微机原理与接口实验-4.2--定时器-计数器-8253-赖晓铮

1、QQ: 68046508构建一个构建一个“CPU+8253”“CPU+8253”的微型计算机系统，通过的微型计算机系统，通过82538253芯片使芯片使CPUCPU处于定时工作状态，或对外部过程进行计数。编写机器处于定时工作状态，或对外部过程进行计数。编写机器语言程序，实现语言程序，实现82538253芯片的六种工作方式。芯片的六种工作方式。理解可编程定时器理解可编程定时器/ /计数器芯片计数器芯片82538253的基本工作原理。的基本工作原理。掌握掌握82538253芯片实现定时芯片实现定时/ /计数功能的计数功能的工作工作方式及编程方法。方式及编程方法。注：跳出注：跳出“断点断点”后后，C

2、PUCPU进入进入HLTHLT指令指令的的后续下一条指令的取指周期后续下一条指令的取指周期。#CS #RD #WR A1 A0寄存器选择和操作寄存器选择和操作 0 0 1 0 0读读0 0通道锁存器通道锁存器 0 0 1 0 1读读1 1通道锁存器通道锁存器 0 0 1 1 0读读2 2通道锁存器通道锁存器 0 1 0 0 0写写 0 0通道计数寄存器通道计数寄存器 0 1 0 0 1写写1 1通道计数寄存器通道计数寄存器 0 1 0 1 0写写2 2通道计数寄存器通道计数寄存器 0 1 0 1 1写控制字寄存器写控制字寄存器 1 X X X X禁止访问，总线禁止访问，总线D7D0D7D0接口

3、呈现高阻态接口呈现高阻态8253A控制端口功能控制端口功能图图工作方式工作方式门控信号门控信号OUTOUT端输出波形端输出波形计数过程启动方式计数过程启动方式写入新计数初值写入新计数初值方式方式0 0高高N+1N+1个个CLKCLK周期负脉冲周期负脉冲软件触发软件触发立即有效立即有效方式方式1 1上升沿上升沿N N个个CLKCLK周期负脉冲周期负脉冲硬件门控触发硬件门控触发硬件触发有效硬件触发有效方式方式2 2高高1 1个个CLKCLK周期负脉冲周期负脉冲自动重复自动重复下一次计数有效下一次计数有效方式方式3 3高高方波方波/ /矩形波矩形波自动重复自动重复下一次计数有效下一次计数有效方式方式

4、4 4高高1 1个个CLKCLK周期负脉冲周期负脉冲软件触发软件触发立即有效立即有效方式方式5 5上升沿上升沿1 1个个CLKCLK周期负脉冲周期负脉冲硬件门控触发硬件门控触发硬件触发有效硬件触发有效8253A工作方式列表工作方式列表8253A控制字结构控制字结构图图8253A工作方式0（计数结束中断）时序图8253A工作方式1（可编程单脉冲发生器）时序图8253A工作方式2（分频器）时序图1 1） 8253A8253A的六种工作方式测试程序的六种工作方式测试程序00_test05_test00_test05_test存放在实存放在实验验4.24.2项目的子文件夹项目的子文件夹testtest

5、里。例如方式里。例如方式3 3测试程序测试程序03_test03_test，其功能是在其功能是在8253A8253A芯片的芯片的OUT0OUT0输出端产生周期性的方波，周输出端产生周期性的方波，周期宽度是期宽度是N N个个CLKCLK周期（周期（N N是程序设定的计数初始值）。具体是程序设定的计数初始值）。具体代码如代码如后页后页所示所示。2 2） 编译、烧写、自动运行编译、烧写、自动运行上述上述程序程序03_test.asm03_test.asm，观察虚拟示，观察虚拟示波器显示的波器显示的A A端和端和B B端波形端波形。（编译和烧写（编译和烧写asmasm文件的方法参文件的方法参见见“2.

