Transcript 工作方式控制字
第五章 并行接口 5.1 5.2 5.3 5.4 简单并行接口8212 可编程并行接口8255A 计数器/定时器8253 IBM PC系统的8255和8253 课题7 教学内容 一、简单并行接口8212 二、内部结构和引脚功能 三、4个端口和端口地址 四、2个控制字和1个状态字 五、工作方式0及应用 六、工作方式1及应用 七、工作方式2及应用 并行通信：把一个字符的各数位用几条线同时 进行传输。 5.1、 简单并行接口8212 一、主要技术性能 （1）芯片采用肖特基工艺，为24个引线端 双列直插式封装。 （2）有8位并行简单输入/输出端口。 （3）有三态输出、控制选择逻辑电路。 （4）有中断请求能力。 （5）采用单相+5V电源。 二、8212芯片结构 1.8212的内部逻辑 （1）、数据锁存器(8个D触发器） （2）、输出缓冲器（ 8个三态门） （3）、控制逻辑电路。 2.8212引脚说明 三、8212芯片的应用 1.8212作为输入或输出端口 2.带有中断请求的数据输入/输出接口 3.双向总线驱动 5.2 可编程并行接口芯片8255A 各种I/O接口芯片在使用过程中，都存在一个与CPU之 间的连接问题，端通常接地址译码器的输出，以图5-1为例 说明。它就有两个端口；如果没有地址线，那么该芯片就只 有1个端口。有了端口地址，CPU才能对该I/O接口芯片实施 读/写操作。 6 ¡Ã64 ¡- Y0 ÒëÂëÆ÷Y 25 ¡- A 7¡«A2 Y 63 A1 A0 CS I/O ½Ó¿ÚоƬ A1 A0 图5-1 片选与端口地址 任何一个I/O接口芯片位于CPU与I/O设备之间，它们的引脚 必然会被分为3部分： (1) 与CPU的连线为地址线、数据线和控制线； (2) 与I/O设备的连线为数据线和控制线； (3) 电源、地和时钟信号等。 A B D CS D B D B RD RD RDY WR WR INT R INT B D B M/ IO CPU STB I/O½Ó¿ÚоƬ 图9-2 I/O接口芯片引脚 RDY STB I/OÉ豸 5.2.1 内部结构和引脚功能 1．8255A的基本性能 8255A有如下一些基本性能：8255A是一个有3个数据 口、1个控制/状态口的8位并行输入输出接口芯片；8255A 能为80系列CPU与I/O设备之间提供兼容TTL电平的接口， 能接通键盘、打印机、步进电机、显示器、A/D和D/A转换 器等等；8255A原则上适用于一切需并行输入输出的I/O设 备；8255A设置了方式0、方式1、方式2等3种不同的工作方 式，可用于无条件传送、查询传送、中断传送，采用哪种 传送方式可用控制字设置；8255A有两个控制字供编制初始 化程序使用，使用OUT指令从控制寄存器端口写入，有一 个状态字可供查询，使用IN指令从C端口读出；对8255A的 4个端口读/写操作实质上就是对8255A所接I/O设备的操作。 2．8255A的内部结构 8255A的内部结构和引脚如图9-3所示，内部由三部分组成： (1) 4个8位端口，分别为PA、PB、PC和CWR。PA、PB、 PC是3个8位数据端口，其中，PA口由一个8位数据输入锁存器 和一个8位数据输出锁存/缓冲器组成；PB口由一个8位数据输入 缓冲器和一个8位数据输入/输出锁存/缓冲器组成；PC口由一个8 位数据输入缓冲器和一个8位数据输出锁存/缓冲器组成。 (2) 工作方式控制电路，控制PA口、PB口、PC口的工作方式。 A组有方式0、1、2三种工作方式；B组有方式0、1两种工作方式。 (3) 数据总线缓冲器和读/写逻辑。数据总线缓冲器是一个三 态双向8位缓冲器，用作8255A与CPU数据总线的接口。 ¹¤×÷·½Ê½ ¿ØÖÆ D0¡«D7 RD WR A1 A0 A×é A¿Ú 8 λ PA0¡«PA7 A×é C¿Ú¸ß 4 λ 4 λ PC4¡«PC7 ¿ØÖÆÂß ¼- B×é C¿ÚµÍ4 λ 4 λ PC0¡«PC3 ¿ØÖÆ ¼Ä´æÆ÷ B×é B¿Ú 8 λ PB0¡«PB7 Êý¾Ý×ÜÏß » º³å ¶Á/д CS RESET PA3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (a) 图5-3 8255A的结构框图和引脚图 (a) 内部结构；(b) 引脚 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 (b) PA4 PA5 PA6 PA7 WR RESET D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VCC PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 3．