第五章(8253,8255)

1、15.4 可编程定时/计数器8253掌握掌握:l引线功能及计数启动方法引线功能及计数启动方法l6种工作方式及其输出波形种工作方式及其输出波形l8253的使用的使用: 芯片与系统的连接芯片与系统的连接 芯片的初始化编程芯片的初始化编程2如何实现定时？l软件方法：用一段程序实现延时软件方法：用一段程序实现延时l硬件方法：定时硬件方法：定时/计数器电路计数器电路3一、外部引线及内部结构l8253概貌概貌3个个16位的定时位的定时/计数器（通道）计数器（通道）24引脚双列直插式引脚双列直插式最高计数频率最高计数频率2.6MHzTTL电平兼容电平兼容单电源单电源+5V供电供电4外部引线及内部结构DBD7

2、-D08253A1A0WRRDCS通道通道2通道通道1通道通道0CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK1GATE1OUT1A1A0IOWIOR片选信号片选信号5外部引线及内部结构连接系统端系统端的主要引线：lD7D0lCSlRDlWRlA1，A0 用于选择四个编址部件之一用于选择四个编址部件之一引线结构引线结构A1 A0 选选 择择0 0 计数通道计数通道00 1 计数通道计数通道11 0 计数通道计数通道21 1 控制寄存器控制寄存器6外部引线及内部结构计数通道计数通道的主要引线（每通道均相同）：（每通道均相同）：lCLKn 时钟脉冲输入，计数器的计时基准。时钟脉冲输入，

3、计数器的计时基准。lGATEn 门控信号输入，控制计数器的启停。门控信号输入，控制计数器的启停。lOUTn 计数器输出信号，不同工作方式下计数器输出信号，不同工作方式下 产生不同波形。产生不同波形。（n = 02） 78253的内部结构编址部件0编址部件1编址部件2编址部件38二、计数启动方式软件启动过程软件启动过程硬件启动过程硬件启动过程GATE端保持为高电平端保持为高电平写入计数初值写入计数初值后的第后的第2个个 CLK脉冲的下降沿开始计数脉冲的下降沿开始计数GATE端有一个上升沿端有一个上升沿对应对应CLK脉冲的下降沿开始计数脉冲的下降沿开始计数程序指令启动程序指令启动软件启动软件启动外

4、部电路信号启动外部电路信号启动硬件启动硬件启动9二、编程结构l计数器计数器(3个个)包括包括l控制寄存器控制寄存器 存放控制命令字（只写）存放控制命令字（只写）l占用占用4个地址个地址 3个计数器，个计数器，1个控制寄存器个控制寄存器16位初值寄存器位初值寄存器16位计数寄存器位计数寄存器（减法计数器）（减法计数器）10控制字l用于确定各计数器的工作方式。用于确定各计数器的工作方式。11l 8253 的控制字格式数制选择数制选择SC1SC0M2RW1RW0 BCDM0M1D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0工作方式工作方式000 方式方式0101 方式方式500 计数器锁存命令计数器

5、锁存命令10 只读只读/写高八位写高八位01 只读只读/写低八位写低八位11 先读先读/写低八位写低八位再读再读/写高八位写高八位00 选择计数器选择计数器001选择计数器选择计数器110 选择计数器选择计数器2读读/写指示写指示计数器选计数器选择择0 选择二进制计数选择二进制计数1 选择十进制计数选择十进制计数12关于的控制字说明：l 1、8253只有一个工作方式控制字，但是对每个计只有一个工作方式控制字，但是对每个计数器而言，它们的工作方式控制字内容一定各不相数器而言，它们的工作方式控制字内容一定各不相同（前两位不同），所用各计数器的控制字需要分同（前两位不同），所用各计数器的控制字需要分

6、别设置，先后不计。别设置，先后不计。l 2、8253的工作方式控制字的特殊形式可用于对的工作方式控制字的特殊形式可用于对计数器的当前计数值进行锁存。计数器的当前计数值进行锁存。l 3、在工作方式控制字被设置之后，随后必须紧、在工作方式控制字被设置之后，随后必须紧接着给计数器预设置计数初值，计数器方可开始工接着给计数器预设置计数初值，计数器方可开始工作。作。13定时/计数的工作过程 1. 设置设置8253的工作方式的工作方式 2. 设置计数初值到初值寄存器设置计数初值到初值寄存器 3. 第一个第一个CLK信号使初值寄存器的内容置入信号使初值寄存器的内容置入 计数寄存器计数寄存器 4. 以后每来一

