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2006年11月 可编程定时/计数器8253 可编程定时/计数器8253 苗付友 mfy@ustc.edu.cn 8253作用 定时 软件定时:让机器执行一段程序,安排循环来实现定时,容易实现,定时时间调整方便,定时精确,占用了CPU资源,降低了CPU的利用率。 硬件定时:可编程定时/计数硬件芯片,定时值、定时范围可以很容易的由软件改变,具有使用灵活、功能较强等特点。 外部事件计数 外部事件计数就是对外部脉冲信号计数。产生脉冲信号的外部原因就是外部事件。 如高速公路入口处一个专用计算机检测系统,它可以自动对进入高速公路的车辆进行计数 8253的内部结构 计数通道 通道0、通道1和通道2 CLK:计数器的脉冲输入端,GATE: 计数器的门控信号,OUT: 计数器的输出信号,一般与计数溢出有关。 工作原理: 8253计数器工作在减1状态,每输入一个计数脉冲,计数器值减1,当计数器 计数到零时,OUT信 号有效,通知外设计 数器产生溢出 通道的使用 计数器:将要计数的次数预置到该通道计数器中 定时器:从CLK输入一固定频率的时钟脉冲,再根据要求定时的时间计算出定时所需的计数值或称时间常数,并预置到计数器中 计数值=定时时间/时钟脉冲周期 通道控制寄存器 一个通道控制寄存器 CPU通过对控制寄存器的读写,可以分别对三个计数通道的工作方式进行设置 只能写不能读 数据总线缓冲器 双向三态的8位数据缓冲器,实现8253和CPU之间的数据接口 8253的管脚分配 通道管脚 CLKn:通道n的脉冲输入管脚.外部事件 或定时脉冲由这三个管脚输入; OUTn:通道n的输出管脚,当计数值减 到0 在OUT管脚上输出,输出波形取决于 8253通道的工作方式; GATEn:门控信号输入管脚 8253的编程 控制字 分为4部分,通道选择、计数器读/写方式、工作方式和计数码的选择。 计数器的锁存操作 8253一旦初始化后,就不需要CPU参与而自动计数。为了读出计数值时不干扰实际计数过程,同时读出的值又是稳定的,就要求对通道计数器中的计数值进行锁存。 硬件锁存暂停计数 GATE ?暂停计数 软件控制命令锁存 每一个通道都有一个输出锁存器(16位),平时它的值随通道计数器的值变化,当向通道写入锁存的控制命令时,它把计数器的现行值锁存而计数器的计数过程照样进行。这样,CPU读取的是锁存器中的值。当重新写入一个命令字或CPU读取计数值后,计数通道会自动解除锁存状态。 锁存控制字: 0000XXXXB 8253的工作方式 方式0——计数结束中断方式 方式1——可编程序的单独负脉冲 方式2——速率发生器 方式3——方波发生器 方式4——软件触发方式 方式5——硬件触发方式 方式0——计数结束中断方式 方式0的作用 用户可以在设定时间上产生中断信号 工作方式0特点: 门控信号GATE必须为1,计数器才能计数; 计数时通道输出端OUT一直为0; 通道计数器计数到0后,OUT由0到1,同时计数器停止工作。 OUT输出的从低到高的正跳变或高电平可作为中断请求信号INTR,向CPU发出中断请求。 在计数过程中,GATE信号为低电平时,停止计数,一旦GATE变高,则继续计数. 方式1——可编程序的单独负脉冲 单稳电路 在输入的激励下产生固定宽度脉冲的电路,当输入端输入一个不低于规定的最小宽度的脉冲后,单稳电路就输出一个用户事先设定宽度的脉冲。 8253的方式1就是一个可编程单稳电路 方式1工作过程 门控信号GATE是触发信号,上升沿有效。即开始计数是由GATE的上升沿触发的; 触发后,通道计数器开始计数,输出端OUT由高变低; 计数器计数到0,OUT再由低变高。 PW=N×Tclk PW:输出的负脉冲宽度 ;N:初始计数值,Tclk:CLK端的脉冲周期 车辆统计 方式2——速率发生器 方式2是一个可编程的分频电路,它把输入信号CLK分频后以脉冲的形式由OUT输出,而分频系数就是用户事先对通道计数器写入的初始计数值 工作方式 (OUT初始为高电平) GATE门为1,计数器才能工作,对CLK 端上的脉冲进行计数; 当计数器“减”计数到1时,输出端由 高变低,再经过一个CLK周期,即计 数器计数到0时,输出端OUT又跳变 为高。所以方式2输出周期性负脉冲信 号,其宽度固定为一个CLK周期; 当计数器的值减为0时,自动重新装入
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