPU

地址对应如下

控制字寄存器

每个位的作用如下

注意D5D4=11时的读/写顺序是先低后高

当工作于二进制计数时，n=0000 - FFFF H，其中0000代表n=65536

当工作于BCD码计数时，n=0000 - 9999 D，其中0000代表n=10000

11.2 8253的工作方式

一共有6种方式，但是-1操作一定是在CLK的下降沿进行的

方式0：计数结束产生中断信号

  • 向计数通道写入初值n，OUT=0

  • 只用GATE=1时才计数，-1；GATE=0，不会重新计数；计数一次有效，需要手动再装载

  • 只有在n写入1个CLK之后才开始-1，在写入后第n+1CLK减为0

    OUT产生一个正的跳变，作为中断信号输出到别的芯片

方式1：可编程单稳定输出

  • 写入初值n
  • GATE产生上升沿，才启动计数，之后不需要GATE信号；计数一次有效
  • 当开始计数时，OUT=0，在n=0时恢复，产生1一个\(t=nT_c\)的负脉冲信号

方式2：比率发生器

  • 写入初值n
  • GATE=1时开始计数，当n=1时OUT输出1个\(T_c\)的负脉冲，然后自动装入n（初值），重新计数
  • 即每隔\(nT_c\)产生一个负脉冲
  • 如果在计数过程中装入新的n，那么下次计数按新的来
  • 在计数过程中GATE变为0，则在下次GATE=1时重新开始计数

注意，这是特别的，当n=1时的输出

方式3：方波发生器（分频）

  • 输入初值n，GATE=1按下面方式计数

  • 若n为偶数，每次计数-2，减到0时OUT=0；n回到初值，每次-2，减到0时OUT=1

    循环上面过程，产生占空比=0.5，周期=\(nT_c\)的方波

  • 若n为奇数，-1，然后每次-2，减到0时OUT=0；n回到初值，-3，然后每次-2，减到0时OUT=1

    循环上面过程，产生不对称的方波，周期=\(nT_c\)的方波

  • 计数过程中GATE=0，停止计数，当GATE=1时从头开始计数

方式4：软件触发选通

  • 输入初值n，当GATE=1时（不必是上升沿）直接开始计数，减到0时输出\(T=T_c\)的单个负脉冲
  • n一次有效，想要继续必须再次输入
  • 计数过程中GATE=0，恢复后从头开始

方式4不需要GATE信号

方式5：硬件触发选通

  • 输入初值n，GATE上升沿开始计数，之后不需要，减到0时输出\(T=T_c\)的单个负脉冲
  • n一次有效，想要继续必须再次输入
  • n个CLK后产生一个1CLK的负脉冲
  • 计数过程中GATE=0，恢复后从头开始

方式4、5是类似的，但是方式5需要一个硬件的GATE上升沿信号

共同点

  • 除了方式0外，其他的方式OUT初始输出为1
  • 除了方式4外，其他在GATE=1或其上升沿下才能/触发计数

例：8086系统中，8253基地址为310H，时钟频率1MHz，让三个通道实现下面的功能

  • 通道0，方式3，输出2kHz方波
  • 通道1，产生宽度为480us的单脉冲
  • 通道2，硬件触发，输出单脉冲，时间常数为26

解：基地址为310H = 0011 0001 0000B，A2A1接入芯片的A1A0，使用部分译码和74LS138作为译码器

​ 三个时钟口共用一个时钟信号，得到的硬件连接如下

还需要写软件

通道0需要的稳定的方波，使用方式3，而\(1M \div 2k=500\)，那么\(n=500D=0500H\)，后者使用BCD编码

控制字为00 11 011 1，控制字地址为316H，写入通道0，端口是310H

mov al, 00110111B
out 316H, al		;写入控制字
mov al, 00H
out 310H, al		;写入低位
mov al, 05H
out 310H, al		;写入高位

通道1产生指定长度的单脉宽，时钟周期\(T_c=1\mu s\)，一共480个时钟周期，选择方式1，\(n=480D=0480H\)

控制字为01 11 001 1，通道1地址为312H

mov al, 01110011B
out 316H, al		;写入控制字
mov al, 80H
out 312H, al		;写入低位
mov al, 04H
out 312H, al		;写入高位

通道2产生单脉冲，且硬件触发，使用方式5，时间常数就是延迟，即\(n=26D=0026H\)

控制字为10 01 101 1，通道2地址为314H

mov al, 10011011B
out 316H, al		;写入控制字
mov al, 26H
out 314H, al		;写入低位


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