8253-5的結(jié)構(gòu)及功能

1、8253-5的結(jié)構(gòu)及功能摘要：8253-5為具有三個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器，它可用程序設(shè)置成多種工作方式，按十進(jìn)制計(jì)數(shù)或二進(jìn)制計(jì)數(shù)，最高計(jì)數(shù)速率可達(dá)2.6MHz。8253-5能用于多種場(chǎng)合，例如作為可編程方波頻率發(fā)生器、分頻器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、事件計(jì)數(shù)器以及程控單脈沖發(fā)生器等。關(guān)鍵詞：外部特性，內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，工作方式引言1.8253-5的結(jié)構(gòu)1.1外部特性1.2內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)1.2.1數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器與系統(tǒng)總線連接，8位雙向，與CPU交換信息的通道。這是8253與CPU之間的數(shù)據(jù)接口，它由8位雙向三態(tài)緩沖存儲(chǔ)器構(gòu)成，是CPU與8253-5之間交換信息的必經(jīng)之路。1.2.2讀/寫控制讀/寫控制分

2、別連接系統(tǒng)的IOR#和IOW#， 由CPU控制著訪問(wèn)8253-5的內(nèi)部通道。接收CPU送入的讀/寫控制信號(hào)， 并完成對(duì)芯片內(nèi)部各功能部件的控制功能， 因此， 它實(shí)際上是8253-5芯片內(nèi)部的控制器。A1A0：端口選擇信號(hào)，由CPU輸入。8253-5內(nèi)部有3個(gè)獨(dú)立的通道，加上控制字寄存器，構(gòu)成8253芯片的4個(gè)端口，CPU可對(duì)3個(gè)通道進(jìn)行讀/寫操作3對(duì)控制字寄存器進(jìn)行寫操作。 這4個(gè)端口地址由最低2位地址碼A1和A0來(lái)選擇。1.2.3控制命令寄存器1.2.4計(jì)數(shù)通道2.8253-5的工作方式8253-5具有六種工作方式，在不同的方式下，計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)方式、GATE端輸入信號(hào)的作用以及OUT端的輸出

3、波形都有所不同。 在任何一種方式下，都必須先向8253-5寫入控制字，控制字還起復(fù)位作用，它使OUT端變?yōu)楣ぷ鞣绞街幸?guī)定的狀態(tài)和對(duì)計(jì)數(shù)初值寄存器CR清零；然后再將計(jì)數(shù)初值寫到CR中，其最大值為0000H。2.1方式0工作方式0被稱為計(jì)數(shù)結(jié)束中斷方式。當(dāng)任一通道被定義為工作方式0時(shí)， OUTi輸出為低電平；若門控信號(hào)GATE為高電平，當(dāng)CPU利用輸出指令向該通道寫入計(jì)數(shù)值WR#有效時(shí)，OUTi仍保持低電平，然后計(jì)數(shù)器開(kāi)始減“1”計(jì)數(shù)， 直到計(jì)數(shù)值為“0”，此刻OUTi將輸出由低電平向高電平跳變，可用它向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，OUTi端輸出的高電平一直維持到下次再寫入計(jì)數(shù)值為止。在工作方式0情況下，

4、門控信號(hào)GATE用來(lái)控制減“1”計(jì)數(shù)操作是否進(jìn)行。當(dāng)GATE=1時(shí)，允許減“1”計(jì)數(shù)；GATE=0時(shí)，禁止減“1”計(jì)數(shù)； 計(jì)數(shù)值將保持GATE有效時(shí)的數(shù)值不變， 待GATE重新有效后，減“1”計(jì)數(shù)繼續(xù)進(jìn)行。顯然，利用工作方式0既可完成計(jì)數(shù)功能， 也可完成定時(shí)功能。當(dāng)用作計(jì)數(shù)器時(shí)，應(yīng)將要求計(jì)數(shù)的次數(shù)預(yù)置到計(jì)數(shù)器中，將要求計(jì)數(shù)的事件以脈沖方式從CLKi端輸入， 由它對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行減“1”計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)值為0，此刻OUTi輸出正跳變， 表示計(jì)數(shù)次數(shù)到。當(dāng)用作定時(shí)器時(shí)，應(yīng)把根據(jù)要求定時(shí)的時(shí)間和CLKi的周期計(jì)算出定時(shí)系數(shù)，預(yù)置到計(jì)數(shù)器中。從CLKi，輸入的應(yīng)是一定頻率的時(shí)鐘脈沖，由它對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行減“1”