8255A引脚的功能 CS CS：片选信号。输入低电平有效，常接地址译码器输出 或1根地址线。 A1、A0：地址信号，输入。内连8255A的片内寄存器，外接 CPU地址线，和一起决定了8255A的4个端口地址。 D7～D0：双向三态数据线。常接CPU低8位数据总线，用于 传送8位二进制数据、控制命令字和状态字。 RD：读。低电平有效，输入控制命令字，CPU执行IN指令 时起作用，将8255A的3个端口PA、PB、PC的数据或端口PC的状 态信息读至CPU。 WR：写。低电平有效，输入控制命令字，CPU执行OUT指 令时起作用，将AL中的数据送到PA、PB、或PC；将AL中存放 的控制命令字从CWR口写入。 RESET：复位。高电平有效，输入信号线。它能置PA、PB、 PC为输入方式；清除控制寄存器、输出寄存器和状态寄存器； 屏蔽中断申请；使连接外设的24条信号线呈高阻悬浮状态。在 使用工作方式控制字后可结束复位状态，进入用户设置的工作 方式。 PA7～PA0：A口输入输出线，双向口。 PB7～PB0：B口输入输出线，双向口。 PC7～PC0：C口输入输出线。工作于方式0时，C口为双向 数据口；工作于方式1或2时，C口为控制/状态口。 5.1.2 4个端口和端口地址 表5-1 8255A的端口地址 端口 CS 端口性质 A1 A0 TP86A PC/XT 扩展 PA 0 0 0 数据口 FFF8H 60H 300H PB 0 0 1 数据口 FFFAH 61H 301H PC 0 1 0 数据口，控制/状态口 FFFCH 62H 302H CWR 口 0 1 1 控制口 FFFEH 63H 303H 【例5-1】 电路如图5-4所示，计算端口地址。 CPU ÒëÂëÆ÷ Y0 ¡- A 15¡«A3 1 3¡Ã8 1 92 Y8191 8 25 5A & CS A0 A2 A1 A1 A0 图5-4 例5-1图 解 因 CS Y8191 A ，只有当A15～A3＝8191＝1111 1111 0 1111 1B且A0＝0时 1A2A10。 才为0，故端口地址为1111 1111 1111 5.2.3 2个控制字和1个状态字 1．工作方式控制字 该字规定了PA、PB、PC的工作方式，格式为： D7 D7＝1 特征位 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PA 口方式：00＝方式 0 PA 口： PC7～4： PB 口方式： PB 口： PC3～0： 01＝方式 1 0＝输出 0＝输出 0＝方式 0 0＝输出 0＝输出 1×＝方式 2 1＝输入 1＝输入 1＝方式 1 1＝输入 1＝输入 ——————————A 组————————— ———————B 组——————— 【例5-2】 8255A端口地址44H～47H，A口工作于方式0， 外接键盘；B口工作于方式1，外接显示器，C口上半部作输出 控制线用，下半部bit3作输入线用。试编制初始化程序。 解 工作方式控制字为1001 0101＝95H。初始化程序为： MOV AL ， 95H ；将控制字送入AL内 OUT 47H ，AL ；用OUT指令从CWR口写入 2．PC口按位置位/复位控制字 该字用于将PC口某一位置“0”或置“1”，格式为: D7 D6 D5 D7＝0 特征位 无用 D4 D3 D2 位选择： 000＝PC0 1＝置位 001＝PC1 0＝复位 111＝PC7 D1 D0 【例5-3】 通过8255A的PC3位向外输出一个正脉冲信号，设 端口地址为300H～303H。 解 每送一个控制字，将PC3置位或复位一次，就获得高低 电平交替的正脉冲。 LOP： MOV DX ，0303H ； MOV AL ，0××× 011 1B ；将 PC3 置位 OUT DX ，AL ；送控制字 CALL DEL ；调延时子程序或用 NOP 延时 DEC AL ；将 PC3 复位 OUT DX ，AL ；送控制字 0××× 011 0 B CALL DEL ；延时 JMP LOP 3．