1、典型可編程接口芯片及應用典型可編程接口芯片及應用 8259基本功能基本功能 內部結構與外部引腳內部結構與外部引腳 中斷工作過程中斷工作過程 命令字格式與編程命令字格式與編程復習復習7.2 7.2 可編程定時器可編程定時器/ /計數器芯片計數器芯片825482547.2.2 7.2.2 內部結構和外部引腳內部結構和外部引腳7.2.3 7.2.3 端口尋址與讀端口尋址與讀/ /寫控制寫控制7.2.4 67.2.4 6種工作方式種工作方式7.2.1 7.2.1 基本功能基本功能7.2.5 7.2.5 應用編程應用編程 定時定時/ /計數器的用途：計數器的用途：可以實現定時與計數兩個功能，可用于可以實

2、現定時與計數兩個功能，可用于: : 系統時鐘系統時鐘 DRAMDRAM刷新定時刷新定時 定時采樣定時采樣 實時控制實時控制 脈沖的計數脈沖的計數基礎知識基礎知識一、定時與計數一、定時與計數定時或計數的工作實質是對脈沖信號的計數。定時或計數的工作實質是對脈沖信號的計數。定時：定時：若計數的對象是若計數的對象是周期恒定周期恒定的標準內部時鐘信號，的標準內部時鐘信號， 則計數值就恒定地對應于一定的時間，這一過程為定時。則計數值就恒定地對應于一定的時間，這一過程為定時。計數：計數：若計數的對象是與外部過程相對應的脈沖信號（若計數的對象是與外部過程相對應的脈沖信號（周期可周期可 以不等以不等），則此時為

3、計數。），則此時為計數。基礎知識基礎知識（2 2）硬件法（不可編程硬件定時）硬件法（不可編程硬件定時）二、定時與計數的實現方法二、定時與計數的實現方法用專門的電路實現定時與計數。用專門的電路實現定時與計數。特點：特點：電路制成以后，定時值及計數范圍不能改變。電路制成以后，定時值及計數范圍不能改變。利用延時程序實現定時操作。利用延時程序實現定時操作。（1 1）軟件法）軟件法特點：特點：硬件簡單，但在定時期間，硬件簡單，但在定時期間，CPUCPU不能從事其他工作不能從事其他工作（3 3）軟、硬件結合法（可編程硬件定時）軟、硬件結合法（可編程硬件定時）可編程定時電路一般用可編程計數器來實現，因為它可

4、計數可編程定時電路一般用可編程計數器來實現，因為它可計數又可定時，故稱之為又可定時，故稱之為可編程計數器可編程計數器/ /定時器定時器電路。電路。特點：特點：定時期間不影響定時期間不影響CPUCPU的正常工作。的正常工作。基礎知識基礎知識 8253/8254是是Intel公司為解決與公司為解決與微處理器設計有關的微處理器設計有關的公共時間問題公共時間問題而專門設計的可編程間隔定時器（而專門設計的可編程間隔定時器（PIT Programmable Interval Timer），是），是PC系列微機中普遍系列微機中普遍采用的可編程定時器采用的可編程定時器/計數器芯片，計數器芯片，8254是是82

5、53的改進型，的改進型，比比8253具有更優良的性能，但兩者功能基本相同。具有更優良的性能，但兩者功能基本相同。 二者的主要差別在于：二者的主要差別在于： 8254允許的計數頻率更高（允許的計數頻率更高（8254最高為最高為10MHz， 8253最高為最高為2MHz）；）； 8254有狀態寄存器和狀態鎖存器，而有狀態寄存器和狀態鎖存器，而8253沒有；沒有； 8254有讀回命令字和狀態字，而有讀回命令字和狀態字，而8253沒有。沒有。 7.2.1 基本功能基本功能82548254具有以下基本功能：具有以下基本功能：有有3 3個獨立的個獨立的1616位計數器通道；位計數器通道；每個計數器可按二進

