8253的工作方式解析

1、8253的工作方式1. 方式 0 計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷8253 用作計(jì)數(shù)器時(shí)一般工作在方式 0。所謂計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中 斷，是指在計(jì)數(shù)值減到 0 時(shí)，輸出端（OUT 產(chǎn)生的輸出 信 號(hào)可作為中斷申請(qǐng)信號(hào)，要求CPU 進(jìn)行相應(yīng)的處理。方式 0有如下特點(diǎn)：1當(dāng)控制字寫進(jìn)控制字寄存器確定了方式0 時(shí)，計(jì)數(shù)器的輸出（OUT 端口）保持低電平，一直保持到計(jì)數(shù)值減到 0。2計(jì)數(shù)初值裝入計(jì)數(shù)器之后，在門控GATE 言號(hào)為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器開始減 1 計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器減到 0 時(shí)輸出端 OUT 才由低 變高，此高電平輸出一直保持到該計(jì)數(shù)器裝入新的計(jì)數(shù)值或 再次寫入方式0 控制字為止。若要使用中斷，可以計(jì)數(shù)到0的輸出信號(hào)向

2、CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求，申請(qǐng)中斷。3GATE 為計(jì)數(shù)控制門，方式 0 的計(jì)數(shù)過程可由 GATE 空制暫 停，即 GATE=1 時(shí)，允許計(jì)數(shù)；GATE=0 寸，停止計(jì) 數(shù)。GATE 信號(hào)的變化不影響輸出 OUT 端 口的狀態(tài)。4計(jì)數(shù)過程中，可重新裝入計(jì)數(shù)初值。如果在計(jì)數(shù)過程中， 重新寫入某一計(jì)數(shù)初值，則在寫完新計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器將從 該值重新開始作減 1 計(jì)數(shù)。2. 方式 1 可編程的單拍負(fù)脈沖可編程的單拍負(fù)脈沖又稱為單穩(wěn)態(tài)輸出方式，簡(jiǎn)稱單穩(wěn)定時(shí)。方式 1 的特點(diǎn)是：1CPU 寫入控制字后，計(jì)數(shù)器輸出 OUT 端為高電平作為起始電平，在寫入計(jì)數(shù)值后計(jì)數(shù)器并不開始計(jì)數(shù)（不管此時(shí) GATE是高電平還是低

3、電平），而要由外部門控GATE 脈沖上升沿啟動(dòng)，并在上升沿之后的下一個(gè) CLK 輸 入脈沖的下降沿開始計(jì)數(shù)。2GATE 上升沿啟動(dòng)計(jì)數(shù)的同時(shí)，使輸出OUT 變低，每來一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器作減一計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)減為0 時(shí)，OUT輸出端再變?yōu)楦唠娖?。OUT 端輸出的單拍負(fù)脈沖的寬度為計(jì)數(shù)初值乘以 CLK 端脈沖周期。設(shè)計(jì)數(shù)初值為 N,則單拍脈沖 寬度為N 個(gè) CLK 時(shí)鐘脈沖周期。3如果在計(jì)數(shù)器未減到 0 時(shí)，GATE 又來一觸發(fā)脈沖，則由下一個(gè)時(shí)鐘脈沖開始，計(jì)數(shù)器將從初始值重新作減 1 計(jì)數(shù)。當(dāng)減至 0 時(shí)，輸出端又變?yōu)楦唠娖?。這樣，使輸出脈沖寬度 延長(zhǎng)。3. 方式 2 分頻脈沖發(fā)生器方式 2 是

4、一種具有自動(dòng)予置計(jì)數(shù)初值N 的脈沖發(fā)生器。從 OUT端可以輸出連續(xù)脈沖信號(hào)，脈沖寬度等于時(shí)鐘脈沖周期，而 計(jì)數(shù)初值 N 決定了輸出端兩個(gè)負(fù)脈沖之間的寬度即輸出脈沖 周期。方式 2也叫 N 分頻器，因?yàn)檩敵雒}沖為輸 入脈沖的 N 分頻，即出現(xiàn) N 個(gè)輸入脈沖才輸出一個(gè)脈沖。方式2 有如下特點(diǎn)：1N 分頻計(jì)數(shù)器，這種方式是輸出對(duì)輸入脈沖按計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 初值 N分頻后的連續(xù)脈沖。2當(dāng) CPU 寫入控制字后 OUT 端輸出為高電平作為起始電平，在寫入計(jì)數(shù)值 N 后將立即自動(dòng)開始對(duì)輸入脈沖 CLK 計(jì)數(shù)，輸 出端仍一直為高；當(dāng)計(jì)數(shù)器減到1 時(shí)，輸出變低，計(jì)數(shù)器減到 0 時(shí)又變?yōu)楦?，?jì)數(shù)器重新按已寫入的計(jì)數(shù)