8255A的状态字 在8255A工作时，CPU可以通过读PC的内容来了解各端口 的工作状态，这时PC的内容称为状态字。工作方式0没有状态 字，工作方式1和工作方式2的状态字是不同的。 5.2.4 工作方式0及应用 1．工作方式0的特性 工作方式0又叫基本输入/输出方式，其特点如下： (1) 适合于无条件传送和查询传送，无中断功能，不适合 于中断传送。 (2) 输入只有缓冲功能无锁存功能，输出可以锁存。 (3) 1片8255A可以分成4个独立的数据端口使用，这4个端 口是两个8位端口PA、PB，两个4位端口PC7～4、PC3～0。使用 时不分组，组合使用可以有24＝16种不同的组合。 (4) 4个端口的每一个都能用I/O指令读/写数据，注意PC口 的高4位是一组，低4位是另一组，不能把4位中的某位作输入 而另一两位作输出。如果某位作输入(出)数据用，则4位都作输 入(出)数据用。 (5) 端口各引线之间无固定时序关系，由用户按数据传送要 求决定I/O操作过程。 (6) 工作方式0无状态字。 2．并行打印机接口用例 1) 打印机接口标准Centronics I/O接口芯片8255A外接打印机，是通过打印机接口标准实 现的。并行接口的点阵式打印机普遍遵守Centronics并行标准， 是国际公认的工业标准8位并行接口，共36芯连线，引脚编号 如表9-2所示。 表5-2 并行接口标准Centronics的信号线电源和编号 引脚号 信 号 方向(对打印机) 信 号 功 能 STB 入 主机对打印机输入数据的选通脉冲 DATA1～8 入 并行数据 0～7 位的信号 10 ACK 出 向主机发出的传送数据的请求脉冲 11 BUSY 出 表示打印机是否可以接收数据的信号 12 PE 出 纸尽 Paper Out or Low 13 SELECT 出 选中信号 14 AUTO FEEDXY 入 自动输纸信号 15 NO 不用 16 0V 逻辑地 17 CHASSIS GND 机架地 18 NO 不用 19～30 GND 对应 1～12 引脚的接地线 31 INIT 入 打印机控制器初始化 32 ERROR 出 出错信号 33 GND 地 34 NO 不用 35 5V SLCTIN 电源 1 2～9 36 入 低电平有效时数据才能进打印机 BUSY ACK 7 5 DATA STB 5 5 5 µ¥Î»£º s 图5-5 Centronics的工作时序 2) 方案选择 A 9¡«A2 A1 A0 RD WR ¡- 8¡Ã256 8255A 0 ÒëÂëÆ÷ ¡- CPU 192 CS 255 Centronics PA7¡«PA0 ×Ö·û´òÓ¡»ú DATA BITE A1 A0 RD M1 WR DB DB PC7 DATASTROBE PC2 BUSY 图5-6 工作方式0连接举例 5.2.5 工作方式1及应用 1．工作方式1的特点 工作方式1又叫选通输入/输出方式，其特点如下： (1) 适合于查询传送和中断传送，不适合无条件传送。 (2) 输入和输出均有缓冲锁存功能。 (3) PA、PB为数据口，PC有两条线为数据口，另 外6条线作控制/状态口。 (4) PC作控制/状态口的6条线是CPU、8255A、I/O设备之间 的联络信号线，各联络线之间时序关系固定，数据传输严格遵 循时序要求。 (5) 有输入和输出两种不同格式的状态字，两种状态字可以 作为程序或中断申请使用，需要使用IN指令从PC口地址读出到 AL中。 (6) PA、PB在作输入和输出使用时的引脚分配和时序都不 相同，下面分别叙述。 2．PA、PB均为输入时的引脚与时序 PA ×÷ÊäÈë PB ×÷ÊäÈë PA7¡«PA 0 INTEA PC4 PC5 PB7¡«PB0 D7¡«D0 STBA IBFA INTEB RD & RD 8 INTRA PC3 PC2 PC1 & D7¡«D0 PC6 PC7 I/O INTRB PC0 图5-7 工作方式1时PA、PB作输入 8 STBB IBFB 1) PA端口作输入 PA7～PA0：输入8位数据用，与之配套使用的有PC口5条线。 STB：从I/O设备来的输入选通信号。