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时间:2020-10-04
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1、第8章可编程计数器/定时器8253/82541概述一、定时与计数计数:某时间间隔内,统计事件(脉冲)发生的次数;定时:提供时间基准,时间到则产生信号定时和计数本质上是一致的——当计数的脉冲周期为固定和已知的,则计数器则可用作定时器。内核就是一个加法器/减法器。通常讲:计数是对随机事件进行统计,定时是指计数脉冲周期恒定的情况下产生的时间基准。*例:如需要测定某脉冲信号的频率(周期),则可利用两个定时/计数器,一个作为定时器,一个作为计数器,统计在确定时间内被测信号的脉冲数来决定信号的频率(称作测频法)。二、定时的基本方法1)软件定时用周期执行软
2、件指令的方法实现定时(延时)。—NOP指令特点:通用性差,精度差,CPU效率低。但是简单方便,成本低,多用于短延时。2)不可编程硬件定时采用中小规模芯片构成定时电路。如555电路。特点:CPU效率高,定时值不易改变。3)可编程硬件定时采用可编程计数器构成,软件可改变定时值特点:CPU效率高,定时值修改方便。应用最广泛。三、定时/计数器基本原理1)内部逻辑CPU接口:AB、DB、CB内部部件:计数器寄存器外部接口:时钟信号CLK输出信号OUT门控信号GATE三、定时/计数器基本原理2)工作过程对CLK输入的脉冲进行计数(加或减)当脉冲数达到预设
3、的计数初值,则从OUT脚输出脉冲信号——定时功能门控信号GATE控制计数暂停或重新启动——计数功能四、可编程定时/计数器8253和82541)Intel8253内部3个独立的16位计数器通道,每个计数器器有6种工作方式,可按2进制或10进制(BCD码)格式计数,最高时钟频率2MHz2)Intel8254Intel8253的增强版本,与8253引脚兼容,增强之处在于:最大时钟频率达5MHz,8254-2可达10MHz;具有读回(ReadBack)功能,可同时锁定3个计数器值和状态,8253每次只能锁定一个计数器值。28253的工作原理一、825
4、3的引脚信号891110431521411322231920182116241712D0D1D2D3D4D5D6D7CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2RDWRA0A1CSVCC地数据线控制线地址线计数器0计数器1计数器2地址总线:A1和A0的组合选择8253的计数器和控制寄存器A1A0=00计数器0A1A0=01计数器1A1A0=10计数器2A1A0=11控制寄存器28253的工作原理二、8253的内部结构数据总线缓冲器读/写逻辑计数器0控制字寄存器计数器1计数器2CLK0GATE0OUT0CLK1
5、GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2D7~D0RDWRA0A1CS内部总线28253的工作原理二、8253的内部结构(续)1)数据总线缓冲器由8位双向三态缓冲器构成,是8253和CPU交换数据的通道。2)读写控制逻辑CS:片选信号RD:读信号WR:写信号A1A0:端口选择信号,同CPU地址总线相连。用于选通8253内部的计数器0(A1A0=00)、计数器1(A1A0=00)、计数器2(A1A0=00)和控制通道(A1A0=00)28253的工作原理二、8253的内部结构(续)2)读写逻辑(续):8253输入信号组合的功能表CSRDWR
6、A1A0功能01000写入计数器001001写入计数器101010写入计数器201011写入控制字寄存器00100读计数器000101读计数器100110读计数器200111无操作1××××禁止使用011××无操作28253的工作原理二、8253的内部结构(续)3)计数器3个独立计数器通道每计数器通道包含:8位控制寄存器、16位计数初值寄存器16位输出锁存器16位计数器电路28253的工作原理二、8253的内部结构(续)3)计数器(续)由于8253外部数据总线为8位,所以内部的16位寄存器和计数器均由两个8位组成,需要分两次存取。28253的
7、工作原理二、8253的内部结构(续)3)计数器(续)---工作原理计数器对输入到CLK引脚上的脉冲按2进制或10进制(BCD码)格式进行计数,计数采用倒计数法(递减)。工作过程:预置初值→把初值装入计数器电路→CLK脉冲到来则递减计数→当计数器值减为0时→OUT输出脉冲信号。注意:计数过程受GATE引脚上的门控信号控制,决定是否允许计数,控制形式与工作方式设置有关。用作定时器时的计数器初值计算方法:定时时间=时钟脉冲周期Tc×预置的计数初值n二、8253的内部结构(续)4)控制字寄存器:8253内部有计数器通道都具有独立的控制字寄存器,但只有
8、一个控制端口地址传送。BCDM2M1M0RL1RL0SC1SC0D7D6D5D4D3D2D1D01BCD码计数0二进制计数000方式0001方式1X10方式2X11
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