微機(jī)原理及應(yīng)用 課件 第8章 計(jì)數(shù)器定時(shí)器與DMA控制器

微機(jī)原理及應(yīng)用

第8章

計(jì)數(shù)器/定時(shí)器與DMA控制器

一、了解常見接口芯片8253、8237的內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、掌握上述芯片的工作原理三、理解8253等芯片在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)：8.1可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8253返回

一、8253的功能與結(jié)構(gòu)二、8253的控制字三、8253工作方式與工作時(shí)序四、8253的初始化編程及應(yīng)用【知識(shí)點(diǎn)】：

一、8253的功能與結(jié)構(gòu)

（1）每片有三個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道，稱為通道0～通道2；（2）每個(gè)計(jì)數(shù)器都可以按照二進(jìn)制或十進(jìn)制計(jì)數(shù)；（3）每個(gè)計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)速率可達(dá)2.6MHZ；（4）每個(gè)計(jì)數(shù)器具有6種可編程工作方式；（5）所有輸入、輸出都與TTL電平兼容，便于與外界接口電路相連。1.8253主要功能:

8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖:它主要包括以下幾個(gè)主要部分：(1)數(shù)據(jù)總線緩沖器

數(shù)據(jù)總線緩沖器是8位雙向三態(tài)緩沖器，主要用于8253與CPU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該數(shù)據(jù)包括8253控制字、計(jì)數(shù)器計(jì)算初值及計(jì)數(shù)器當(dāng)前計(jì)數(shù)值三個(gè)部分。2.8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(2)讀/寫控制邏輯

讀/寫控制邏輯電路接受輸入到8253的

、

、

A1、A0

信號(hào)，經(jīng)過邏輯控制電路的組合產(chǎn)生相應(yīng)操作，具體操作如下圖所示：A1A0執(zhí)行的操作01000對(duì)計(jì)數(shù)器0設(shè)置初值01001對(duì)計(jì)數(shù)器1設(shè)置初值01010對(duì)計(jì)數(shù)器2設(shè)置初值01011寫控制字00100讀計(jì)數(shù)器0當(dāng)前計(jì)數(shù)值00101讀計(jì)數(shù)器1當(dāng)前計(jì)數(shù)值00110讀計(jì)數(shù)器2當(dāng)前計(jì)數(shù)值00111無(wú)操作（3態(tài)）1××××禁止（3態(tài)）011××無(wú)操作（3態(tài)）2.8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(3)控制寄存器

接收CPU對(duì)8253的初始化控制字。對(duì)控制字寄存器只能寫入不能讀出。(4)三個(gè)計(jì)數(shù)器

每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部都包含一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器、一個(gè)16位的減法計(jì)數(shù)寄存器和一個(gè)16位的當(dāng)前計(jì)數(shù)輸出寄存器。當(dāng)前計(jì)數(shù)輸出寄存器跟隨減法計(jì)數(shù)寄存器內(nèi)容變化，當(dāng)有一個(gè)鎖存器命令出現(xiàn)后，當(dāng)前計(jì)數(shù)輸出寄存器鎖定當(dāng)前計(jì)數(shù)，直到被CPU讀走之后，又隨減法計(jì)數(shù)寄存器的變化而變化。

8253芯片是具有24個(gè)引腳的雙列直插式集成電路芯片，其引腳分布如圖所示：

每個(gè)引腳的功能定義如下：(1)D7~D0：雙向、三態(tài)數(shù)據(jù)線引腳;3.8253的引腳3.8253的引腳

(2)

：輸入引腳,讀信號(hào)，低電平有效，有效時(shí)表示正在讀取某個(gè)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值。

(3)：輸入引腳,讀信號(hào)，低電平有效，有效時(shí)表示正對(duì)某個(gè)計(jì)數(shù)器寫入計(jì)數(shù)初值或?qū)懭肟刂谱帧?4)：輸入引腳，片選信號(hào)，低電平有效，CPU通過該信號(hào)有效選中8253，對(duì)其進(jìn)行讀寫操作。(5)A1、A0：輸入引腳，8253端口選擇線，可對(duì)三個(gè)計(jì)數(shù)器和控制寄存器尋址。

GATE：門控信號(hào)，用于控制計(jì)數(shù)的進(jìn)行。多數(shù)情況下，GATE=1時(shí)，允許計(jì)數(shù)，GATE=0時(shí)，中止計(jì)數(shù)。用一句話來說，GATE信號(hào)的作用是用來禁止、允許或開始計(jì)數(shù)過程。

CLK：時(shí)鐘信號(hào)。作用是：在8253進(jìn)行定時(shí)或計(jì)數(shù)工作時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，便使定時(shí)計(jì)數(shù)值減1。

OUT：OUT是8253向外輸出的信號(hào)。它的作用是：計(jì)數(shù)器工作時(shí)，當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)值減為0時(shí)，即在OUT線上輸出一個(gè)OUT信號(hào)，用以指示定時(shí)或計(jì)數(shù)已到。