当它为低电平时表示 I/O设备告诉8255A有8位数据要送到PA口的输入缓冲锁存器， 高电平时表示无数据送来。 IBF(Input Buffer Full)：从8255A送到I/O设备的“输入缓冲 器满”信号。当它为低电平时表示8255A通知I/O设备可以把8位 数据从A口送进来，这时PA的输入缓冲器空；当它为高电平时 通知I/O设备不要送数据，这时PA的输入缓冲器满，数据还占着 输入缓冲器，没有被CPU取走。 INTR：从8255A向CPU提出中断申请的信号。当它为低 电平时无中断申请；为高电平时有中断申请。在端口内有一 个 与 门 电 路 ， 中 断 申 请 信 号 INTRA(PC3) ＝ INTEA?IBFA(PC5)，与门输入端决定了中断申请在什么情况 下发出，只有当输入缓冲器满，即IBFA＝1，且中断允许信 号INTEA＝1时，才申请中断。 INTEA(Interrupt Enable Port A)：端口中断使能信号，无 外引脚。信号特征与PC4状态一致，不受PC4外接的STB状态 影响，只能通过写入PC口按位置位/复位控制字设置。 2) PB端口作输入 PB7～PB0：输入8位数据用，与之配套使用的有PC口3条线。 3) 工作方式1输入时的工作时序 tst STB IBF INTR RD tsb ti INPUT DATA FROM I/O tps tp 图5-8 工作方式1输入时序 表5-3 8255A工作方式1输入时的时序 参数 解 释 最 小 脉宽 从STB 有效到 IBF 有效的时间 500 ns 数据保持时间 180 ns tst tsb tp ti STB tps 数据出现时间 最 大 300 ns 数据有效直至提出中断时间 300 ns 0s 3．PA、PB均为输出时的引脚与时序 PA ×÷Êä³ö PB ×÷Êä³ö PA7¡«PA 0 INTEA PC6 PC7 PB7¡«PB0 D7¡«D0 ACKA INTEB WR OBFA & WR 8 INTRA PC3 PC2 PC1 & D7¡«D0 PC4 PC5 I/O INTRB PC0 图5-9 工作方式1时PA、PB作输出 8 ACKB OBFB 有几种信号说明如下： OBF：8255A的输出缓冲器满。当它为低电平时表示CPU 来的数据已在输出缓冲器中，8255A通知I/O设备来取数。 ACK：I/O设备的响应信号。当它为低电平时表示I/O设备 已知道8255A把数据准备好了。它是对OBF信号的响应。 INTR：8255A向CPU发出的中断申请，高电平有效。端口 内有一与门电路，INTRA(PC3)＝(PC INT7)，只有在输出缓冲器空， RA OBFA CPU没有送数据来，OBF＝1，且中断允许INTEA＝1时，才会 有申请送至CPU。而INTEA和PC6的状态相同，但不受ACK信 号的影响，仅由PC按位置位/复位控制字决定。 TW WR TA OBF INTR ACK TWIT TAK OUTPUT TO I/O TWB 图5-10 工作方式1输出时序 TAIT 表5-4 8255A工作方式1输出时的时序 参数 解 释 最小 最大(ns) TW WR ＝1 到OBF ＝0 650 TWIT WR ＝1 到 INTR＝0 850 TA ACK ＝1 到 OBF＝0 350 TAK ACK TAIT ACK TWB 脉冲宽度 ＝1 到 INTR＝1 WR ＝1 到输出 300 350 350 4．工作方式1的状态字 工作方式1的状态字有输入操作和输出操作两种不同的格式， 如图9-11所示。 D7 D6 ÊäÈë²Ù×÷×Ö I/O I/O D5 D4 D3 D2 D0 IBFA INTEA INTRA INTEB IBFB INTRB A×é Êä³ö ²Ù×÷×Ö OBF A INTEA D1 I/O B×é I/O INTRA INTEB OBF B INTRB 图5-11 工作方式1的状态字 状态字通过IN AL，PORTC读取。指令中PORTC是PC 的端口地址。从PC读出的状态字和PC端口的外部引脚无关。 例如输入操作，引脚PC2和PC4是选通联络信号STB；状态位 PC2和PC4却表示中断允许信号INTEB和INTEA。又如输出操 作，作为引脚使用的PC2和PC6表示响应联络信号ACK；状 态位PC2和PC6却表示中断允许信号INTEB和INTEA。