微机原理与接口技术 第8章 可编程接口芯片及应用

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1、西安邮电学院计算机系系统结构教研室2007.3微机原理与接口技术教材及参考书《微型计算机原理》王忠民王钰王晓婕编著《微型计算机原理》学习与实验指导王钰王劲松邢高峰编著第8章可编程接口芯片及应用主要内容:可编程定时器／计数器芯片8253／8254可编程并行接口芯片8255A串行通信及可编程串行接口芯片8251A模／数与数／模转换技术及接口8.1可编程定时器/计数器芯片8253/8254定时信号的产生1.软件定时方法：根据所需时间常数设计一个延迟子程序。优点：节省硬件缺点：执行延时程序期间CPU一直被占用，降低了CPU效率，不

2、易提供多作业环境。适用：延时时间较短、重复次数有限的情况。2.硬件定时方法：利用专门的定时/计数器作为主要硬件，在简单软件控制下，产生准确时间延迟。优点：定时/计数器与CPU并行工作，不占CPU时间，利用定时/计数器产生中断信号，可以建立多作业环境，大大提高了CPU利用率。适用：广泛应用。8253／8254是Intel公司生产的一种通用的计数／定时器CTC，也称为可编程序间隔定时器PIT，它是采用NMOS工艺由单一+5V电源供电的双列直插式封装24引脚芯片。8253／8254芯片两者的外形引脚及功能都是兼容的，仅是工作的最

3、高频率有所不同，以满足不同的接口要求。例如：8253(2MHz)、8253-5(5MHz)，8254(8MHz)、8254-5(5MHz)、8254-2(10MHz)。8.1.18253的结构及功能1.8253的引脚图8.18253引脚及功能结构8253124223322421520619718817916101511141213D7CLK0OUT0GATE0GNDOUT1VCCA1CLK2OUT2GATE2CLK1GATE1D6D5D4D3D2D1D0WRRDCSA00#8253D7～D0A0CLK0GATE0OUT0C

4、LK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2WRRDA1CS1#2#2.8253内部结构(1)数据总线缓冲器是8253用于和CPU数据总线连接的8位、双向、三态缓冲器，CPU读写8253的所有数据都经过该缓冲器。◎CPU用输出指令向8253写入方式控制字至控制寄存器、写入计数值至某个计数器，都是经数据总线缓冲器和8253内部总线传送的。◎CPU用输入指令读某个计数器值时，该计数器的现行计数值经8253内部总线和数据总线缓冲器传送到系统数据总线上，读入CPU。(2)读/写逻辑是8253内部操作的控制部件◎接收系统总线输

5、入信号，转换成8253内部操作的各种控制信号◎选择读写操作的对象（某计数器或控制寄存器－由A0、A1决定）◎决定内部总线上数据的传送方向（输入还是输出—由WR、RD决定）8253端口地址及内部操作(3)控制寄存器◎8253初始化时接收CPU写入的控制字◎控制字指定计数器的工作方式，选择以二进制或二—十进制计数等◎该寄存器为只写寄存器(4)计数器0、计数器1、计数器2◎三个计数器结构完全相同、操作完全独立◎每个计数器内部包含：一个16位计数初值寄存器（CR）、计数执行部件（CE）、一个16位输出锁存器（OL）和一个控制寄存器

6、◎每个计数器外部有两个输入端（CLK、GATE）和一个输出端（OUT）3.计数器的内部结构计数器0控制寄存器计数初值寄存器(CR)减1计数器(CE)输出锁存寄存器(OL)CRHCEHOLHCRLCELOLL4.8253的工作过程(1)由CPU向控制寄存器写入控制字，以确定工作方式；(2)由CPU向计数器寄存器写入计数初值或定时常数；(3)计数单元从计数器寄存器中获得初值，在CLK端输入的计数脉冲控制下进行减1计数（CLK决定计数速率）；(4)减到0时，该状态由OUT输出或由状态寄存器的某一位表示，以作为中断请求信号或供查询

7、方式使用，也可将OUT连到一个I/O设备上，去启动一个I/O操作；(5)任何时候都可以将计数单元的当前值送到输出锁存器被CPU读取而不干扰计数器继续计数；(6)门脉冲GATE是由设备送来的，作为对时钟脉冲的控制信号，门脉冲对时钟的控制方法有多种，以形成多种工作方式。8.1.28253的编程8253在工作之前，用户首先要为某一计数器(计数器02)写入控制字以确定其工作方式；写入定时/计数初值；在定时/计数工作过程中，有时还需要读取某计数器当前的计数值。1.8253的控制字格式8253的控制字格式如下图所示。0—二进制计数1

8、—十进制计数00—将减1计数器CE中的数据锁存到OL中(锁存功能)000—方式0D7D6计数器选择读写格式工作方式数制00—选择计数器001—选择计数器110—选择计数器211—非法01—对计数器的低8位读或写10—对计数器的高8位读或写11—计数器16位操作(先低8位，后高8位读或写)001—方式1×