二、

8253的控制字8253是一個(gè)可編程的芯片，有一個(gè)8位的控制字寄存器，在初始化編程時(shí)，由CPU向8253的控制字寄存器寫入一個(gè)控制字，用來選擇計(jì)數(shù)器，設(shè)置工作方式、計(jì)算方法以及CPU訪問計(jì)算器的讀/寫方法等。8253控制字的格式如圖所示。

其中：D7、D6用于選擇定時(shí)器；D5、D4用于確定時(shí)間常數(shù)的讀/寫格式；D3、D2、D1用來設(shè)定計(jì)數(shù)器的工作方式；D0用來設(shè)定計(jì)數(shù)方式.1.8253控制字格式:2.8253初始化編程原則

8253是一可編程的芯片，在使用之前必須對(duì)它進(jìn)行編程。

初始化編程的步驟為：(1)寫入每一通道控制字，規(guī)定各通道的工作方式；(2)寫入每一通道的計(jì)數(shù)值，分三種情況：

Ⅰ:只寫低8位，則高8位自動(dòng)置0；――對(duì)應(yīng)8位計(jì)數(shù)

Ⅱ:只寫高8位，則低8位自動(dòng)置0；――對(duì)應(yīng)16位計(jì)數(shù)

Ⅲ:規(guī)定為16位計(jì)數(shù)，先寫低8位，后寫高8位。――對(duì)應(yīng)16位計(jì)數(shù)D0：用于確定計(jì)數(shù)數(shù)制，0，二進(jìn)制；1，BCD例題賞析

【例題8.1】：設(shè)8253的端口地址為：04H～07H，要使計(jì)數(shù)器1工作在方式0，僅用8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為128，進(jìn)行初始化編程。

控制字：0101

0000――二進(jìn)制50H

初始化編程：MOVAL，50H；0101

0000BOUT07H，ALMOVAL，80HOUT05H，AL例題賞析

【例題8.2】：

設(shè)8253的端口地址為：F8H～FBH，若用通道0工作在方式1，按二――十進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為5080H，進(jìn)行初始化編程?？刂谱郑?011

0011――二進(jìn)制33H初始化編程：MOVAL，33H；0011

0011BOUT0FBH，ALMOVAL，80HOUT0F8H，AL；先送低八位MOVAL，50HOUT0F8H，AL；再送高八位例題賞析【例題8.3】:

設(shè)8253的端口地址為：04H～07H，若用通道2工作在方式2，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為02F0H，進(jìn)行初始化編程?？刂谱郑撼跏蓟幊蹋篗OVAL，0B4H；1011

0100BOUT07H，ALMOVAL，0F0HOUT06H，AL；先送低八位MOVAL，02HOUT06H，AL；再送高八位1011

0100――二進(jìn)制0B4H三、8253工作方式與工作時(shí)序8253共有6種工作方式，對(duì)它們的操作遵守以下三條基本原則。(1)當(dāng)控制字寫入8253時(shí)，所有的控制邏輯電路立即復(fù)位，輸出端OUT進(jìn)入初始狀態(tài)。(2)當(dāng)初始值寫入計(jì)數(shù)器后，要經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘周期，減法計(jì)數(shù)器才開始工作，時(shí)鐘脈沖的下降沿使計(jì)數(shù)器進(jìn)行減法操作。計(jì)數(shù)器的最大初始值是0，用二進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)0相當(dāng)于216

，用十進(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)0相當(dāng)于104。(3)通常，在時(shí)鐘脈沖CLK的上升沿采樣門控信號(hào)GATE。門控信號(hào)的觸發(fā)方式有上升沿觸發(fā)和電平觸發(fā)兩種。

①門控信號(hào)為電平觸發(fā)的有：方式0、方式4。②門控信號(hào)為上升沿觸發(fā)的有：方式1、方式5。③門控信號(hào)可為電平觸發(fā)也可為上升沿觸發(fā)的有：方式2、方式3溫馨提示：采用這種工作方式，8253可完成計(jì)數(shù)功能，且計(jì)數(shù)器只計(jì)一遍。當(dāng)控制字寫入控制字寄存器后，輸出端OUT為低電平，當(dāng)計(jì)數(shù)初值寫入后，在下一個(gè)CLK脈沖的下降沿將計(jì)數(shù)初值寄存器內(nèi)容裝入減法計(jì)數(shù)寄存器，然后減法計(jì)數(shù)器開始減1計(jì)算。在計(jì)數(shù)過程中，OUT保持為低電平，當(dāng)計(jì)數(shù)到0后，OUT變高電平，可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，并保持到重新寫入新的控制字或新的計(jì)數(shù)值為止。1.方式0(計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷)三、8253工作方式與工作時(shí)序1.方式0(計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷)