输入操 作和输出操作状态字相同的地方是：高5位表示A组的状态， 低3位表示B组的状态。当8255A处于查询方式工作时，只查 INTR 是 复 位 还 是 置 位 ， 或 查 IBF 或 位 OBF 。 状 态 字 中 有 INTR位，表明8255A可提供查询是否申请了中断，但不能提 供中断向量。如果微机系统使用向量中断，则需用中断控制 器，如8259A等。若想INTEA＝1，那么在PA口作输入用时 就应置PC4＝1，相应程序为： MOV DX，PORT_CWR MOV AL ，0000 1001B OUT DX ，AL ；置PC4＝1 在PA作输入用时要想禁止中断，只需用程序将PC4置成“0”。 如果要想使INTEA＝1，但PA作输出使用，这时就应置PC7＝1， 相应程序为： MOV DX ，PORT_CWR MOV AL ，0000 1111B OUT DX ，AL ；置PC7＝1 5．并行打印机接口用例 8 ¡Ã25 6 ÒëÂëÆ÷ CS ¡- A 9¡«A2 8 25 5A 0 ¡- CPU 2 55 A1 A0 PA7¡«PA0 A1 A0 IOR È¥8 25 9AIR2 RD INTR PC3 IOW WR DB DB Cen tro nics ½Å2 ¡«9 OBF PC7 DATA BITE ½Å1 DATA STROBE ACK PC6 ×Ö·û´ò Ó¡»ú ½Å10 ACKNLG 图5-12 工作方式1连接举例 5.2.6 工作方式2及应用 1．工作方式2的特点 工作方式2仅限于PA端口，又称为双向选通输入/输出方 式，它有以下特点：适合于查询传送和中断传送，不适合于 无条件传送。 2．引脚与时序 PA7¡«PA0 D7¡«D0 INTE INTE WR & PC6 ACKA PC7 OBFA PC5 IBFA PC4 STBA ¡Ý1 & RD 8 INTRA PC3 PC2¡«PC0 3 图5-13 工作方式2的引脚 I/O Êý¾Ý´ÓC PUµ½82 55 A WR OBF INTR ACK STB IBF RD I/OÊý¾ÝÏß Êý¾ÝÁ÷Ïò£ ºI/O¡ú8 25 5A 8 25 5A¡úI/O 82 55 A¡ú CPU 图5-14 工作方式2的时序图 3．状态字 工作方式2的状态字由8位二进制数组成，高5位用于A组， 处于工作方式2；低3位用于B组，处于工作方式1。工作方式2 的状态字格式如图5-15所示，图中有输入操作用字和为输出操 作用字，只因B组工作方式1的输入/输出操作不同，使得方式2 的状态字也有两种格式。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ÊäÈë²Ù×÷×Ö OBFA INTE1 IBFA INTE2 INTRA INTEB IBFB INTRB A×é B×é Êä³ö ²Ù×÷×Ö OBF A INTE1 IBFA INTE2 INTRA INTEB OBFB INTRB 图5-15 方式2的状态字 4．并行接口举例 两个微机并行传送100字节的数据，主机8255A工作在方式 2(中断方式)；从机8255A工作在方式0(查询方式)。电路设计如 图5-16所示。 INTA IR0 PA7¡«PA0 PA7¡«PA0 ¡- INTA IR2 INT 8 25 9 AIR7 Ö÷» ú ϵͳBUS ¡- PC7 OBF ACK PC6 PC5 IBF PC4 STB PB7¡«PB0 PC2¡«PC0 8 25 5A PC7 PC2¡«PC5 8 25 5A 图5-16 工作方式2连接举例 INTA IR0 PA7¡«PA0 ¡- INTA IR2 INTR INT PC3 ¡- INTR PC3 PB7¡«PB0 PC1 PC6 PC0 PC7 OBF ACK PC6 PA7¡«PA0 PB7¡«PB0 PC1 PC6 ´Ó» ú 小结 一、简单并行接口8212 二、内部结构和引脚功能 三、4个端口和端口地址 四、2个控制字和1个状态字 五、工作方式0及应用 六、工作方式1及应用 七、工作方式2及应用 作业 5.2 5.4 5.6 5.7 第五章 并行接口 5.1 5.2 5.3 5.4 简单并行接口8212 可编程并行接口8255A 计数器/定时器8253 IBM PC系统的8255和8253 课题8 教学内容 一、8253的内部结构和引脚功能 二、 4个端口和1个控制字 三、 6种工作方式 5.3 可编程定时/计数器8253/8254 5.3.1 8253的内部结构和引脚功能 8253-5和8254-2是24脚双列直插芯片，使用单一＋5 V供电， 输入输出与TTL电平兼容。