[信息与通信]07接口芯片2_8254.ppt

可编程定时器/计数器8253/8254 在计算机系统中，经常需要使用定时信号。比如： 动态存储器的刷新定时； 系统日时钟； 发声系统的声源。 通常可以通过三种方法来实现系统的定时或延时控制：软件定时、不可编程硬件定时和可编程的硬件定时。 方法1：软件定时通过一段延时程序实现。比如，一个包含乘法运算的循环程序，根据CPU执行指令需要消耗时间的原理，从而达到延时目的，实现定时功能。定时或延时时间的长短可通过改变指令循环执行的次数来控制。 优点：无需增加硬件，常常应用于专用系统上软件开发以及延时时间较短、且重复次数有限的情况，无需硬件、降低硬件成本。 缺点：占用大量CPU时间，因此会降低CPU的运行效率；另外，即使是同一段延时程序，由于不同系统的运行速度不同(CPU时钟频率不同) ，必然存在定时精度不高的问题。 在实际的应用系统中，为了实现精确定时而且不影响CPU效率，通常是利用专门的硬件定时电路来实现定时功能。这种方式增加了硬件成本。 方法2：不可编程、硬件定时是通过用元器件构成延时电路来实现定时控制。 例如，可以用小规模集成电路器件555，外接定时元件(电阻和电容组成的定时器)组成定时电路。 这种定时电路比较简单，只需改变电阻电容的大小，就可以改变定时的长短。由于这种定时电路一经连接好后，定时值和定时范围就不便控制，使用不方便。 方法3：可编程、硬件定时是利用专门的定时/计数器硬件芯片产生准确的时间延迟，并且允许CPU进行灵活的程序控制。 定时/计数器的工作原理/过程 根据定时时间的长短或事件脉冲信号的个数：设置一个所谓的计数初值，由定时/计数器电路从该初值开始计数： 对来自电路外部具有固定的时钟周期宽度或随机的脉冲信号不断进行减1 (或加1)计数； 当计数过程终止时(例如计数至全0或全1)，计数电路输出端将会产生一个特定的输出信号（电路输出信号产生电平的跃变、通常以中断方式通知CPU），从而实现计数/定时的目的。 如果输入的外部脉冲信号具有固定的时钟周期，计数的过程同时能够实现定时的功能！ 此时，定时的时间长度等于外部脉冲信号的时钟周期与计数初值的乘积(减1计数器)。 如何修改：定时时间的长度： 可以通过改变外部脉冲信号的时钟周期大小(在特定的计时系统中外部脉冲信号的时钟周期一般是固定的) ； 或者更常见的是：通过程序控制直接修改计数初值的大小，从而能够非常方便地修改定时时间的长短。 在这种方式下，一旦CPU设置好计数初值并启动了定时/计数器后，定时硬件电路会自动计数，CPU可以并行地完成其他工作，从而大大地提高了CPU的效率。 定时/计数器的主要用途是通过写入计数初值，实现定时或计数的功能； 另外，在计数过程中，计数器在某个时刻的瞬间/当前值可以随时通过输出寄存器供CPU读取，这样既不会干扰计数过程，CPU还可以延后再读取该计数值。 定时器的工作原理实质上是通过对脉冲信号进行计数来实现的：既可用于定时，也可用于对外部随机事件脉冲的计数。 所以常常被称为可编程定时/计数器。 理解： 定时的本质是计数，计数器是定时器的基础； 定时功能依靠计数过程实现。 综上所述，可编程定时/计数器的基本工作过程为： 首先计算定时/计数器应该预置的初值，然后把该初值传送至计数器； 具有固定的时钟周期宽度或随机的外部计数脉冲经计数器的CLK输入端进入计数器，计数器针对每一个外部脉冲的到达进行一次减1计数； 计数器计数至0或1时，计数器会在OUT输出端产生信号的跃变，或者在状态寄存器的某一位反映出来，以供查询式I/O或中断式I/O检测。在计数过程中，计数器在某个时刻的即时值可以随时通过输出寄存器供CPU读取，这样既不会干扰计数过程，CPU还可以延后再读取该计数值。 可编程定时/计数器可以实现以下基本功能： (1)为操作系统实现多道程序设计提供准确的程序切换的定时信号；（结合中断） (2)向I/O设备输出周期可控的精确的定时信号； (3)用作可编程波特率发生器； (4)检测外部事件发生的频率或周期； (5)统计外部某过程(如生产、试验、武器发射等过程)中某一事件发生的次数，并将计数结果返回CPU； (6)在定时或计数达到编程规定的值以后，向CPU申请中断。 8253/8254可编程定时/计数器 微机系统中普遍采用的是Intel公司的8253/8254系列定时/计数器芯片，来满足计数、定时以及延时控制的需要。 在PC机中，8253/8254在软件控制下能够产生精确的定时，可为系统提供定时中断、动态存储器刷新定时和系统扬声器的声源。 可编程定时器/计数器8253芯片由Intel公司设计开发，主要用于早期的IBM PC/XT微型机中。 后来的PC/AT机使用的是8254(现在普遍是82C54芯片) 。 对比：8253与8254 8254