當(dāng)GATE＝0時(shí)，暫停計(jì)數(shù)，減法計(jì)數(shù)寄存器值保持不變；當(dāng)GATE＝1時(shí)，繼續(xù)計(jì)數(shù)。

分成兩種情況：若是8位計(jì)數(shù)，則寫入新值后的下一個(gè)脈沖按新值計(jì)數(shù)；若是16位計(jì)數(shù)，則在寫入第一個(gè)字節(jié)后，停止計(jì)數(shù)，寫入第二個(gè)字節(jié)后的下一個(gè)脈沖按新值計(jì)數(shù)。方式0下波形如圖所示：①在計(jì)數(shù)過程中，可由GATE信號(hào)控制暫停：②在計(jì)數(shù)過程中可以改變計(jì)數(shù)值，且這種改變是立即有效的：例題賞析

【例題8.4】：

端口地址為：04H～07H，1＃計(jì)數(shù)器，方式0，8位計(jì)數(shù)，二進(jìn)制初值為：80H，進(jìn)行初始化編程。MOVAL，50H；0101

0000BOUT07H，ALMOVAL，80HOUT05H，AL

在這種方式下，在CPU向8253寫入控制字后OUT變高，并保持，寫入計(jì)數(shù)值后并不立即計(jì)數(shù)，只有當(dāng)外界GATE信號(hào)啟動(dòng)后（一個(gè)正脈沖）的下一個(gè)脈沖才開始計(jì)數(shù)，OUT變低，計(jì)數(shù)到0后，OUT才變高，此時(shí)再來一個(gè)GATE正脈沖，計(jì)數(shù)器又開始重新計(jì)數(shù)，輸出OUT再次變低，…，因此輸出為一單拍負(fù)脈沖。方式1的波形見圖所示：2.方式1(可編程的硬件觸發(fā)單拍脈沖）2.方式1(可編程的硬件觸發(fā)單拍脈沖）

從波形圖中不難看出，工作方式1有如下特點(diǎn)：①輸出OUT為寬度為計(jì)數(shù)初值的單脈沖；②輸出受門控信號(hào)GATE的控制，分三種情況：計(jì)數(shù)到0后，再來GATE脈沖，則重新開始計(jì)數(shù)OUT變低；在計(jì)數(shù)過程中來GATE脈沖，則從下一CLK脈沖開始重新計(jì)數(shù)，OUT保持為低；改變計(jì)數(shù)值后，只有當(dāng)GATE脈沖啟動(dòng)后，才按新值計(jì)數(shù)，否則原計(jì)數(shù)過程不受影響，仍繼續(xù)進(jìn)行，即新值的改變是從下一個(gè)GATE開始的。③計(jì)數(shù)值是多次有效的，每來一個(gè)GATE脈沖，就自動(dòng)裝入計(jì)數(shù)值開始從頭計(jì)數(shù)，因此在初始化時(shí)，計(jì)數(shù)值寫入一次即可。例題賞析

若要使計(jì)數(shù)器0工作在方式1，按BCD計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為3000。則初始化程序段為：MOVAL，23H；設(shè)方式控制字OUT07H，AL；輸至控制字寄存器MOVAL，30H；設(shè)計(jì)數(shù)值OUT04H，AL；輸至計(jì)數(shù)器0的高8位【例題8.5】：3.方式2(速率發(fā)生器，分頻器)

在這種方式下，CPU輸出控制字后，輸出OUT就變高，寫入計(jì)數(shù)值后的下一個(gè)CLK脈沖開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到1后，輸出OUT變低，經(jīng)過一個(gè)CLK以后，OUT恢復(fù)為高，計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)，…，因此在這種方式下，只需寫入一次計(jì)數(shù)值，就能連續(xù)工作，輸出連續(xù)相同間隔的負(fù)脈沖（前提：GATE保持為高），即周期性地輸出，設(shè)LSB＝N，則每隔N個(gè)CLK輸出一個(gè)負(fù)脈沖（周期為N）。方式2的波形見圖所示：3.方式2(速率發(fā)生器，分頻器)

①通道可以連續(xù)工作；②GATE可以控制計(jì)數(shù)過程，當(dāng)GATE為低時(shí)暫停計(jì)數(shù)，恢復(fù)為高后重新從初值；（注意：該方式與方式0不同，方式0是繼續(xù)計(jì)數(shù)）③重新設(shè)置新的計(jì)數(shù)值即在計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值，則新的計(jì)數(shù)值是下次有效的，同方式1。從波形圖中不難看出，工作方式2有如下特點(diǎn)：

4.方式3(方波速率發(fā)生器)

這種方式下的輸出與方式2都是周期性的，不同的是周期不同，CPU寫入控制字后，輸出OUT變高，寫入計(jì)數(shù)值后開始計(jì)數(shù)，不同的是減2計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到一半計(jì)數(shù)值時(shí)，輸出變低，重新裝入計(jì)數(shù)值進(jìn)行減2計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到0時(shí)，輸出變高，裝入計(jì)數(shù)值進(jìn)行減2計(jì)數(shù)，循環(huán)不止。4.方式3(方波速率發(fā)生器)的工作方式