它的内部结构和引脚分配如图9-31 所示。 D0¡«D7 Êý¾Ý×ÜÏß» º ³å CS A1 A0 WR ¶Á/д Âß ¼- ÄÚ²¿ ×ÜÏß ¼ÆÊý Æ÷ #0 CLK0 GATE0 OUT0 ¼ÆÊý Æ÷ #1 CLK1 GATE1 OUT1 ¼ÆÊý Æ÷ #2 CLK2 GATE2 OUT2 RD ¿ØÖÆ×Ö ¼Ä´æÆ÷ 图5-31 8253-5/8254-2 D7 1 2 4 VCC D6 2 23 WR D5 3 2 2 RD D4 4 2 1 CS D3 8 25 3- 5 A 1 D2 8 25 4- 2 A 0 D1 CLK2 D0 OUT2 CLK0 9 1 6 GATE2 OUT0 1 0 1 5 CLK1 GATE0 1 1 1 4 GATE1 GND 1 2 1 3 OUT1 1．内部结构 1) 数据总线缓冲器 数据总线缓冲器是一个8位的三态双向缓冲器，作用 是将8253与CPU数据总线相连。 2) 读写控制逻辑 读写控制逻辑接收CPU送来的地址和读写控制信号， 经过逻辑组合，完成对各端口的选择和各部分的控制。 3) 控制字寄存器 用于存放控制字。控制字决定计数器的工作方式，该 寄存器只能写不能读。 4) 3个独立的计数通道 3个计数通道分别命名为计数器＃0、计数器＃1、计数 器＃2。3个通道彼此完全独立，每个通道的内部结构又完 全相同，由1个16位减1计数器、1个16位计数初值寄存器、 1个16位输出锁存器组成，如图9-32所示。每个通道对外引 线除16位数据线和内部总线相连外，还有一条时钟输入线 CLK、一条门控制线GATE、一条输出线OUT。 ¶Á³öµ±Ç°Öµ 1 6λÊä³ö Ëø´æÆ÷ CLK GATE & 1 6λ¼õ1 ¼ÆÊý Æ÷ OUT 1 6λ¼ÆÊý³õ Öµ¼Ä´æ Æ÷ ×°Èë/¶Á³ö ¼ÆÊý³õ Öµ 图5-32 计数通道 2．引脚 CS ：片选信号，输入。低电平有效，接地址译码器输 出。 A1 、A0 ：端口地址选择信号，输入。接CPU两根地址 线，例如接A1A0。按其取值选择8253/8254的3个计数器端 口和1个控制寄存器端口。 D0～D7：双向三态数据线，与CPU 的D0～D7相连， 用于传送CPU向8253/8254写入的控制字和读写的字节数据。 RD：读信号，输入。低电平有效，由CPU发出的对 8253/8254读命令。 WR：写信号，输入。低电平有效，由CPU发出的对 8253/8254写命令。 CLK：时钟信号，输入。每一个通道都有一个独立的时 钟输入，分别为CLK0、CLK1、CLK2。其功能是作计数脉冲 使用，每输入一个CLK脉冲，计数值减1。 GATE：门控信号，输入。每一个通道都有一个独立的 门控输入端，分别为GATE0 、GATE1 、GATE2 。其功能是禁 止、允许或启动计数过程。8253/8254有6种不同的工作方式， 每种方式下的GATE控制作用不同。 OUT：计数器输出信号。每一个通道都有一个独立 的信号输出端，分别为OUT0、OUT1、OUT2。当计数 值为0时，OUT输出一个负脉冲，表示定时/计数已到。 它可用于外部定时启动I/O设备某些操作或开关启停， 也可表示计数过程完结，还能作中断申请信号使用。 5.3.2 4个端口和1个控制字 8253/8254内部有4个端口：计数器＃0、计数器＃1、 计数器＃2、控制字寄存器(CWR)。前3个为数据口，用 于给16位计数器输入初值和读出16位减1计数器当前值， 如果是字操作，则读写时先低字节后高字节。后1个为 控制口，用于写方式控制字。4个端口有4个地址，从小 到大按计数器＃0～＃2、CWR口顺序排列。表9-6给出 了4个端口的操作。 