6、制或每個計數器可按二進制或十進制十進制(BCD)(BCD)計數；計數；每個計數器可工作于每個計數器可工作于6 6種不同工作方式；種不同工作方式；每個計數器允許的最高計數頻率為每個計數器允許的最高計數頻率為10MHz 10MHz (8253(8253為為2MHz)2MHz)；有讀回命令有讀回命令(8253(8253沒有沒有),),可以讀出當前計數單可以讀出當前計數單元的內容和狀態寄存器內容；元的內容和狀態寄存器內容；每個計數器通道的邏輯功能完全相同，既可每個計數器通道的邏輯功能完全相同，既可作定時器用，又可作計數器用。作定時器用，又可作計數器用。82548254內部結構內部結構7.2.2 內部結

7、構和外部引腳內部結構和外部引腳控制字寄存器控制字寄存器 用于存放用于存放CPUCPU寫入芯片的方寫入芯片的方式選擇控制字或命令字，由它式選擇控制字或命令字，由它控制各計數器的工作方式。控制各計數器的工作方式。 計數器通道內部結構示意圖計數器通道內部結構示意圖計數器工作原理計數器工作原理 通過寫入控制字，設置計數器的工作方式，同時將清除通過寫入控制字，設置計數器的工作方式，同時將清除計數器初值寄存器計數器初值寄存器(CR)(CR)的內容，然后預置的內容，然后預置CRCR內容，把計數初內容，把計數初值傳送至計數工作單元值傳送至計數工作單元(CE)(CE)，計數脈沖經，計數脈沖經CLKCLK輸入對計

8、數器進輸入對計數器進行減法計數。行減法計數。引腳信號引腳信號 OUTOUT引腳用來指示計數過程減到引腳用來指示計數過程減到0 0，根據工作方式輸出一，根據工作方式輸出一個信號。個信號。 CLKCLK引腳用來引入基準時鐘或外部事件脈沖信號。引腳用來引入基準時鐘或外部事件脈沖信號。 GATEGATE引腳有多種控制作用，如允許引腳有多種控制作用，如允許/ /禁止計數、啟動禁止計數、啟動/ /中中止計數等，其作用因工作方式不同而異。止計數等，其作用因工作方式不同而異。 CE CE、CRCR、OL(OL(輸出鎖存器輸出鎖存器) )均為均為1616位，而內部總線的寬度位，而內部總線的寬度為為8 8位，因此

9、位，因此CRCR的寫入和的寫入和OLOL的讀出都必須分兩次進行。的讀出都必須分兩次進行。 CPUCPU不能直接讀寫不能直接讀寫CECE。要寫。要寫CECE需通過需通過CRCR實現。要讀實現。要讀CECE需將需將CECE的內容存入的內容存入OLOL，再由，再由CPUCPU從從OLOL讀出。讀出。 狀態寄存器存放當前控制字寄存器的內容、輸出狀態及狀態寄存器存放當前控制字寄存器的內容、輸出狀態及CRCR內容是否已裝入內容是否已裝入CECE的狀態，同樣先保存至狀態鎖存器再由的狀態，同樣先保存至狀態鎖存器再由CPUCPU讀出。讀出。 每個計數器通道的邏輯功能完全相同，既可以做定時器每個計數器通道的邏輯功

10、能完全相同，既可以做定時器用，又可以做計數器用。用，又可以做計數器用。 當用作計數器時當用作計數器時，先將要計數的次數預置到，先將要計數的次數預置到CRCR，被計數，被計數的事件以脈沖方式從的事件以脈沖方式從CLKiCLKi輸入，每輸入一個計數脈沖，計數輸入，每輸入一個計數脈沖，計數器內容減器內容減1 1，當減到，當減到0 0時，時，OUTiOUTi將有信號輸出，表示計數次數將有信號輸出，表示計數次數到。到。 當用作定時器時當用作定時器時，由，由CLKiCLKi輸入一定周期的時鐘脈沖，同輸入一定周期的時鐘脈沖，同時根據定時的時間長短確定所需的計數值并預置到時根據定時的時間長短確定所需的計數值并