計(jì)數(shù)值為偶數(shù)：計(jì)數(shù)值為奇數(shù)：4.方式3(方波速率發(fā)生器)①通道可以連續(xù)工作；

②關(guān)于計(jì)數(shù)值的奇偶，若為偶數(shù)，則輸出標(biāo)準(zhǔn)方波，高低電平各為N/2個(gè)；若為奇數(shù)，則在裝入計(jì)數(shù)值后的下一個(gè)CLK使其裝入，然后減1計(jì)數(shù)，（N＋1）/2，OUT改變狀態(tài)，再減至0，OUT又改變狀態(tài)，重新裝入計(jì)數(shù)值循環(huán)此過程，因此，在這種情況下，輸出有（N＋1）/2個(gè)CLK個(gè)高電平，（N－1）/2個(gè)CLK個(gè)低電平；

③GATE信號(hào)能使計(jì)數(shù)過程重新開始，當(dāng)GATE＝0時(shí)，停止計(jì)數(shù)，當(dāng)GATE變高后，計(jì)數(shù)器重新裝入初值開始計(jì)數(shù)，尤其是當(dāng)GATE＝0時(shí)，若OUT此時(shí)為低，則立即變高，其它動(dòng)作同上；

④在計(jì)數(shù)期間改變計(jì)數(shù)值不影響現(xiàn)行的計(jì)數(shù)過程，一般情況下，新的計(jì)數(shù)值是在現(xiàn)行半周結(jié)束后才裝入計(jì)數(shù)器。但若中間遇到有GATE脈沖，則在此脈沖后即裝入新值開始計(jì)數(shù)。從波形圖中不難看出，工作方式3有如下特點(diǎn)：5.方式4(軟件觸發(fā)的選通信號(hào)發(fā)生器)

在這種方式下，也是當(dāng)CPU寫入控制字后，OUT立即變高，寫入計(jì)數(shù)值開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到0后，OUT變低，經(jīng)過一個(gè)CLK脈沖后，OUT變高，這種計(jì)數(shù)是一次性的（與方式0有相似之處），只有當(dāng)寫入新的計(jì)數(shù)值后才開始下一次計(jì)數(shù)。方式4工作波形:5.方式4(軟件觸發(fā)的選通信號(hào)發(fā)生器)

從波形圖中不難看出，工作方式4有如下特點(diǎn)：

①當(dāng)計(jì)數(shù)值為N時(shí)，則間隔N＋1個(gè)CLK脈沖輸出一個(gè)負(fù)脈沖（計(jì)數(shù)一次有效）；

②GATE＝0時(shí)，禁止計(jì)數(shù)，GATE＝1時(shí)，恢復(fù)繼續(xù)計(jì)數(shù)；③在計(jì)數(shù)過程中重新裝入新的計(jì)數(shù)值，則該值是立即有效的（若為16位計(jì)數(shù)值，則裝入第一個(gè)字節(jié)時(shí)停止計(jì)數(shù)，裝入第二個(gè)字節(jié)后開始按新值計(jì)數(shù)）。6.方式5(硬件觸發(fā)的選通信號(hào)發(fā)生器)

在這種方式下，當(dāng)控制字寫入后，OUT立刻變高，寫入計(jì)數(shù)值后并不立即開始計(jì)數(shù)，而是由GATE的上升沿觸發(fā)啟動(dòng)計(jì)數(shù)的，當(dāng)計(jì)數(shù)到0時(shí)，輸出變低，經(jīng)過一個(gè)CLK之后，輸出恢復(fù)為高，計(jì)數(shù)停止，若再有GATE脈沖來，則重新裝入計(jì)數(shù)值開始計(jì)數(shù)，上述過程重復(fù)。方式5的波形見圖所示。與方式1有相似之處。6.方式5(硬件觸發(fā)的選通信號(hào)發(fā)生器)

①

在這種方式下，若設(shè)置的計(jì)數(shù)值是N，則在GATE脈沖后，經(jīng)過（N＋1）個(gè)CLK才一個(gè)負(fù)脈沖；②若在計(jì)數(shù)過程中又來一個(gè)GATE脈沖，則重新裝入初值開始計(jì)數(shù)，輸出不變，即計(jì)數(shù)值多次有效；③若在計(jì)數(shù)過程中修改計(jì)數(shù)值，則該計(jì)數(shù)值在下一個(gè)GATE脈沖后裝入開始按此值計(jì)數(shù)。從波形圖中不難看出，工作方式5有如下特點(diǎn)：四、