表5-6 8253/8254读写操作和端口地址 A1 A0 操 0 0 0 对计数器 0 写入计数初值 1 0 0 1 对计数器 1 写入计数初值 0 1 0 1 0 对计数器 2 写入计数初值 0 1 0 1 1 向控制寄存器写方式控制字 0 0 1 0 0 读计数器 0 当前值 0 0 1 0 1 读计数器 1 当前值 0 0 1 1 0 读计数器 2 当前值 0 0 1 1 1 无操作，三态 0 1 1 × × 无操作，三态 1 × × × × 禁止，三态 CS RD 0 1 0 WR 作 8253/8254只有1个方式控制字，用于规定该芯片处于 哪种工作方式、如何赋予计数初值、是否要读取当前计数 值等等。方式控制字格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD 00 选计数器 0 00 计数器锁存 000 方式 0 0 二进制数 01 选计数器 1 01 只读写低 8 位字节 001 方式 1 1 BCD 数 10 选计数器 2 10 只读写高 8 位字节 ×10 方式 2 11 非法 11 先读写低 8 位 ×11 方式 3 后读写高 8 位 100 方式 4 101 方式 5 【例5-6】 使用CPU的低8位地址线选择I/O端口，地址译码 器与8253连接如图9-33所示。要求对计数器1初始化编程，工作 于工作方式2，计数值二进制数4A70H。 Y0 ¡- A 7¡«A2 6 ¡Ã64 ÒëÂë Y16 ¡- CS Y 63 CPU A1 A0 A1 A0 图5-33 8253与CPU相连 8 25 3 解 8253端口地址为010000A1A0，或计数器0地址为40H， 计数器1为41H，计数器2为42H，CWR口为43H。计数器1的 方式控制字为0111×100，初始化程序段如下： MOV AL ，7CH OUT 43H ，AL MOV AL ，70H OUT 41H ，AL MOV AL ，4AH OUT 41H ，AL ；从 CWR 口写入方式控制字 7CH ；先将低位字节送计数器 1 ；后将高位字节送计数器 1 【例5-7】 要求读出并检查2号计数器当前值是否全为 “1”，假设计数器计数值只有低8位，高8位全为0，端口地 址为304H～307H。程序段为： LOP： MOV AL ，1000 0000B ；锁存 2 号计数器 MOV DX ，0307H OUT DX ，AL ；从 CWR 口写入方式控制字 IN AL ，0306H ；读 2 号计数器当前值 AND AL ，0FFH ；检查 JNE XXX ；非全为“1”，转 XXX 语句 JMP YYY ；全为“1”，转 YYY 语句 5.3.3 6种工作方式 1．方式0——计数结束时中断方式 方式0有3个特点： (1) 写入计数初值后，计数器就开始减1计数，OUT变为 低电平。当计到零时，OUT输出高电平。如果重新写入计 数值，计数器又立即开始减1计数，OUT再次变低。 (2) 门控信号GATE＝1时允许计数器工作；GATE＝0时 禁止计数器计数，计数值不变。 (3) 计数过程中，若未计到零时又重新写入新的计数值， 则按新值重新计数。 图5-34画出了包含以上3个特点的方式0时序。 CLK WR OUT GATE OUT 图5-34 方式0时序 2．方式1——程序可控单稳方式 方式1有3个特点： (1) 写入计数初值后，计数器不会立即开始计数，必 须要等到GATE＝1后的下一个CLK下降沿到来才开始计数。 计数开始，OUT输出低电平；计满到0，OUT输出高电平。 从OUT端输出的单稳负脉冲，其脉冲宽度等于计数器初值 乘以CLK输入时钟脉冲周期。 (2) GATE成为计数器的触发信号，每触发一次，计数 器输出一个负脉冲。如果计数过程中未计满到0，GATE出 现负脉冲，则计数器将重新装入初值进行减1计数。 (3) 在计数过程中，若未计到0时重新写入新的计数值， 则计数器不理睬新写入计数值，仍然按原计数过程进行下 去，直到计满为0。如果没有触发脉冲出现在GATE处，则 计数器仍不理睬新写入的计数值，只有当GATE出现触发信 号，才按新写入计数值减1计数。 CLK WR GATE OUT GATE OUT 图5-35画出了含有3个特点的时序。 3．方式2——分频方式 方式2有3个特点。图5-36画出了包含如下3个特点的 时序：写入计数初值后，下一个CLK时钟脉冲到来可以 计数；计满到1，OUT输出低电平；计满到0，OUT输出 高电平。可见方式2具有装入初值n能实现n分频的功能。 GATE＝1允许计数，GATE＝0禁止计数。计数期间GATE 由1变为0，停止计数。计满到0，自动装入原计数初值重 新开始计数，计数过程中不接收新装入的计数初值。 