8253

引脚与内部结构

引脚信号

• 8位数据线D0~D7
• 寻址控制线A0、A1、
• 读写控制线
• 各种通道与外设的接口
• 时钟输入：CLK
• 门控输入：GATE
• 波形输出：OUT

内部结构

• 数据总线缓冲器

  • 8253与数据总线连接时的接口电路，8位双向三态缓冲器组成

  • 与CPU进行读写的信息都经D7~D0传送

    • 初始化编程8253时CPU写入的控制字
    • CPU向某一计数器写入的计数初值
    • CPU从计数器读出的计数值

• 读/写控制逻辑

  • 接收

    • I/O端口译码电路产生

      • 为0时工作
    • • 为0时向3个计数器和控制口写入数据
    • • 为0时从3个计数器读出数据，但不能读控制口

    • A1A0，端口选择信号

      • 00，通道0
      • 01，通道1
      • 10，通道2
      • 11，控制字寄存器

• 计数器或计数通道0~3

  • 3个相同而独立的计数器/定时器通道，每通道含有1个8位控制字寄存器、1个16位计数初值寄存器、1个计数执行部件、1个输出锁存器。

    • CR

      • 16位初值寄存器

    • CE

      • 减一计数器

        • 执行部件

    • OL

      • 输出锁存器

        • 随时记录计数器的值，必要时可从中读出瞬时值。
  • 写入计数初值后，在门控信号控制下，对CLK脚上的脉冲进行-1计数。计数结束时，从OUT引脚输出脉冲信号。
  • 定时时间=时钟脉冲周期tc×预置的计数初值n
  • 计数初值=输入频率/输出频率

• 控制字寄存器

  • 控制字写入控制字寄存器。用来选定计数通道，各通道工作方式、读写格式和计数数制。

    • 2通2读写锁3方式1二/BCD

初始化编程和门控信号功能

初始化编程步骤

• 先写入控制字

  • 控制字用来选定计数通道，规定工作方式和计数格式。

• 后写入计数初值n

  • 写入8/16位计数初值。16位要执行2条OUT指令，先送低8位，后送高8位。
  • 二进制计数时，n=0000-FFFFH，0表示65536，BCD计数时，n=0000-9999，0表示10000。

读出计时器当前的计数值

• 给控制字寄存器写入锁存命令
  MOV AL,10000000B
• 读低8位
• 读高8位

8253的工作方式

方式种类

• 方式0：计数结束中断，输出一个正跳变

  • 向计数通道写入计数初值n，OUT置为0。
  • 只有GATE=1才能进行计数
  • n写入1个CLK后才开始-1计数，在(n＋1)个CLK后计数值减为0，从OUT输出1个正跳变可作中断请求信号。
  • 计数过程中可重写或改变计数值。

• 方式1：可编程单稳输出，输出一个宽度可调的负脉冲

  • 写入控制字置为方式1，OUT变低。
  • 装入计数初值，GATE产生正跳变时，才启动计数
  • 计数器减为0时， OUT由低变高，产生1个负脉冲。
  • 允许当前计数未完时，由GATE多次触发计数，OUT输出会保持N个CLK脉宽的低电平
  • 下个GATE正跳变到来时将初值n重装入，从n开始计数

• 方式2：比率发生器，输出序列负脉冲

  • GATE=1，写入计数初值n后减1计数，减到1时OUT输出1个与CLK脉冲等宽的负脉冲，然后自动装入n，重开始计数。
  • 这样，每隔n个时钟脉冲就会输出1个负脉冲，对时钟脉冲进行n分频。
  • 计数过程中装入新初值n’后，下次计数时按n’计数。
  • GATE变低停止计数，由低变高后重装入初值计数。

• 方式3：方波发生器。方式2，3均可n分频

  • 类似于方式2，对时钟脉冲进行n分频，但输出方波
  • 若初值为偶数，每次-2，减到0时OUT=0；又从初值起-2，减到0时OUT=1，不断循环进行，输出一系列对称方波
  • 若初值为奇数，先-1，后每次-2，减到0时OUT=0 ；又从初值起先-3，后每次-2，减到0时OUT=1，循环进行，输出不完全对称方波
  • 计数过程中GATE变低，停止计数。变高后，重新从n开始计数。

• 方式4：软件触发选通，写入n开始计数

  • GATE=1，写入计数初值n后，触发减1计数，减到0时输出1个脉宽的单个负脉冲，n一次有效。
  • 如要继续计数，必须重新装入n
  • 计数过程中GATE变低，停止计数，由低变高后，重新装入初值开始计数，减到0后输出一个负脉冲

• 方式5：硬件(GATE上升沿)触发选通

  • 写入计数初值后，等GATE产生正跳变，由硬件触发计数。
  • 计数值减到0，输出1个脉宽的负脉冲，并自动装入计数初值，但不计数，仍要等硬件触发计数
  • 计数过程中，允许当前计数未完时的多次重触发，从计数初值开始计数
  • 也允许写入新计数值，硬件触发按新初值计数

工作流程

• 开始计数

  • 硬件触发还是软件触发
    写入方式字OUT引脚电平

• 计数中

  • 计数中OUT输出波形
  • 计数过程中门控信号GATE对计数操作的影响

• 计数结束

  • 是否重复计数

门控信号控制功能

• 写入计数初值后，方式0，2，3，4，在GATE为高时允许计数。
• 方式1，5，由GATE的上升沿触发计数。

小结

• 初始化后OUT输出：

  • 只有方式0，在写入控制字后输出为低：其余5种方式，都是在写入控制字后输出为高。

• 计数开始的触发方式：

  • 方式0，2，3，4都是写入计数初值后，计数过程开始了，为软件触发，方式1和方式5在写入计数初值后，需要由外部GATE信号的上升沿触发启动，为硬件触发计数。

• 自动重复计数：

  • 方式2和方式3为自动重复工作方式，其他4种方式都是一次性计数，要继续工作需要重新启动。

思维导图