8253的初始化編程及應(yīng)用以便選擇計(jì)數(shù)器和規(guī)定計(jì)數(shù)器的工作方式，任一計(jì)數(shù)通道的控制字都要從8253的控制端口寫入。某個(gè)計(jì)數(shù)器寫入控制字后，任何時(shí)候都可以按控制字中的RW1、RW2規(guī)定寫入計(jì)數(shù)初值。寫入計(jì)數(shù)初值時(shí)，還必須注意：如果在方式控制字中的BCD位為1，則寫入的計(jì)數(shù)初值應(yīng)為十六進(jìn)制數(shù)。在計(jì)數(shù)過程中，若要讀取當(dāng)前的計(jì)數(shù)值，則需要采用以下方法。先寫入一個(gè)方式控制字，該方式控制字SC1、SC2指明要讀取的計(jì)數(shù)通道，RW1、RW2設(shè)為00；然后再按照初始化該計(jì)數(shù)器時(shí)的讀/寫方法讀取計(jì)數(shù)值。1.寫入控制字2.寫入計(jì)數(shù)初值3.讀計(jì)數(shù)值8253是一個(gè)可編程的芯片，有一個(gè)8位的控制字寄存器，在初始化編程時(shí)，由CPU向8253的控制字寄存器寫入一個(gè)控制字，用來選擇計(jì)數(shù)器，設(shè)置工作方式、計(jì)算方法以及CPU訪問計(jì)算器的讀/寫方法等。8253控制字的格式如圖所示。

其中：D7、D6用于選擇定時(shí)器；D5、D4用于確定時(shí)間常數(shù)的讀/寫格式；D3、D2、D1用來設(shè)定計(jì)數(shù)器的工作方式；D0用來設(shè)定計(jì)數(shù)方式.1.8253控制字格式:四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

輸入數(shù)字鍵1~8發(fā)出不同頻率的聲音，模擬電子琴的功能。調(diào)整程序中分頻系數(shù)和延時(shí)時(shí)間參數(shù)，可以獲得不同的聲音效果。

PC系統(tǒng)分配給主板上的8253的I/O端口地址是40H~43H，圖8-10描繪了這一部分接口電路的原理框圖。系統(tǒng)輸入時(shí)鐘頻率為1193.18kHz，它的3個(gè)計(jì)數(shù)器分別用于：①地址為40H的計(jì)數(shù)通道0用于產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘的基本定時(shí)中斷，輸出方波序列的頻率為18.2Hz；【例題8.6】:四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

PC揚(yáng)聲器電路框圖:四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

②地址為41H的計(jì)數(shù)通道1用于產(chǎn)生DRAM存儲(chǔ)器系統(tǒng)刷新信號(hào)，輸出負(fù)脈沖序列的頻率為68.2878kHz；③地址為42H的計(jì)數(shù)通道2用于為機(jī)內(nèi)揚(yáng)聲器提供發(fā)聲音調(diào)，輸出方波序列的頻率約為100Hz。

任何一臺(tái)PC都內(nèi)含一只小型揚(yáng)聲器，用于發(fā)出各種信號(hào)音或報(bào)警聲。邏輯與門電路用于控制揚(yáng)聲器聲音的通斷，編程這一邏輯門就可以調(diào)整揚(yáng)聲器通斷時(shí)間產(chǎn)生不同的聲音效果。邏輯與門由8255A端口B的PB0和PB1兩位來控制，“1”接通、“0”關(guān)閉，該端口的地址為61H。由于端口B余下的6位還用作系統(tǒng)其他的控制，因此在編程中應(yīng)注意保護(hù)這6位的狀態(tài)不受任何影響。四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

DATASEGMENTMESSAGEDB'Use1...8toplaythemusic!','$'FREQUDW262,294,330,347,392,440,494,524;

不同頻率對(duì)應(yīng)的分頻系數(shù)DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXLEADX,MESSAGE

【例題8.6】:四、

8253的初始化編程及應(yīng)用MOVAH,09HINT21H;顯示MESSAGE緩沖器中的字符串

MOVAL,10110110B;選擇工作方式3，使用計(jì)數(shù)器2OUT43H,AL;通過AL將控制字寫入43H端口

NEXT:MOVAH,7INT21H;鍵盤輸入無(wú)回顯

CMPAL,'1'

JBEXITCMPAL,'8'JAEXIT;輸入字符非1~8的數(shù)字鍵則退出程序續(xù)：

四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

SUBAL,30H;數(shù)字1~8的ASCII減去30HMOVAH,0MOVBX,AXSUBBX,1SHLBX,1;計(jì)算分頻系數(shù)的偏移地址

MOVCX,FREQU[BX];取出頻率值MOVAX,34DCH

MOVDX,12H;DX:AX=1234DCH=1193180Hz時(shí)鐘

四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

DIVCX;(DXAX)/CX的商→AXMOVBX,AXOUT42H,AL;商的低8位送入計(jì)數(shù)通道2MOVAL,AHOUT42H,AL;商的高8位送入計(jì)數(shù)通道2