CLK WR n £½4 4 3 2 1 0 (4 ) 3 n £½32 1 OUT GATE OUT 图5-36 方式2的时序 0 (3 ) 2 1 4．方式3——发生方波方式 方式3有3个特点。图5-37是包含3个特点的时序：写入 计数初值后，下一个CLK时钟脉冲到来就可以计数。计到 一半时，OUT输出低电平；计满到0，OUT输出高电平。 可见方式3能产生一定频率的方波，方波的频率由计数初 值决定。GATE＝1允许计数，GATE＝0禁止计数。计数期 间GATE由1变为0，停止计数。计满到0后，自动装入原初 值重新开始计数。计数过程中不接收新装入的计数初值。 下一个输出周期开始时，会接收新的初值进行计数。 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 CLK OUT 4 3 2 1 0 (4 ) 3 2 1 0 (4 ) 3 4 2 1 0 (4 ) 3 OUT GATE OUT 3 图5-37 方式3的时序 2 1 0 (4 ) 3 5．方式4——软件触发的选通信号方式 方式4有3个特点： (1) 写入计数初值后，过一个时钟周期开始计数。计 数到0时OUT变为低电平，再过一个时钟周期，OUT又恢 复成高电平。这个负脉冲可作为选通信号使用。如果输入 新的计数值，计数器又重新计数。 (2) 当GATE＝1时允许计数，GATE＝0禁止计数，输 出电平保持不变。只有计数到0，才会产生选通负脉冲输 出。 (3) 计数时写入新的初值，下一个时钟周期到来，将 把此数送入执行单元，开始新的计数过程。如果写入计 数值是两个字节，则当前计数过程不受第一个字节影响。 第二个字节写入后的下一个时钟周期，计数器按新计数 值开始新的计数过程，这一过程称为软件再触发。图538画出了包含以上3条特点的时序。 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 4 3 2 1 0 4 3 T9 T10 2 1 T11 CLK WR n £½4 OUT WR GATE n £½4 OUT 图5-38 方式4的时序 0 T12 T13 T14 6．方式5——硬件触发选通方式 方式5的3个特点如下： (1) 写入了计数初值后，计数器并不计数，而必须有 门控信号GATE＝1在下一个CLK开始计数。计满到0时， OUT输出一个宽度为一个时钟周期的负脉冲，它用于选通 脉冲。 (2) GATE的上升沿用于触发计数。在计数过程中，若 GATE端又出现上升触发，则计数器在下一个时钟周期重 新赋初值计数，直到减为0为止。这就是门控触发，也就 是指硬件触发。 (3) 在计数过程中写入新的初值，如果没有触发脉冲， 那么计数过程不受影响。以后触发将按新的初值开始计数。 如果在计数过程中写入新的计数值，并且计数结束前又受 到GATE触发，则在下一个时钟周期到来后，按新的计数初 值开始计数。含有上述3个特征的时序图如图5-39所示。 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 4 3 2 1 0 4 3 2 T8 T9 1 0 T10 CLK GATE OUT GATE OUT 图5-39 方式5的时序 T11 T12 T13 T14 7．8253在PC/XT中的使用 PC/XT机中的8253连接图见图5-40。8253在该机作为定 时器使用，4个端口地址分别为40H～43H。时钟信号由8284 时钟发生器提供，频率为2.385 MHz，经过D触发器二分频后， 得到1.19 MHz的时钟信号，送至8253的三个计数器的CLK输 入端。GATE0和GATE1都接在＋5 V上，因此计数器0和计数 器1总处于允许计数的状态。 D0¡«D7 IOR RD IOW WR T/ C A1 A0 OUT0 OUT1 OUT2 GATE0 GATE1 GATE2 CLK0 CLK1 CLK2 D0¡«D7 CS A1 A0 IRQ0 CP C T/C2 Q D DRQ3 DACK0 BRD £«5 V PB0 Q C CP PCLK D Q 8253 图5-40 PC/XT中的8253 RESETDRV 小结 一、8253的内部结构和引脚功能 二、 4个端口和1个控制字 三、 6种工作方式 作业 5.9 5.12