11、預置到CRCR，每輸，每輸入一個時鐘脈沖，計數器內容減入一個時鐘脈沖，計數器內容減1 1，當減到，當減到0 0時，時，OUTiOUTi將有信將有信號輸出，表示定時時間到。號輸出，表示定時時間到。定時系數定時系數= =定時時間定時時間/ /時鐘脈沖周期時鐘脈沖周期7.2.3 端口尋址與讀寫控制端口尋址與讀寫控制82548254中各計數器通道均有中各計數器通道均有6 6種工作方式可供選擇種工作方式可供選擇: : 方式方式0 0 計數結束中斷方式計數結束中斷方式 方式方式1 1 硬件可重觸發單穩方式硬件可重觸發單穩方式 方式方式2 2 速率波發生器方式速率波發生器方式 方式方式3 3 方波方式方波方

12、式 方式方式4 4 軟件觸發選通方式軟件觸發選通方式 方式方式5 5 硬件觸發選通方式硬件觸發選通方式v 門控信號門控信號GATEGATE的功能的功能v 輸出信號輸出信號OUTOUT的波形的波形v 啟動計數的條件和改變初值的影響啟動計數的條件和改變初值的影響7.2.4 工作方式工作方式6 6種工作方式差別：種工作方式差別： 啟動方式、啟動方式、GATEGATE的作用、的作用、OUTOUT的輸出波形均有所不同。的輸出波形均有所不同。 工作于任何方式，需先寫控制字工作于任何方式，需先寫控制字選擇工作方式選擇工作方式復位邏輯電路復位邏輯電路CR清清0OUT變為規定狀態變為規定狀態 寫寫CR初值初值

13、范圍：二進制范圍：二進制 0000最大最大FFFFH 十進制十進制 0000最大最大9999H 在在GATE控制下，控制下，CLK作用下，作用下，8254開始工作。開始工作。 方式方式0 0的定時波形的定時波形OUTWRGATECLKINTR4123303212450n=5n=4n=3INTR停止計數停止計數接著計數值接著計數值下一脈沖下一脈沖影響計數影響計數計數結束中斷方式，計數結束中斷方式，OUTOUT輸出波形如下：輸出波形如下：表示表示GATE=1GATE=1正常計數的情況；正常計數的情況；表示計數過程中表示計數過程中GATE=0GATE=0時暫停計數的情況；時暫停計數的情況；表示計數過

14、程中重寫了新的計數情況。表示計數過程中重寫了新的計數情況。 方式方式0 0的工作特點的工作特點 CPUCPU寫計數初值到寫計數初值到CRCR后，后，CRCR內容并不立即裝入內容并不立即裝入CECE，而是在其，而是在其后的下一個后的下一個CLKCLK脈沖下降沿才將脈沖下降沿才將CRCR內容裝入內容裝入CECE，對該，對該CLKCLK脈脈沖不計數。沖不計數。( (方式方式1 15 5相同相同) ) 計數過程中計數過程中, ,如果如果GATE=0GATE=0則暫停計數則暫停計數, ,直到直到GATE=1GATE=1后再接著后再接著計數。計數。 計數過程中寫入新的計數初值，從寫入后下一個時鐘脈沖計數過

15、程中寫入新的計數初值，從寫入后下一個時鐘脈沖開始，以新的初值計數。開始，以新的初值計數。 方式方式0 0的應用的應用 外部事件外部事件計數計數 頻率計數頻率計數 測脈沖寬度測脈沖寬度 方式方式1 1的定時波形的定時波形CLK12333432200n=3n=3n=3n=41單脈沖單脈沖寬度寬度單脈沖寬度單脈沖寬度單脈沖單脈沖OUTGATEWR啟動計數啟動計數重裝計數值重裝計數值影響計數影響計數設定設定CRCR初值初值n=3n=3，GATEGATE上升沿啟動計數；上升沿啟動計數；重觸發重觸發-在在GATEGATE觸發之后、觸發之后、CECE到到0 0之前、之前、GATEGATE由低變高；由低變高；