INAL,61H;讀取8255的狀態(tài)，以控制PB0和PB1ORAL,03H;把PB0和PB1置1

OUT61H,AL;使揚(yáng)聲器發(fā)聲四、

8253的初始化編程及應(yīng)用MOVCX,0FFFFHDELAY:MOVDX,1000H;延時(shí)時(shí)間參數(shù)DEC_DX:DECDXJNZDEC_DXLOOPDELAY;延時(shí)

INAL,61H;重新讀取61H端口的狀態(tài)ANDAL,11111100B;把PB0和PB1置0OUT61H,AL;關(guān)閉揚(yáng)聲器JMPNEXTEXIT:MOVAH,4CH;返回DOS

INT21HCODEENDSENDSTART8.2DMA控制器8237A返回1、DMA的基本原理2、8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳3、8237A的工作方式和傳輸類型4、8237A的初始化編程及應(yīng)用）

前面介紹的微機(jī)系統(tǒng)中各種常用的數(shù)據(jù)輸入輸出方法，包括方式，前三種方式適用于CPU與慢速及中速外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。但當(dāng)高速外設(shè)要與系統(tǒng)內(nèi)存或者要在系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域之間，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的快速傳送時(shí)，前三種方式就不能滿足于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

為了提高數(shù)據(jù)傳送的速率，人們提出了直接存儲(chǔ)器存取(DMA)的數(shù)據(jù)傳送控制方式，即在一定時(shí)間段內(nèi)，由DMA控制器（DMAC）取代CPU，獲得總線控制權(quán)，來實(shí)現(xiàn)內(nèi)存與外設(shè)或者內(nèi)存的不同區(qū)域之間大量數(shù)據(jù)快速傳送的一種數(shù)據(jù)傳送方式。典型的DMA控制器（DMAC）的工作原理如圖6.6所示。在DMA方式下，數(shù)據(jù)傳送的工作過程大致如下：8.2.1DMA的基本原理（1）首先，外設(shè)向DMAC發(fā)出DMA傳送請(qǐng)求。

（2）DMAC通過連接到CPU的HOLD信號(hào)向CPU提出DMA請(qǐng)求。

（3）CPU在完成當(dāng)前總線操作后，立即響應(yīng)DMAC占用總線的請(qǐng)求。CPU的響應(yīng)包括兩個(gè)方面：一方面，CPU將立即放棄總線控制權(quán)（CPU將將控制總線、數(shù)據(jù)總線和地址總線浮空）；另一方面，CPU將有效的HLDA信號(hào)加到DMAC上，通知DMAC自己已經(jīng)讓出了總線的控制權(quán)。

（4）CPU放棄總線控制權(quán)后（即CPU將總線浮空后），DMAC接管系統(tǒng)總線的控制權(quán)，并向外設(shè)送出DMA的應(yīng)答信號(hào)。

（5）DMAC送出地址信號(hào)和控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)外設(shè)與內(nèi)存或內(nèi)存不同區(qū)域之間大量數(shù)據(jù)的快速傳送。

（6）DMAC將規(guī)定的數(shù)據(jù)字節(jié)傳送完之后，通過向CPU發(fā)出HOLD信號(hào)，撤消對(duì)CPU的DMA請(qǐng)求。CPU收到此信號(hào)，一方面使HLDA無(wú)效，另一方面又重新開始控制總線，實(shí)現(xiàn)正常取指令、分析指令、執(zhí)行指令的操作。8.2.1DMA的基本原理DMAC的工作原理框圖

8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-12所示，主要由4個(gè)獨(dú)立的DMA通道組成。每個(gè)通道有方式寄存器、請(qǐng)求寄存器、屏蔽寄存器、基地址寄存器、現(xiàn)行地址寄存器、基字節(jié)數(shù)寄存器和現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器組成。8237A內(nèi)部還包括4個(gè)通道公用的命令寄存器和狀態(tài)寄存器等。此外，還有讀/寫邏輯、時(shí)序和控制邏輯、優(yōu)先權(quán)編碼邏輯等。8.2.28237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳8.2.28237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖8-12

8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

8237A的數(shù)據(jù)線、地址線都有三態(tài)緩沖器，可以接管或釋放總線。內(nèi)部的優(yōu)先權(quán)編碼器單元可以對(duì)同時(shí)有DMA請(qǐng)求的通道進(jìn)行優(yōu)先權(quán)編碼，確定優(yōu)先權(quán)級(jí)別。各通道公用一個(gè)控制寄存器和狀態(tài)寄存器。其中暫存器在8237A完成存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳送時(shí)用于保存數(shù)據(jù)。完成傳送后，暫存器總是保存前一次存儲(chǔ)器傳送的最后一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容。8237A是具有40個(gè)引腳的雙列直插式集成電路芯片，其引腳如圖8-13所示。圖8-138237A的引腳3.8237A的寄存器