5、值 N 繼續(xù)計(jì)數(shù)，周而復(fù)始，在 OUT 端輸出一個(gè) N 分頻脈沖，其正脈搏沖 寬度為（N-1）個(gè)輸入脈沖時(shí)鐘周期（是 N 個(gè) CLK 時(shí)鐘脈沖 周期之和），而負(fù)脈沖輸出寬度（持續(xù)時(shí)間）是一個(gè)CLK 脈沖周期。3GATE 用于控制計(jì)數(shù)，GATE=1 允許計(jì)數(shù)；GATE=0 停止 計(jì)數(shù)。因此，可以用 GATE 來使計(jì)數(shù)器同步。4在方式 2 下，不但高電平的門控信號(hào)有效，上升跳變的 門信號(hào)也是有效的。4. 方式 3 分頻方波發(fā)生器方式 3 的特點(diǎn)是：1方式 3 常用于波特率發(fā)生器。方式3 和方式 2 類似。但輸出為方波或近似方波的矩形波。2寫入方式 3 控制字后輸出為高電平。寫入計(jì)數(shù)值后計(jì)數(shù) 器自動(dòng)

6、開始對(duì)輸入 CLK 脈沖計(jì)數(shù)，輸出 OUT 仍保持為高；在 計(jì)數(shù)完成一半時(shí)，輸出 OUT 變?yōu)榈碗娖?，直到?jì)數(shù)器全部完 成，輸出 OUT 又變?yōu)楦唠娖?，并重?fù)上述計(jì)數(shù)過程 。3若計(jì)數(shù)值 N 為偶數(shù)時(shí)，OUT 方波的占空比為 1:1 ;若 N為奇數(shù)，其占空比為：（N+1）/2 :（ N-1）/2 即輸出分頻波高電平寬度為（N+1） /2 CLK 周期，低電平周期為（N-1）/2 CLK 周期。5. 方式 4 軟件觸發(fā)選通脈沖發(fā)生器方式 4 是類似于方式 0 的工作方式，計(jì)數(shù)器是靠置入新的計(jì) 數(shù)初值這個(gè)軟件操作來觸發(fā)計(jì)數(shù)器工作的，故稱為軟件觸發(fā)。方式 4 有如下特點(diǎn)：1方式 4 是靠寫入計(jì)數(shù)值來進(jìn)

7、行軟件觸發(fā)的“一次性有 效”的選通脈沖發(fā)生器。寫入控制字后輸出端OUT 變?yōu)楦?，并一直保持。在寫入?jì)數(shù)初值之后開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到0 時(shí)輸出端 OUT 變?yōu)榈?，維持一個(gè) CLK 周期后又恢復(fù)為 高，并 一直保持為高，直到再次寫入計(jì)數(shù)來進(jìn)行“軟件觸發(fā)”才能再次開始。2若 GATE=1 允許計(jì)數(shù)；GATE=0 停止計(jì)數(shù)。3方式 4 的負(fù)脈沖輸出常作為選通脈沖。6. 方式 5 硬件觸發(fā)選通脈沖發(fā)生器方式 5 有如下特點(diǎn)：1方式 5類似于方式 4， 所不同的是 GATE端輸入信號(hào)的作 用不同。方式 5 是硬件觸發(fā)，是在外部硬件發(fā)出門控 信號(hào) 后才發(fā)生的。2方式 5 是靠門控脈沖 GATE 的上升沿來進(jìn)行

8、觸發(fā)的選通脈沖發(fā)生器。寫入控制字后輸出端OUT 為高，這是初始電平；寫入計(jì)數(shù)值后計(jì)數(shù)器并不開始計(jì)數(shù)，而要由門控脈沖GATE上升沿觸發(fā)后才開始計(jì)數(shù)， 計(jì)數(shù)到 0 輸出由高變低，一個(gè) CLK 時(shí)鐘周期后又恢復(fù)為高，并一直保持，直到下次門控脈沖觸發(fā)再次開始計(jì)數(shù)。3在此方式中，計(jì)數(shù)器可重新觸發(fā)，在任何時(shí)候，當(dāng)GATE信號(hào)的上升沿到來，將把計(jì)數(shù)初值重新送入計(jì)數(shù)器，然后開 始計(jì)數(shù)過程。8253的控制字1： BCD計(jì)數(shù)0： 2 進(jìn)制計(jì)數(shù)0001方式 0 001;方式 1X10：方式 2XII：方式 J100：方式4計(jì)數(shù)器鎖存，供 CPU 讀 101：方式 3 只讀/寫計(jì)數(shù)器低字節(jié) 只讀/寫計(jì)數(shù)器高寧節(jié)先讀/