5、計(jì)數(shù)， 定時(shí)時(shí)間從寫入計(jì)數(shù)值開(kāi)始，到計(jì)數(shù)值計(jì)到“0”為止，這時(shí)OUTi輸出正跳變，表示定時(shí)時(shí)間到。有一點(diǎn)需要說(shuō)明，任一通道工作在方式0情況下， 計(jì)數(shù)器初值一次有效，經(jīng)過(guò)一次計(jì)數(shù)或定時(shí)后如果需要繼續(xù)完成計(jì)數(shù)或定時(shí)功能，必須重新寫入計(jì)數(shù)器的初值。2.2方式1工作方式1被稱作可編程單脈沖發(fā)生器。進(jìn)入這種工作方式， CPU裝入計(jì)數(shù)值n后OUTi輸出高電平， 不管此時(shí)的GATE輸入是高電平還是低電平， 都不開(kāi)始減“1”計(jì)數(shù)，必須等到GATE由低電平向高電平跳變形成一個(gè)上升沿后，計(jì)數(shù)過(guò)程才會(huì)開(kāi)始。與此同時(shí)，OUTi輸出由高電平向低電平跳變，形成了輸出單脈沖的前沿，待計(jì)數(shù)值計(jì)到“0”， OUTi輸出由低電平

6、向高電平跳變，形成輸出單脈沖的后沿， 因此，由方式l所能輸出單脈沖的寬度為CLKi周期的n倍。如果在減“1”計(jì)數(shù)過(guò)程中， GATE由高電平跳變?yōu)榈碗姾?，這并不影響計(jì)數(shù)過(guò)程，仍繼續(xù)計(jì)數(shù)；但若重新遇到GATE的上升沿，則從初值開(kāi)始重新計(jì)數(shù)， 其效果會(huì)使輸出的單脈沖加寬。這種工作方式下，計(jì)數(shù)值也是一次有效，每輸入一次計(jì)數(shù)值，只產(chǎn)生一個(gè)負(fù)極性單脈沖。2.3方式2工作方式2被稱作速率波發(fā)生器。進(jìn)入這種工作方式， OUTi輸出高電平，裝入計(jì)數(shù)值n后如果GATE為高電平，則立即開(kāi)始計(jì)數(shù)，OUTi保持為高電平不變； 待計(jì)數(shù)值減到“1”和“0”之間， OUTi將輸出寬度為一個(gè)CLKi周期的負(fù)脈沖，計(jì)數(shù)值為“0”

7、時(shí)，自動(dòng)重新裝入計(jì)數(shù)初值n，實(shí)現(xiàn)循環(huán)計(jì)數(shù)，OUTi將輸出一定頻率的負(fù)脈沖序列， 其脈沖寬度固定為一個(gè)CLKi周期， 重復(fù)周期為CLKi周期的n倍。如果在減“1”計(jì)數(shù)過(guò)程中，GATE變?yōu)闊o(wú)效（輸入0電平），則暫停減“1”計(jì)數(shù)，待GATE恢復(fù)有效后，從初值n開(kāi)始重新計(jì)數(shù)。這樣會(huì)改變輸出脈沖的速率。如果在操作過(guò)程中要求改變輸出脈沖的速率，CPU可在任何時(shí)候，重新寫人新的計(jì)數(shù)值， 它不會(huì)影響正在進(jìn)行的減“1”計(jì)數(shù)過(guò)程，而是從下一個(gè)計(jì)數(shù)操作用期開(kāi)始按新的計(jì)數(shù)值改變輸出脈沖的速率。2.4方式3工作方式3被稱作方波發(fā)生器。任一通道工作在方式3， 只在計(jì)數(shù)值n為偶數(shù)，則可輸出重復(fù)周期為n、占空比為1：1的方波