8237A有4根地址輸入線A0~A3，其片內(nèi)有16個(gè)端口可供CPU訪問。各寄存器的端口地址和軟件命令尋址如表6-1所示。A0寫操作（

為0時(shí)）讀操作（

為0時(shí)）0000通道0地址寄存器通道0現(xiàn)行地址寄存器0001通道0字節(jié)數(shù)寄存器通道0現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器0010通道1地址寄存器通道1現(xiàn)行地址寄存器0011通道1字節(jié)數(shù)寄存器通道1現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器0100通道2地址寄存器通道2現(xiàn)行地址寄存器0101通道2字節(jié)數(shù)寄存器通道2現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器0110通道3地址寄存器通道3現(xiàn)行地址寄存器0111通道3字節(jié)數(shù)寄存器通道3現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器1000命令寄存器狀態(tài)寄存器1001請(qǐng)求寄存器—1010單通道屏蔽字—1011方式寄存器—1100清先/后觸發(fā)器命令—1101復(fù)位命令暫存器1110清屏蔽寄存器命令—1111綜合屏蔽字—各寄存器功能如下：

用來保存DMA傳送時(shí)本通道所用到的數(shù)據(jù)段地址初值，該初值是由CPU對(duì)8237A進(jìn)行初始化編程時(shí)寫入，但CPU不能通過輸入指令讀出基地址寄存器的值。

用來保存DMA傳送過程中當(dāng)前地址值。初始時(shí)該寄存器的值與基地址寄存器相同，每次DMA傳送后其內(nèi)容自動(dòng)增1或減1?，F(xiàn)行地址寄存器的值可由CPU通過兩條輸入指令連續(xù)讀出，每次8位。若8237A編程設(shè)定為自動(dòng)預(yù)置，則在每次DMA操作結(jié)束發(fā)出EOP信號(hào)后，現(xiàn)行地址寄存器將根據(jù)基地址寄存器的內(nèi)容自動(dòng)恢復(fù)初始值。

用來保存整個(gè)DMA操作過程中要傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，這個(gè)寄存器的初值由CPU在編程時(shí)寫入，并且該寄存器的內(nèi)容也不能被CPU讀出。

（1）基地址寄存器（2）現(xiàn)行地址寄存器（3）基字節(jié)數(shù)寄存器各寄存器功能如下：

（4）現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器:用來保存當(dāng)前要傳送的字節(jié)數(shù)，初始時(shí)該寄存器的值與基字節(jié)數(shù)寄存器相同，每次DMA傳送后，此寄存器內(nèi)容減1，當(dāng)它的值減為零時(shí)，將發(fā)出EOP信號(hào)，表明DMA操作結(jié)束。這個(gè)寄存器的值可由CPU讀出。在自動(dòng)預(yù)置狀態(tài)下，EOP有效時(shí)現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器的值可根據(jù)基字節(jié)數(shù)寄存器的內(nèi)容自動(dòng)恢復(fù)為起始狀態(tài)。

（5）暫存器:在存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳送方式下，暫存器用于保存從源存儲(chǔ)單元讀出的數(shù)據(jù)。

（6）方式寄存器:用于在CPU對(duì)8237A初始化編程時(shí)設(shè)定8237A的工作方式、地址增減、是否自動(dòng)預(yù)置、傳輸類型及通道選擇。每個(gè)通道有一個(gè)8位的方式寄存器，但是它們占用同一個(gè)端口地址，用來存放方式字，依靠方式控制字本身的特征位來區(qū)分寫入不同的通道，用來規(guī)定通道的工作方式。圖8-14方式寄存器格式圖8-15命令寄存器格式各寄存器功能如下：請(qǐng)求寄存器用于在軟件控制下產(chǎn)生一個(gè)DMA請(qǐng)求，就如同外部DREQ請(qǐng)求一樣，格式如圖6.11所示.為請(qǐng)求字的格式，D0D1的不同編碼用來表示向不同通道發(fā)出DMA請(qǐng)求。在軟件編程時(shí)，這些請(qǐng)求是不可屏蔽的，利用命令字即可實(shí)現(xiàn)使8237按照命令字的D0D1所指的通道，完成D2所規(guī)定的操作，這種軟件請(qǐng)求只用于通道工作在數(shù)據(jù)塊傳送方式之下。8237的屏蔽字有兩種形式：?jiǎn)蝹€(gè)通道屏蔽字和四通道屏蔽字。單通道屏蔽字的格式如圖6-12所示，利用這個(gè)屏蔽字，每次只能選擇一個(gè)通道。其中D0D1的編碼指示所選的通道，D2＝l表示禁止該通道接收DREQ請(qǐng)求，當(dāng)D2＝0時(shí)允許DREQ請(qǐng)求。四通道屏蔽字的格式如圖6.13所示，可以利用這個(gè)屏蔽字同時(shí)對(duì)8237的4個(gè)通道的屏蔽字進(jìn)行操作，故又稱為主屏蔽字。它與單通道屏蔽字占用不同的I/O接口地址，以此加以區(qū)分。