9、寫計(jì)數(shù)辭低字節(jié)，后讀，寫高字節(jié)SCi, SC。一一計(jì)數(shù)通道選擇位。 由于 8253內(nèi)部 3 個(gè)計(jì)數(shù)通 道各有一個(gè) 8 位的控制字寄存器，而這三個(gè)控制字寄存器 共 用同一個(gè)控制端口地址，所以控制字中設(shè)置SCi，SCo這兩位來確定CPU當(dāng)前發(fā)出的控制字是寫入哪個(gè)計(jì)數(shù)通道的控 制字寄存器中。具體選擇如圖.RLi，RL。一一讀/寫操作方式位。這兩位用來確定對(duì)選中的計(jì)數(shù)通道進(jìn)行讀/寫操作方式。當(dāng) CPU 對(duì) 8253 進(jìn)行 16 位讀 /寫操作時(shí)，可以只讀/寫高 8 位或只讀/寫低 8 位，也可以讀/ 寫 16 位。讀/寫 16 位時(shí)，先讀/寫低 8 位，后讀/寫高 8 位， 具體是哪種操作方式由RLi

10、，RLo這兩位的編碼確定。由于8253 的數(shù)據(jù)線只有（D7Do）, 一次只能傳送 8 位數(shù)據(jù)，故 傳送16 位數(shù)據(jù)時(shí)，要分兩次進(jìn)行。M2, M1, Mo工作方式擇位。8253 的每個(gè)計(jì)數(shù)通道有 6種不同的工作方式，即方式0 到方式 5 , M2M1M0這三類就是用來選擇具體的工作方式，具體選擇如圖。SCi SOo RLi RLo |Mz Mt MoBCDt-J V_ _-J_._丄V00：01：10：41：00=選擇通道 001=選擇通道 110=選擇運(yùn)泄2 I11:無效Dr DeBCD 計(jì)數(shù)方式選擇位。8253 的每個(gè)計(jì)數(shù)通道有兩種計(jì) 數(shù)方式按二進(jìn)制計(jì)數(shù)或按十進(jìn)制（BCD 碼）計(jì)數(shù)。BCD

11、位用來具體確定采用哪種計(jì)數(shù)方式。例：若選擇計(jì)數(shù)器 1，工作在方式 3，計(jì)數(shù)初值為 588H（ 2 個(gè)字節(jié)）采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)，則其控制字為：01110110=76H，設(shè)控制口地址為 043H，則將該控制字寫入控制字寄存器的 指令如下：MOV AL，076HOUT 043H，AL-8253 的初始化編程內(nèi)容：一是首先向控制寄存器寫入控 制字，以選定計(jì)數(shù)通道（三個(gè)中之一），規(guī)定該計(jì)數(shù)的工作 方式和計(jì)數(shù)方式以及計(jì)數(shù)初值的長(zhǎng)度和裝入順序（初值寫入方式）；二是向已選定的計(jì)數(shù)器按控制字的要求寫入計(jì)數(shù)初值。8253 初始化的要求：（1）對(duì)每個(gè)計(jì)數(shù)器，控制字必須寫在計(jì)數(shù)值之前。這是因 為計(jì)數(shù)器的讀/寫格式由它的控

12、制字決定。（2）計(jì)數(shù)值必須按控制字所規(guī)定的格式寫入。 若控制字規(guī) 定只寫 8 位，只需寫入一次（8 位）計(jì)數(shù)值即可（規(guī)定寫低8 位則高 8 位自動(dòng)置 0,規(guī)定寫高 8 位則低 8 位自動(dòng)置 0）; 規(guī)定寫16 位時(shí)必須寫兩次，先寫低 8 位，后寫高 8 位。當(dāng)初 值為 0 時(shí)，也要分兩寫入，因在二進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)，“0”表示65336,在 BCD 碼計(jì)數(shù)時(shí)“ 0” 表示 10000=104。（3）對(duì)所有方式計(jì)數(shù)器都可以在計(jì)數(shù)過程中或計(jì)數(shù)結(jié)束后 改變計(jì)數(shù)值，重寫計(jì)數(shù)值也必須遵守控制字所規(guī)定的格式， 并且不會(huì)改變當(dāng)前計(jì)數(shù)器的工作方式。（4）計(jì)數(shù)值不能直接寫到減 1 計(jì)數(shù)器中，而只能寫入計(jì)數(shù)值寄存器中，并

