微機接口芯片（2）—— 可編程定時/計數接口芯片 8253/8254

• 總結微機原理課學習的若干芯片
• 教材——《微機原理與接口技術》

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〇、思維導圖

• 導圖使用mindmaster繪製
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一、定時/計數 概述

• 實際應用中，經常用到定時或計數控制，如定時中斷、定時檢測、定時掃描、各種計數等。
• 實現定時控制的三種基本方法
  
• intel的8253/8254是微機系統中應用較多的定時計數器，8253工作頻率最高2.6MHz；8254工作頻率爲10~12MHz，二者除了頻率和少數幾處不同外幾乎沒有差別。

二、8253/8254 內部結構及引腳信號

• 8254具有3個功能相同又相互獨立的16位減法計數器，每一個計數器可以進行二進制計數和BCD碼計數，每個計數通道具有6鍾功能各異的工作方式。

1. 主要功能

2. 內部結構和外部引腳

（1）結構圖

（2）組成

1. 數據總線緩衝器：

   1. 通用可編程接口芯片的共有部分，用來和系統數據總線相連的8位雙向三態驅動器，8253/8254可以通過他讀寫總線數據

2. 讀寫邏輯

   1. 通用可編程接口芯片的共有部分，接受cpu發來的控制信號、片選信號或命令選擇信號等，再通過它產生對內部各部件的讀寫
   2. 相關引腳
      
      

3. 控制寄存器

   1. 用於存放CPU發來的控制字，以確定計數器的工作方式

4. 3個計數器

   1. 計數器0/1/2是相互獨立的16位減法計數器。既可進行二進制計數，又能進行十進制（BCD）計數，這由控制字決定。
   2. 計數器引腳
      

三、8253/8254的工作方式

1. 方式0：中斷信號發生器

1. 寫完初值N，經過N+1個CLK脈衝後，OUT變化
2. 計數器不會自動重裝初值，也不會重新計數
   

2. 方式1：單穩負脈衝信號發生器

1. 初始值設爲N，產生N個clk寬度的負脈衝
2. 計數器不會自動重裝初值，也不會重新計數
   

3. 方式2：速率信號發生器

1. 初始值設爲N，產生N個clk寬度的連續波信號
2. 自動重裝並重新計數
   

4. 方式3： 方波信號發生器

1. 初始值設爲N，產生週期爲N倍時鐘週期的方波信號（佔空比等於或約等於1：1）

2. 自動重裝並重新計數

5. 方式4：軟件觸發的選通信號發生器

1. 在N個clk的延時後生成一個clk寬度的負脈衝（選通信號）
2. 不自動重裝，不計數

6. 方式5：硬件觸發的選通信號發生器

1. 在N個clk的延時後生成一個clk寬度的負脈衝（選通信號）
2. 不自動重裝，不計數（和方式4的區別僅在於觸發方式不同）

四、8253/8254編程方法

1. 控制字

2. 初始化

3. 示例

1. 題目：
   
2. 分析：
   1. 計數初值分析
      
   2. 控制字
      （1）OUT0（計數器0）輸出方波（方式3），計數值80（低8位寫80，二進制計數）：0001 0110B
      （2）OUT1（計數器1）輸出連續脈衝（方式2），計數值4000（16位寫4000，二進制計數）：0111 0100B
      （3）OUT2（計數器2）輸出單個脈衝（方式1），計數值0（16位寫0，二進制計數）：1011 0010B
3. 代碼：
   

五、8253應用(典型PC機應用實例)

（1）示例1：

• 8088微機中使用了一片8253，用OUT0產生時鐘信號，OUT1產生DMA通道0用於DRAM刷新控制信號，OUT2產生方波信號，通過驅動和濾波器後推動揚聲器，相關原理圖如下，編寫8253初始化程序
  

• 分析：

  1. OUT0產生時鐘信號，就是方波，工作方式爲3。GATE恆高電平滿足。要求55ms產生一次中斷，即每秒約18.206次，又fclk輸入爲1.19318MHz，所以計數值爲1.19318*10^6/18.206 = 65536，所有計數初值寫0，用16位長二進制計數
  2. OUT1產生連續脈衝，工作方式爲2。GATE恆高電平滿足。要求每15.08us啓動刷新DRAM，計數初值爲1.19318*15.08 = 18，低8位二進制計數即可
  3. OUT2產生1KHz方波，工作方式爲3。GATE恆高電平，即8255PB0輸出高電平發聲，輸出低電平靜音。計數初值1.19318M/1K = 1193，16位二進制計數

• 示例代碼：
  

（2）示例2：