16、再次寫入新的計數初值，在下一再次寫入新的計數初值，在下一GATEGATE上沿將新的上沿將新的CRCR值裝入計數。值裝入計數。 方式方式1 1的工作特點的工作特點 GATEGATE上升沿啟動計數上升沿啟動計數 可重觸發可重觸發 方式方式2 2的定時波形：的定時波形：CLK1230n=4n=5WR443410454321043210GATE重復周期重復周期OUT重裝計數值重裝計數值下一周期影響計數下一周期影響計數停止計數停止計數GATE=1GATE=1、CRCR內容不變、內容不變、OUTOUT輸出周期脈沖；輸出周期脈沖；GATEGATE變低、停止對變低、停止對CLKCLK計數；計數；GATEGAT

17、E低變高、低變高、CRCR內容重新置入內容重新置入CECEGATEGATE保持高、重新寫入保持高、重新寫入CRCR初值。初值。 方式方式2 2的工作特點：的工作特點： 方式方式2 2是速率波發生器方式。是速率波發生器方式。OUTOUT端輸出一周期性負脈沖端輸出一周期性負脈沖序列：序列： 方式方式2 2的基本功能：的基本功能：自動重復計數。自動重復計數。可由軟件通過寫計數初值啟動可由軟件通過寫計數初值啟動, ,也可由也可由GATEGATE上升沿啟動。上升沿啟動。GATEGATE變低電平時停止計數變低電平時停止計數; ;而當而當GATEGATE由低重新變高時由低重新變高時, ,重重新由初值開始計數

18、。新由初值開始計數。OUTOUTGATE=1GATE=1寫入計數值寫入計數值nTnTCLKCLK初值為偶數的計數初值為偶數的計數初值為奇數的計數初值為奇數的計數GATEGATE的影響的影響 方式方式3 3的定時波形的定時波形CLKCLKWRWR0 02 22 20 0n=4n=4n=5n=54 44 4 2 24 40 00 04 42 24 42 2 0 04 42 22 22 24 4 2 2 0 0OUTOUTGATEGATE標準方波標準方波近似方波近似方波重裝計數值重裝計數值停止計數停止計數 GATE=1GATE=1、計數初值為偶數；、計數初值為偶數； GATE=1GATE=1、計數初

19、值為奇數；、計數初值為奇數； 計數過程中計數過程中GATE=0GATE=0、CECE暫停對暫停對CLKCLK計數，當計數，當GATEGATE由低變為高時由低變為高時重新計數。重新計數。 方式是方波方式。方式是方波方式。OUTOUT輸出的是方波或近似方波信號：輸出的是方波或近似方波信號： 方式的工作特點：方式的工作特點： 方式的基本功能：方式的基本功能：若計數初值若計數初值n n為偶數，為偶數，OUTOUT輸出周期為輸出周期為n n個個CLKCLK周期的標準方周期的標準方波。波。若若n n為奇數，為奇數，OUTOUT端得到的是近似方波。端得到的是近似方波。GATEGATE變低電平時停止計數變低電

20、平時停止計數; ;而當而當GATEGATE由低重新變高時由低重新變高時, ,重新重新由初值開始計數。由初值開始計數。OUTOUTGATE=1GATE=1寫入計數值寫入計數值nTnTCLKCLK工作方式工作方式GATEGATE0 0及及下降沿下降沿GATEGATE上升沿上升沿GATEGATE1 1方式方式0 0停止計數停止計數無意義無意義允許計數允許計數方式方式1 1無意義無意義從初值計數從初值計數無意義無意義方式方式2 2停止計數停止計數從初值計數從初值計數允許計數允許計數方式方式3 3停止計數停止計數從初值計數從初值計數允許計數允許計數GATEGATE在各種工作方式中的功在各種工作方式中的功

21、能能 與其他可編程芯片一樣，為了使用與其他可編程芯片一樣，為了使用82548254，必須，必須通過讀通過讀/ /寫操作對它編程。包括：寫操作對它編程。包括： 工作之前寫入控制字，以確定每個計數器通道的工工作之前寫入控制字，以確定每個計數器通道的工作方式。作方式。 工作之前寫入每個計數器通道的計數初值。工作之前寫入每個計數器通道的計數初值。 工作過程中改變某通道的計數初值。工作過程中改變某通道的計數初值。 寫入命令字，以讀出某一時刻某一通道的寫入命令字，以讀出某一時刻某一通道的CECE內容或內容或狀態寄存器內容。狀態寄存器內容。初初始始化化編編程程工工作作編編程程7.2.5 應用編程應用編程 控