13、由寫操作之后的下一個(gè) CLK 脈沖將計(jì)數(shù)值寄存器的內(nèi)容裝入減 1 計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。（5）初始化編程必須明確各個(gè)計(jì)數(shù)器的控制字和計(jì)數(shù)值不是寫到同一個(gè)地址單元。各個(gè)計(jì)數(shù)器的控制字各自獨(dú)立確 定，但它們都寫入同一個(gè)端口地址（控制字寄存器）中，各 個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值則根據(jù)需要獨(dú)立確定并寫入各自計(jì)數(shù)器的相應(yīng)寄存器中。例 1:設(shè) 8086 系統(tǒng)中 8253 的三個(gè)計(jì)數(shù)器的端口地址為 060H，062H和 064H,控制口地址為 066H,要求計(jì)數(shù)器 0 為方式 1，按 BCD 計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)初值為 1800D,計(jì)數(shù)器 1 為方式 0,按二 進(jìn)制計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)初值為1234H,計(jì)數(shù)器 2 為方式 3,按二進(jìn) 制計(jì)數(shù)；

14、當(dāng)計(jì)數(shù)初值為 065H 時(shí)，試分別寫出計(jì)數(shù)器 0，1, 2 的初始化程序。計(jì)數(shù)器 0 的初始化:計(jì)數(shù) 0 的控制字：00100011B=23HMOV AL 23H ;計(jì)數(shù)器 0 的控制字OUT 0 66H, AL ;控制字寫入 8253 的控制器MOV AL 18H ;取計(jì)數(shù)初值的高 8 位，低 8 位 00 可不送OUT 060H, AL ;計(jì)數(shù)初值送計(jì)數(shù)器 0 端口 計(jì)數(shù)器 1 和初始化：計(jì)數(shù)器 1 的控制字：01110000B=70HMOV AL 70H ;計(jì)數(shù)器的控制字：方式0,送高 8 位和低 8位，二進(jìn)制計(jì)數(shù)OUT 066H, AL ;控制字寫入 8253 的控制器MOV AL 0

15、34H ;取計(jì)數(shù)初值的低 8 位OUT 062H, AL ;計(jì)數(shù)初值的低 8 位，寫入計(jì)數(shù)器 1 端口MOV AL 12H ;取計(jì)數(shù)初值的高 8 位OUT 062H, AL ;計(jì)數(shù)初值的高 8 位寫入計(jì)數(shù)器 1 端口 計(jì)數(shù)器 2 的初始化：計(jì)數(shù)器 2 的控制字：10010110B=96HMOV AL 96H ;計(jì)數(shù)器 2 的控制字 96H:方式 3,只送低 8 位，二進(jìn)制計(jì)數(shù)OUT 066H, AL ;控制字寫入 8253 的控制口MOV AL 056H ;計(jì)數(shù)初值的低 8 位OUT 064H, AL ;計(jì)數(shù)初值的低 8 位寫入計(jì)數(shù)器 2 的端口 例 2:要求讀出計(jì)數(shù)器 2 的當(dāng)前計(jì)數(shù)值，并檢

16、查是否為全8253 在讀取計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值時(shí)，必須分兩步進(jìn)行。首先發(fā)一鎖存命令（即控制字中 RL1RLO=O0 ,將當(dāng)前計(jì)數(shù) 值 鎖存到輸出鎖存器中。第二步執(zhí)行讀操作，即用IN 指令將鎖存器中內(nèi)容讀入 CPU假設(shè)計(jì)數(shù)初值只有低 8 位，設(shè)其程序段如下（控制口地址為066H,計(jì)數(shù)器 2 的口地址為 064H）:KEEP MOV AL 80H ;計(jì)數(shù)器 2 的鎖存命令OUT 066H, AL ;鎖存命令寫入控制寄存器IN AL，064H ;讀輸出鎖存器中的當(dāng)前計(jì)數(shù)值（從計(jì)數(shù)器 2 端口讀）CMP AL 0FFH ;比較當(dāng)前計(jì)數(shù)值是否為全“ 1”JME KEEP;非全“ 1”繼續(xù)讀HLT ;為全“