7、个以后每来一个CLK信号，计数寄存器减信号，计数寄存器减1 5. 减到减到0时，时，OUT端输出一特殊波形的信号端输出一特殊波形的信号注：以上计数过程中还受到注：以上计数过程中还受到GATE信号的控制信号的控制14三、工作方式15工作方式方式方式0软件启动，不自动重复计数。软件启动，不自动重复计数。装入控制字后装入控制字后OUT端变低电平，端变低电平，计数结束计数结束OUT输出高电平。输出高电平。16方式方式0（计数结束中断）（计数结束中断）17工作方式l方式方式1 硬件启动，不自动重复计数。硬件启动，不自动重复计数。装入控制字后装入控制字后OUT端变高电平。端变高电平。计数开始计数开始OUT

8、端变为低电平，计数端变为低电平，计数结束后又变高。结束后又变高。18方式方式1（单稳态触发器）（单稳态触发器）19工作方式方式方式2软、硬件启动，软、硬件启动，自动重复计数自动重复计数。装入控制字后装入控制字后OUT端变高电平，计数端变高电平，计数到最后一个到最后一个CLK时时OUT输出负脉冲，输出负脉冲，并连续重复此过程。并连续重复此过程。20l方式方式2（频率发生器）（频率发生器）21方式方式3软、硬件启动，软、硬件启动，自动重复计数自动重复计数。装入控制字后装入控制字后OUT端变高电平，端变高电平，然后然后OUT连续输出对称方波：连续输出对称方波：工作方式22l方式方式3（方波发生器）（

9、方波发生器）23工作方式方式方式4软件启动，不自动重复计数。软件启动，不自动重复计数。装入控制字后输出端变高电平，装入控制字后输出端变高电平，计数结束输出一个计数结束输出一个CLK宽度的负脉冲宽度的负脉冲24l方式方式4（软件触发选通）（软件触发选通）25工作方式l方式方式5 硬件启动，不自动重复计数。硬件启动，不自动重复计数。OUT端波形与方式端波形与方式4相同相同26l方式方式5（硬件触发选通）（硬件触发选通）278253的6种工作方式的输出波形由软件触发计数由软件触发计数 (送新的计数值送新的计数值) 方式方式0、方式、方式4由硬件触发计数由硬件触发计数 (由由GATE触发触发) 方式方

10、式1、方式、方式5分频计数器输出分频计数器输出(产生序列脉冲产生序列脉冲) 方式方式2、方式、方式3方式2OUT4 3 2 1 0(4) 3 2 1 0方式0方式1方式3方式5方式4OUT4 3 2 1 0OUT(n=4)4 3 2 1 04 2 4 2 4 2 4 2OUT4 3 2 1 0OUTOUT4 3 2 1 0软件触发产生选通脉冲硬件触发产生选通脉冲方波发生器可编程单稳态方式计数结束产生中断序列脉冲发生器28四、8253的应用l与系统的连接与系统的连接l设置工作方式设置工作方式l置计数初值置计数初值编程编程29与系统的连接示意图CLKGATEOUTD0D7WRRDA1A0CSDBI

11、OWIORA1A0译码器译码器高位地址高位地址A15-A28253共三组共三组30初始化程序流程写控制字写控制字写计数值低写计数值低8位位写计数值高写计数值高8位位*非必须非必须写入顺序：写入顺序： 可按计数器分别写可按计数器分别写入控制字和初值。入控制字和初值。 也可先写所有计数也可先写所有计数器控制字，再写入器控制字，再写入它们的初值它们的初值318253应用举例l采用采用8253作定时作定时/计数器，其接口地址为计数器，其接口地址为40H43H。l输入输入8253的时钟频率为的时钟频率为1.19MHz。l计数器计数器0: 每秒每秒18.2次输出信号。次输出信号。l计数器计数器1: 每每1