22、制字、控制字、命令字和狀態字命令字和狀態字 用于確定每個計數器通道的工作方式、用于確定每個計數器通道的工作方式、鎖鎖存存CECE和和SRSR值，以及了解值，以及了解82548254現行狀態現行狀態。包括：。包括：方式控制字方式控制字鎖存命令字鎖存命令字讀回命令字讀回命令字狀態字狀態字寫入控寫入控制寄存制寄存器端口器端口OLOL SLSL 用以確定每個計數器通道的工作方式。格式如下：用以確定每個計數器通道的工作方式。格式如下： 8254 8254的控制字的控制字D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0SC1SC1SC0 SC0 RW1 RW1 RW0 RW0 M2 M2

23、M1 M1 M0 M0 BCD BCD 選計數通道選計數通道0000010110101111選通道選通道0 0無意義無意義選通道選通道1 1選通道選通道2 20000010110101111選讀選讀/ /寫格式寫格式鎖存鎖存CECE數據數據只讀寫低字節只讀寫低字節只讀寫高字節只讀寫高字節先讀寫低字節先讀寫低字節再讀寫高字節再讀寫高字節選計數碼制選計數碼制0 01 1二進制數二進制數BCDBCD碼數碼數00000010100010011111100100101101方式方式0 0方式方式1 1方式方式2 2方式方式3 3方式方式4 4方式方式5 5 選工作方式選工作方式選擇鎖存功能時，選擇鎖存功

24、能時，D D0 0D D3 3無效無效 編程說明編程說明 初始化編程必須在初始化編程必須在8254/82538254/8253工作之前進行。工作之前進行。 對每個用到的通道都要初始化對每個用到的通道都要初始化：先向控制寄存器：先向控制寄存器( (端端口口3)3)寫入方式控制字寫入方式控制字, ,再以通道地址再以通道地址( (端口端口0 0，1 1或或2)2)向向CRCR寫入計數初值。寫入計數初值。 如在工作過程中需要讀取某通道的當前狀態或當前如在工作過程中需要讀取某通道的當前狀態或當前CECE值，應先向控制寄存器地址值，應先向控制寄存器地址( (端口端口3)3)寫讀回命令，再寫讀回命令，再從該

25、通道地址從該通道地址( (端口端口0 0，1 1或或2)2)讀出相應鎖存器內容。讀出相應鎖存器內容。編程舉例編程舉例例例1 1：設設82548254的地址為的地址為404043H43H，要求計數器，要求計數器1 1工作在工作在方式方式0 0，計數值為，計數值為128128，二進制計數，試編寫，二進制計數，試編寫82548254的初的初始化程序。始化程序。MOV AL,01010000B ;MOV AL,01010000B ;控制字控制字OUT 43H,ALOUT 43H,ALMOV AL,128 ;MOV AL,128 ;計數值為計數值為128128，只寫低字節，只寫低字節OUT 41H,AL

26、OUT 41H,AL例例2 2：設設82548254的地址為的地址為404043H43H，要求計數器，要求計數器0 0工作在工作在方式方式1 1，計數值為，計數值為3000H3000H，十進制計數，試編寫，十進制計數，試編寫82548254的初始化程序。的初始化程序。 MOV AL,00100011B ;MOV AL,00100011B ;控制字控制字OUT 43H,ALOUT 43H,ALMOV AL,30 ;MOV AL,30 ;計數值為計數值為30003000，寫高，寫高8 8位位OUT 40H,ALOUT 40H,AL ; ;寫入高寫入高8 8位，低位，低8 8位自動置位自動置0 0。