17、 1”暫停8253 的應(yīng)用舉例例 1:將 8253 的計(jì)數(shù)器 1 作為 5ms 定時(shí)器，設(shè)輸入時(shí)鐘頻 率為200kHz，試編寫 8253 的初始化程序。（1）計(jì)數(shù)初值 N 計(jì)算已知輸入時(shí)鐘 CLK 頻率為 200kHz，則時(shí)鐘周期為T=1/f=1/200kHz=5 卩 s，于是計(jì)數(shù)初值 N 為：N=5ms/T=5ms/5ys=1000。（2）確定控制字按題意選計(jì)數(shù)器 1,按 BCD 碼計(jì)數(shù)，工作于方式 0,由于計(jì) 數(shù)初值N=1000,控制字 C5C4應(yīng)為 11,于是 8253 的控制字 為:01110001B=71H（3）選擇 8253 各端口地址設(shè)計(jì)數(shù)器 1 的端口地址為 3F82H,控制口

18、地址為 3F86H。（4）初始化程序如下MOV AL，71H ;控制字MOV DX 3F68H ;控制口地址OUT DX AL ;控制字送8253 控制寄存器MOV DX 3F82H ;計(jì)數(shù)器 1 端口地址MOVAL，00 ;將計(jì)數(shù)初值 N=1000 的低 8 位寫入計(jì)數(shù)器 1OUT DX, ALMOVAL，10 ;將 N 的高8 位寫入計(jì)數(shù)器 1OUT DX, AL例 2:以 8086 為 CPU 的某微機(jī)系統(tǒng)中使用了一塊 8253 芯片， 其通道端口地址為 308H, 30AH, 30CH,控制口地址為 30EH, 3 個(gè)通道使用同一輸入時(shí)鐘，頻率為 2MHz 要求完成如下功能：利用計(jì)數(shù)器

19、 0 采用硬件觸發(fā)，輸出寬度等于時(shí)鐘周期的單脈 沖，定時(shí)常數(shù)為 36H;利用計(jì)數(shù)器 1 輸出頻率為 2kHz 的對(duì)稱方波； 利用計(jì)數(shù)器 2 產(chǎn)生寬度為 0. 6ms 的單脈沖， 試設(shè)計(jì)該定時(shí)系統(tǒng)硬件電路和初始化程序。(1) 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)主要是地址譯碼電路設(shè)計(jì)及時(shí)8253 與 CPU 間的連接。根據(jù)給定的端口地址可知，地址總線低位部分的AA分別為：AA=11, AA4=0000, AAA=100111 , A0=0, 由它們經(jīng)譯碼器譯碼產(chǎn)生 8253 的片選信號(hào)，8253 的數(shù)據(jù)線 D7D0必須與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的低 8 位相連，8253 的端口 的選擇信號(hào) A1A0 應(yīng)連系統(tǒng)地址的 A

20、2A1。根據(jù)上 述要求， 譯碼器應(yīng)選3-8 譯碼器 74LS138。該譯碼器有 3 個(gè)代碼輸入 端(C B, A),輸入 3位代碼決定譯碼信號(hào)從丫。丫7中哪 一個(gè)輸出， 本例中顯然應(yīng)以丫2 輸出。(2) 初始化編程根據(jù)題意要求，對(duì) 3 個(gè)通道的工作方式，計(jì)數(shù)初值確定如下：由 CLK0CLK2=2MHz 可得，時(shí)鐘周期 T=1/f=1/2MHz=0 . 5 卩 s。選計(jì)數(shù)器 0:選擇方式 5,門控信號(hào) GATE 應(yīng)接一正跳變信號(hào)， OUT端當(dāng)計(jì)數(shù)為 0 時(shí)產(chǎn)生一個(gè)寬度等于時(shí)鐘周期的單脈沖。計(jì)數(shù)系數(shù)為 36，用 BCD 計(jì)數(shù)。所以，計(jì)數(shù)器 0 的控制字應(yīng) 為00011011B=1BH選計(jì)數(shù)器 1:選擇方式 3, GATE 按 +5V，CLK1=2MHZ 俞出方波 頻率為 2kHz,所以，計(jì)數(shù)常數(shù) Ni=2MHz/2kHz=1000,采用 BCD 計(jì)數(shù)，于是計(jì)數(shù)器 1 的控制字為：01110111B=77H選計(jì)數(shù)器 2:選擇方式 1,以構(gòu)成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路，輸出脈沖寬度由計(jì)數(shù)常數(shù) N2 決定，計(jì)數(shù)常數(shù)N2=600 卩 s/0 . 5 卩 s=1200，采用 BCD 計(jì)數(shù)，于是計(jì)數(shù)器 2 的控制字為：10110011B=B3H根據(jù)以上分析可得 3 個(gè)計(jì)數(shù)通道的初始化程序如下。計(jì)數(shù)通道 0 的初始化程序：MO