12、5微秒输出信号。微秒输出信号。l计数器计数器2: 产生连续方波信号产生连续方波信号 。328253应用举例（续）l确定计数初值：确定计数初值： 计数初值与输入时钟（计数初值与输入时钟（CLK）频率及频率及输出波形（输出波形（OUT）频率之间的关系为：频率之间的关系为： Ci=CLK/OUT CNT0： 1.19MHz / 118.2Hz = 65385 CNT1： 1.19MHz*15 = 18 CNT2： 1.19MHz/1kHz= 119033l确定控制字：确定控制字： CNT0：方式方式3，16位计数值位计数值 00 11 011 0 CNT1：方式方式2，低，低8位计数值位计数值 01

13、 01 010 0 CNT2：方式方式3， 16位计数值位计数值 10 11 011 0348253应用举例 初始化程序初始化程序CNT0：MOV AL, 36HOUT 43H, ALMOV AL, 0OUT 40, ALOUT 40, ALCNT1： MOV AL, 54HOUT 43H, ALMOV AL, 18OUT 41, ALCNT2： 35*扩展定时/计数范围36扩展定时/计数范围1MHz1KHz1Hz3738395.5 并行接口8255特点：特点：l含含3个独立的个独立的8位并行输入位并行输入/输出端口，输出端口，各端口均具有数据的控制和锁存能力各端口均具有数据的控制和锁存能力l

14、可通过编程设置各端口的工作方式和可通过编程设置各端口的工作方式和数据传送方向（入数据传送方向（入/出出/双向）。双向）。40一、引线WRD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7RDCSGNDA1A0PA4PA5PA6PA7PB5PB6PB4PB3RESETPB1PB2PB0PC3PC2PC1PC0PC4PC5PC6PC7PA3PA2PA1PA05110153540302521共共40个引脚个引脚41引线（续）连接系统端的主要引线：连接系统端的主要引线：lD0D7lCSlRDlWRlA0，A1 lRESETA1 A0 选择选择0 0 端口端口A0 1 端口端口B1 0 端口端口C1 1 控制

15、寄存器控制寄存器42引线（续）连接外设端的引脚：连接外设端的引脚：lPA0PA7lPB0PB7lPC0PC7分别对应分别对应A、B、C三三个个8位输入位输入/输出端口输出端口其中，其中，C口即可用作独立的输入口即可用作独立的输入/输出口，也可用作输出口，也可用作A、B口的口的控制信号控制信号输出或输出或状态信号状态信号输入。输入。43A组组B组组 端口端口A端口端口C的高的高4位位端口端口B端口端口C的低的低4位位448255与系统的连接示意图D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器8255A口口B口口C口口D0D7外外 设设A15A2系系统统总总线线45二、8255工

16、作方式基本输入基本输入/输出方式（方式输出方式（方式0）选通工作方式（方式选通工作方式（方式1）双向传送方式（方式双向传送方式（方式2）（仅）（仅A口）口）46方式控制字及位控字l可以利用软件编程确定可以利用软件编程确定8255的的3个端口工作于个端口工作于何种方式下；何种方式下；47方式控制字与位控字格式l位控字位控字确定确定C口某一位的初始状态，口某一位的初始状态， 或用于设置或用于设置INTE位位(方式方式1,2)。 8255的的C端口可以端口可以按位操作按位操作。当其工作于。当其工作于方式方式0下且作为输出口时，对于那些作为下且作为输出口时，对于那些作为输出的位需要设置初始状态（输出的

17、位需要设置初始状态（1/0）。）。4849工作方式0l8255相当于三个独立的相当于三个独立的8位简单接口。位简单接口。l各端口既可设置为输入口，也可设置为输各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出。出口，但不能同时实现输入及输出。lC端口即可以是一个端口即可以是一个8位的简单接口，也可位的简单接口，也可以分为两个独立的以分为两个独立的4位端口。位端口。50方式0的应用：l用于连接简单外设。用于连接简单外设。l适用于：适用于： 无条件输入输出方式。无条件输入输出方式。输入输出输入输出把把A、B口作为口作为8位数据位数据的输入或输出口，的输入或输出口，51工作方式1l利