（8）請(qǐng)求寄存器（9）屏蔽寄存器圖8-16請(qǐng)求寄存器格式圖8-17單通道屏蔽字格式圖8-18四通道屏蔽字格式圖8-19狀態(tài)寄存器的格式8.2.38237A的工作方式和傳輸類型1．8237A的工作方式2．8237A的DMA傳輸類型1．8237A的工作方式

（1）單字節(jié)傳送方式:每次DMA操作僅傳送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，完成一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送后，8237A將當(dāng)前地址寄存器的內(nèi)容加1或減1，并將當(dāng)前字節(jié)數(shù)寄存器的內(nèi)容減1，每傳送完這一個(gè)字節(jié)，DMAC就將總線控制權(quán)交回CPU。（2）數(shù)據(jù)塊傳送方式:在這種傳送方式下，DMAC一旦獲得總線控制權(quán)，便開始連續(xù)傳送數(shù)據(jù)。每傳送一個(gè)字節(jié)，自動(dòng)修改當(dāng)前地址及當(dāng)前字節(jié)數(shù)寄存器的內(nèi)容，直到將所有規(guī)定的字節(jié)全部傳送完，或收到外部

信號(hào)，DMAC才結(jié)束傳送，將總線控制權(quán)交給CPU，一次所傳送數(shù)據(jù)塊的最大長(zhǎng)度可達(dá)64KB，數(shù)據(jù)塊傳送結(jié)束后可自動(dòng)初始化。（3）請(qǐng)求傳送方式:只要DREQ有效，DMA傳送就一直進(jìn)行，直到連續(xù)傳送到字節(jié)計(jì)數(shù)器為0或外部輸入使

變低或DREQ變?yōu)闊o(wú)效時(shí)為止。（4）級(jí)聯(lián)傳送方式:利用這種方式可以把多個(gè)8237連接在一起，以便擴(kuò)充系統(tǒng)的DMA通道數(shù)。下一級(jí)的HRQ接到上一級(jí)的某一通道的DREQ上，而上一級(jí)的響應(yīng)信號(hào)DACK可接下一級(jí)的HLDA上。在級(jí)聯(lián)方式下，當(dāng)?shù)诙?jí)8237的請(qǐng)求得到響應(yīng)時(shí)，第一級(jí)8237僅應(yīng)輸出HRQ信號(hào)而不能輸出地址及控制信號(hào)，因?yàn)?，第二?jí)的8237才是真正的主控制器，而第一級(jí)的8237僅應(yīng)起到傳遞DREQ請(qǐng)求信號(hào)及DACK應(yīng)答信號(hào)的作用。2．8237A的DMA傳輸類型

（1）I/O接口到存儲(chǔ)器的傳送。

（2）存儲(chǔ)器到I/O接口。

（3）存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器。8237A工作前應(yīng)先由CPU對(duì)其進(jìn)行初始化編程，設(shè)定工作方式及內(nèi)部各寄存器的值。初始化編程包括：輸出總清除命令、設(shè)置基地址與現(xiàn)行地址寄存器、設(shè)置基字節(jié)數(shù)寄存器與現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器、寫入方式寄存器、寫入屏蔽寄存器、寫入命令寄存器。若不使用軟件請(qǐng)求，在完成上述編程后，由各通道的DMA請(qǐng)求信號(hào)DREQ啟動(dòng)DMA傳送過程；若使用軟件請(qǐng)求，需將請(qǐng)求寄存器的內(nèi)容寫入指定通道后，開始DMA傳送過程。在對(duì)8237A初始化之前，通常必須對(duì)8237A進(jìn)行復(fù)位操作，利用系統(tǒng)總線上的RESET信號(hào)或軟件命令對(duì)A3A2AlA0為1101的地址進(jìn)行寫操作，均可使8237復(fù)位。復(fù)位后，8237內(nèi)部的屏蔽寄存器被置位而其它所有寄存器被清0，復(fù)位操作使8237進(jìn)入空閑狀態(tài)，這時(shí)才可以對(duì)8237進(jìn)行初始化操作。

8.2.48237A的初始化編程及應(yīng)用【例8.7】在IBMPC/XT中，利用8237A通道0輸出存儲(chǔ)器地址進(jìn)行DRAM的刷新操作，其DMA傳送程序如下：

MOVAL，00H

OUTDMA+0DH，AL；DMAC復(fù)位命令

MOVAL，00H；固定優(yōu)先權(quán)，DREQ高有效、DACK低有效、滯后寫、正常時(shí)序

OUTDMA+08H，AL；DMAC命令字寫入命令寄存器

MOVAL，00H

OUTDMA+00H，AL；寫入通道0的地址寄存器低字節(jié)

OUTDMA+00H，AL；寫入通道0的地址寄存器高字節(jié)

MOVAL，0FFH