8、。進(jìn)入工作方式3，OUTi輸出低電平， 裝入計(jì)數(shù)值后，OUTi立即跳變?yōu)楦唠娖?。如果?dāng)GATE為高電平， 則立即開(kāi)始減“1”計(jì)數(shù)，OUTi保持為高電平，若n為偶數(shù)，則當(dāng)計(jì)數(shù)值減到n/2時(shí)，OUTi跳變?yōu)榈碗娖?，一直保持到?jì)數(shù)值為“0”，系統(tǒng)才自動(dòng)重新置入計(jì)數(shù)值n，實(shí)現(xiàn)循環(huán)計(jì)數(shù)。這時(shí)OUTi端輸出的周期為n×CLKi周期，占空比為1:1的方波序列； 若n為奇數(shù)， 則OUTi端輸出周期為n×CLKi周期，占空比為(n+1)/2)/(n-1)/2)的近似方波序列。如果在操作過(guò)程中， GATE變?yōu)闊o(wú)效，則暫停減“1”計(jì)數(shù)過(guò)程，直到GATE再次有效，重新從初值n開(kāi)始減“l(fā)”計(jì)數(shù)。如果

9、要求改變輸出方波的速率， 則CPU可在任何時(shí)候重新裝入新的計(jì)數(shù)初值n，并從下一個(gè)計(jì)數(shù)操作周期開(kāi)始改變輸出方波的速率。2.5方式4工作方式4被稱作軟件觸發(fā)方式。進(jìn)入工作方式4，OUTi輸出高電平。 裝入計(jì)數(shù)值n后， 如果GATE為高電平，則立即開(kāi)始減“1”計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)值減到“0”為止，OUTi輸出寬度為一個(gè)CLKi周期的負(fù)脈沖。由軟件裝入的計(jì)數(shù)值只有一次有效，如果要繼續(xù)操作， 必須重新置入計(jì)數(shù)初值n。如果在操作的過(guò)程中，GATE變?yōu)闊o(wú)效，則停止減“1”計(jì)數(shù)， 到GATE再次有效時(shí)，重新從初值開(kāi)始減“1”計(jì)數(shù)。顯然，利用這種工作方式可以完成定時(shí)功能，定時(shí)時(shí)間從裝入計(jì)數(shù)值n開(kāi)始，則OUTi輸出負(fù)脈

10、沖（表示定時(shí)時(shí)間到），其定時(shí)時(shí)間=n×CLK周期。 這種工作方式也可完成計(jì)數(shù)功能，它要求計(jì)數(shù)的事件以脈沖的方式從CLKi輸入，將計(jì)數(shù)次數(shù)作為計(jì)數(shù)初值裝入后，由CLKi端輸入的計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行減“1”計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)值為“0”，由OUTt端輸出負(fù)脈沖（表示計(jì)數(shù)次數(shù)到）。 當(dāng)然也可利用OUTj向CFU發(fā)出中斷請(qǐng)求。 因此工作方式4與工作方式0很相似，只是方式0在OUTi端輸出正階躍信號(hào)、方式4在OUTi端輸出負(fù)脈沖信號(hào)。2.6方式5工作方式5被稱為硬件觸發(fā)方式。進(jìn)入工作方式5， OUTi輸出高電平， 硬件觸發(fā)信號(hào)由GATE端引入。 因此，開(kāi)始時(shí)GATE應(yīng)輸入為0， 裝入計(jì)數(shù)初值n后，減“1”計(jì)

11、數(shù)并不工作，一定要等到硬件觸發(fā)信號(hào)由GATE端引入一個(gè)正階躍信號(hào)，減“1”計(jì)數(shù)才會(huì)開(kāi)始，待計(jì)數(shù)值計(jì)到“0”， OUTi將輸出負(fù)脈沖，其寬度固定為一個(gè)CLKi周期，表示定時(shí)時(shí)間到或計(jì)數(shù)次數(shù)到。這種工作方式下，當(dāng)計(jì)數(shù)值計(jì)到“0”后， 系統(tǒng)將自動(dòng)重新裝入計(jì)數(shù)值n，但并不開(kāi)始計(jì)數(shù)， 一定要等到由GATE端引入的正跳沿，才會(huì)開(kāi)始進(jìn)行減“1”計(jì)數(shù)， 因此這是一種完全由GATE端引入的觸發(fā)信號(hào)控制下的計(jì)數(shù)或定時(shí)功能。如果由CLKi輸入的是一定頻率的時(shí)鐘脈沖，那么可完成定時(shí)功能，定時(shí)時(shí)間從GATE上升沿開(kāi)始，到OUTi端輸出負(fù)脈沖結(jié)束。如果從CLKi端輸入的是要求計(jì)數(shù)的事件，則可完成計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)過(guò)程從GATE上升沿開(kāi)始，到OUTi輸出負(fù)脈沖結(jié)束。GATE可由外部電路或控制現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生，故硬件