18、用一组选通控制信号控制利用一组选通控制信号控制A端口和端口和B端端口的数据输入输出。口的数据输入输出。lA、B口作输入或输出口，口作输入或输出口，C口的部分位口的部分位固定用作固定用作A、B口的选通控制信号。口的选通控制信号。lA口、口、B口在作为口在作为输入输入和和输出输出时的选通信时的选通信号不同。号不同。输入输入输出输出525354注意：55方式1的应用：l主要用于中断控制方式下的输入输出。主要用于中断控制方式下的输入输出。lC口除部分位用作选通信号外，其余位可工作口除部分位用作选通信号外，其余位可工作在方式在方式0下，作为输入或输出线。下，作为输入或输出线。 特别是特别是56工作方式2

19、l双向方式双向方式既是输入口，又是输出口。既是输入口，又是输出口。l类似于类似于A口方式口方式1下输入和输出的组合。下输入和输出的组合。l只有只有A口可工作在方式口可工作在方式2下。下。lINTE1INTE257方式2的应用：l可用于中断控制输入输出方式。可用于中断控制输入输出方式。l当当A口工作于方式口工作于方式2时，时，B口可工作于方口可工作于方式式1（此时（此时C口的剩余位都用作口的剩余位都用作B口选通口选通控制线）；控制线）；B口也可工作于方式口也可工作于方式0（此时（此时C口的剩余位也只能用作方式口的剩余位也只能用作方式0下的输入下的输入输出线）。输出线）。58四、8255芯片的应用

20、芯片与系统的连接芯片与系统的连接芯片的初始化芯片的初始化相应的控制程序相应的控制程序系统板系统板8255 端口地址：端口地址：60H,61H,62H,63H接线：接线：P32759(1)8255A工作方式工作方式0应用举例应用举例某接口设计采用一片某接口设计采用一片8255A实现。其端口实现。其端口A连接并行打印机连接并行打印机,端口端口B连接纸带读入机连接纸带读入机,如下图所示。如下图所示。8255A工作于方式工作于方式0，以查询方式传，以查询方式传送数据。送数据。60根据控制和状态信号在端口根据控制和状态信号在端口C上的分布，端口上的分布，端口C的上半部的上半部为输出，下半部为输入。端口为

21、输出，下半部为输入。端口A输出，端口输出，端口B输入。因此，输入。因此，8255A方式控制字应该为：方式控制字应该为：10000011B=83H 设在系统中设在系统中8255A的端口地址为：端口的端口地址为：端口A：00E0H 端端口口B：00E2H 端口端口C：00E4H 控制口：控制口：00E6H1） 8255A初始化程序段初始化程序段MOV AL，83H ；方式控制字送；方式控制字送ALOUT 0E6H，AL ；方式控制字写入；方式控制字写入8255A控制口控制口 MOV AL，09H ；用置位方式使；用置位方式使PC4=1 OUT 0E6H，AL ；使为高，打印机选通无效；使为高，打印

22、机选通无效 MOV AL，0BH OUT 0E6H，AL ；PC5=1，断开纸带读入机，断开纸带读入机612） 打印机驱动程序段打印机驱动程序段LPST：IN AL，0E4H ； 将端口将端口C各位状态读入各位状态读入AL AND AL，04H ； 通过通过PC2测试测试BUSY状态状态 JNZ LPST ； 结果不为结果不为0，说明忙信号为，说明忙信号为“1”，应等待，应等待 MOV AL，CL OUT 0E0H，AL ;如不忙，则把如不忙，则把CL中字符通过端口中字符通过端口A输出输出 MOV AL，08H OUT 0E6H，AL ； 使使PC4=0，即为低，即为低 INC AL OUT

23、0E6H，AL ； 再使再使PC4=1，形成一个负脉冲，形成一个负脉冲623）纸带读入机驱动程序段）纸带读入机驱动程序段RDST：MOV AL，0AH ； 使使PC5=0，启动纸带读入机，启动纸带读入机 OUT 0E6H，ALRDLP：IN AL，0E4H； 读入端口读入端口C的内容的内容 AND AL，08H JZ RDLP ； 未准备好，则等待未准备好，则等待 IN AL，0E2H； 已准备好，则从端口已准备好，则从端口B输入数据输入数据 MOV CL，AL ； 将输入数据保存到将输入数据保存到CL中中 MOV AL，0BH OUT 0E6H，AL； 使使PC5=1，断开纸带输入机，断开纸