27、例例3 3：設設82548254的地址為的地址為404043H43H，要求計數器，要求計數器2 2工作在方式工作在方式2 2，二進制計數，計數值為，二進制計數，計數值為02F0H02F0H，試編寫，試編寫82548254的初始化程序。的初始化程序。 MOV AL,10110100B ; MOV AL,10110100B ;控制字控制字 OUT 43H,ALOUT 43H,AL MOV AL,0F0H ; MOV AL,0F0H ;計數值為計數值為02F0H02F0H，先寫低，先寫低8 8位位 OUT 42H,AL ;OUT 42H,AL ;低低8 8位位 MOVMOVALAL，02H ;02H

28、 ;后寫高后寫高8 8位位 OUTOUT42H42H，ALAL MOV AL,10110100B ;MOV AL,10110100B ;控制字控制字 OUT 43H,ALOUT 43H,AL MOV AX,02F0H ; MOV AX,02F0H ;計數值為計數值為02F0H02F0H，先寫低，先寫低8 8位位 OUT 42H,AL ;OUT 42H,AL ;低低8 8位位 MOVMOVALAL，AH ;AH ;后寫高后寫高8 8位位 OUTOUT42H42H，ALAL 例例4 4：設設82548254的地址為的地址為606063H63H，編寫程序完成讀，編寫程序完成讀取計數器取計數器1 1的

29、的1616位計數值，并存放至位計數值，并存放至CXCX中。中。MOVMOVALAL，01000000B01000000BOUTOUT63H63H，ALALININALAL，61H ;61H ;先讀低先讀低8 8位位MOVMOVCLCL，ALALININALAL，61H ;61H ;后讀高后讀高8 8位位MOVMOVCHCH，ALAL例例5 5：82548254的計數器的計數器0 0完成外部事件（方式完成外部事件（方式0 0）的計）的計數功能，當外部脈沖數為數功能，當外部脈沖數為100100時結束計數，時結束計數，產生中產生中斷請求斷請求信號。信號。MOVMOVDXDX，283H 283H ;

30、;計數器計數器0 0工作在方式工作在方式0 0MOVMOVALAL，00010000B00010000BOUTOUTDXDX，ALALMOVMOVDXDX，280H 280H ; ;寫入計數初值，啟動計數過程寫入計數初值，啟動計數過程MOVMOVALAL，64H64HOUTOUTDXDX，ALAL8254解：計數通道解：計數通道0 0方式字：方式字：00 01 010 000 01 010 0 計數通道計數通道1 1方式字：方式字：01 11 001 001 11 001 0 計數通道計數通道2 2方式字：方式字：10 10 011 010 10 011 0OUT 43H，ALMOV AX，b

31、OUT 41H，ALMOV AL，AHOUT 41H，ALMOV AL，10100110OUT 43H，ALMOV AX，cMOV AL,AHOUT 42，AL 初始化程序：初始化程序：MOV AL，00010100OUT 43H，ALMOV AL，aOUT 40H，ALMOV AL，01110010例例6 6：已知已知3 3個計數通道情況如下：個計數通道情況如下：計數通道計數通道0 - 0 - 方式方式2 2，a=200a=200；計數通道計數通道1 - 1 - 方式方式1 1，b=2CA5Hb=2CA5H；計數通道計數通道2 - 2 - 方式方式3 3，c=1000H c=1000H 時鐘

32、頻率為時鐘頻率為f f，計數采用二進制，計數采用二進制，假定假定 82548254的端口地址為的端口地址為 40H43H40H43H練習：練習：1. 計數計數/定時器定時器8254的計數器的計數器0工作于方式工作于方式2，即分頻工作，即分頻工作方式方式,CLK0的時鐘輸入頻率為的時鐘輸入頻率為1MHz，計數初值為，計數初值為0064H,則則OUT0的輸出負脈沖周期為的輸出負脈沖周期為 。100us練習：練習：2. 在在PC機中，用機中，用8254的通道的通道3向系統定時提出動態向系統定時提出動態RAM刷新請求。考慮在刷新請求。考慮在PC中選用中選用128K1位的動態位的動態RAM，因，因此要求在此要求在8ms內完成芯片內完成芯片256行的刷新。已確定通道行的刷新