24、带输入机63 8255A工作于方式1应用举例l例例8255A工作于方式工作于方式1，可以支持，可以支持CPU以中断方式和以中断方式和外设进行通信。图是一个使用外设进行通信。图是一个使用8255A的接口电路，其的接口电路，其中字符打印机以中断方式工作。中字符打印机以中断方式工作。 并行接口并行接口8255A打打印印机机PA0PA7PC0PC6数据线数据线STROBEACKPC3接接8259A的的IR364l将8255A端口A置于工作于方式1的输出数据通道，由CPU控制PC0来产生打印机的选通脉冲；l将PC3连到8259A的中断请求信号输入端IR3，其对应的中断类型号为0BH，由于0BH4=002

25、CH，所以应该将中断向量写入0000:002CH开始的4个单元中。l 假设8259A在系统程序中已经完成初始化，又设8255A的四个端口地址为：l 端口A：60H 端口B：61H 端口C：62H 控制口：63Hl 8255A的方式控制字为1010 0000B=A0H。65l主程序：完成对主程序：完成对8255A设置方式控制字和开放中断等一些设置方式控制字和开放中断等一些初始化工作l 假设下面所编制的中断服务子程序入口地址为假设下面所编制的中断服务子程序入口地址为3200：0100H。需要向打印机输出的字符已经存放在输出数据缓冲区需要向打印机输出的字符已经存放在输出数据缓冲区中，且该数据缓冲区的

26、首地址存放在中，且该数据缓冲区的首地址存放在DS段段DATAPTR变量名下。变量名下。l主程序中有关主程序中有关8255A初始化及设置中断矢量程序段如初始化及设置中断矢量程序段如下：下：lMAIN：MOV AL，0A0Hl OUT 63H，AL ；设置设置8255A方式控制字方式控制字l MOV AL，01Hl OUT 63H，AL ；置置PC0=1，使选通无效使选通无效l MOV AX，0l MOV ES，AX ；ES为为0，指向中断向量表，指向中断向量表l 66lMOV AX，0100H ；取中断服务子程序入口地址偏移量取中断服务子程序入口地址偏移量lMOV ES：002CH，AXlMOV

27、 AX，3200H ；取中断服务子程序入口地址段值取中断服务子程序入口地址段值lMOV ES：002EH，AXlMOV AL，0DHlOUT 63H，AL ；置置8255A之之INTEA=1，允许端口允许端口A中断中断lSTI ；8088CPU开放中断开放中断l （后接其它程序）（后接其它程序）67l中断服务子程序：中断服务子程序：输出字符，并产生打印机选通信号。l 中断服务子程序如下：中断服务子程序如下：l PUSH AXl PUSH BXl MOV BX，DATAPTR ；将将DATAPTR处内容取到处内容取到BX中中l MOV AL，BXl OUT 60H，AL ；从从A口送出一字节数据

28、口送出一字节数据l MOV AL，0l OUT 63H，AL ；使使PC0为为0，产生选通信号，产生选通信号l 68lINC ALlOUT 63H，AL ；使使PC0为为 1，撤消选通信号，撤消选通信号l INC BXl MOV DATAPTR，BXlPOP BXlMOV AL，20H ；向向8259A发发EOIlOUT 20H，ALlPOP AXlSTIlIRET ； 中断返回中断返回69串行通信基本概念串行通信： 每个时间单位仅传送一位信息； 每个字符(字节)的各位依次传送； 字符之间的间隔不定。优点： 传输线少，成本低，传输距离远5.65.6串行通信701.串行通信工作方式单工通信单工通信只能由一方发送，例：广播只能由一方发送，例：广播半双工通信半双工通信某一时刻只能由一方发送，例：对讲机某一时刻只能由一方发送，例：对讲机全双工通信全双工通信双方可同时传输，例：电话双方可同时传输，例：电话同步通信同步通信双方对每一位的收发时序完全一致，统一时钟双方对每一位的收发时序完全一致，统一时钟异步通信异步通信收发双方时钟不统一收发双方时钟不统一71