6、6“2.6存储器实验：存储器实验：ROMROM批量导入数据批量导入数据”）3 3） 00test.asm00test.asm是是8253A8253A工作方式工作方式0 0测试程序，与方式测试程序，与方式3 3不同的是，不同的是，方式方式0 0产生的是一次性的上升沿跳变。编译、烧写、自动运产生的是一次性的上升沿跳变。编译、烧写、自动运行行00test00test源程序，观察虚拟示波器显示的波形。源程序，观察虚拟示波器显示的波形。4 4） 编译、烧写和自动运行编译、烧写和自动运行01test01test、04test04test和和05test05test源源程序，程序，观察上述程序运行中的虚拟示

7、波器显示波形，对比观察上述程序运行中的虚拟示波器显示波形，对比8253A8253A的的工作方式工作方式1 1和方式和方式0 0、以及工作方式、以及工作方式4 4和方式和方式5 5的运行结果。的运行结果。汇编助记符汇编助记符注释注释(M地址：机器指令地址：机器指令)SET R1, A6H8253控制寄存器地址控制寄存器地址1010 xxxx写入写入R1A1A0=1100H:0011010001H:10100110OUTA R1, PORT0选择选择8253的控制寄存器的控制寄存器02H:01010110SET R1, 16H控制字控制字：选计数器选计数器0/只读写低只读写低8位数据位数据/方式方

8、式3/二进制二进制03H:0011010004H:00010110OUT R1, PORT0输入控输入控制字制字05H:01010100SET R1, A0H把把0通道计数寄存器地址打入通道计数寄存器地址打入R1A1A0=0006H:0011010007H:10100000OUTA R1, PORT0选择选择8253的的0通道计数寄存器通道计数寄存器08H:01010110SET R1, 04H计数初始值计数初始值N09H:001101000AH:00000100OUT R1, PORT0输入后，开始以输入后，开始以N个个CLK周期做循环方波周期做循环方波0BH:01010100汇编助记符汇编

9、助记符注释注释(M地址：机器指令地址：机器指令)HLT0CH:00000001SET R1, 05H计数初始值计数初始值N（新）（新）0DH:001101000EH:00000101OUT R1, PORT0输入输入N后后，待当前方波结束，再开始新待当前方波结束，再开始新的方波周期的方波周期0FH:01010100HLT10H:00000001请把本实验的微程序版请把本实验的微程序版“CPU+8253”“CPU+8253”电路改成硬布线版和电路改成硬布线版和流水线版流水线版“CPU+8253”“CPU+8253”电路，并且运行本实验步骤所述的六电路，并且运行本实验步骤所述的六种种8253825

10、3芯片工作方式的测试程序。请问上述程序在硬布线或芯片工作方式的测试程序。请问上述程序在硬布线或流水线版本中需要修改么流水线版本中需要修改么? ? 若需要，请修改并测试若需要，请修改并测试。OP码码( I7 I6 I5 I4 )指令助记符指令助记符OP码码( I7 I6 I5 I4 )指令助记符指令助记符0111IRET1111OR/ORI0110MOV1110AND/ANDI0101OUT/OUTA1101ADD/ADDI0100IN1100SUB/SUBI0011SET1011XOR/XORI0010SOP (INC/DEC/NOT/THR)1010SHT (RLC/ LLC/ RRC/ L

11、RC)0001JMP/JMPR/Jx/JxR1001STO/PUSH0000NOP/HLT1000LAD/POP一、系统指令：一、系统指令：汇汇编编语言语言功能功能I7 I6 I5 I4 I3 I2I1 I0NOP;无操作（延时无操作（延时4个个T）00000/0 x/0HLT;停机（断点）停机（断点）00000/0 x/1IRET;中断返中断返回回BP_PCPC；BP_PSWPSW01110/0 x/x汇编语言汇编语言注释注释I7 I6 I5 I4 I3 I2I1 I0MOV RA, RB;(RB)RA0110RARBSET RA, IMM;IMMRA0011RAx/xIMM二、二、寄存器及

12、寄存器及I/O操作操作指令：指令：汇编语言汇编语言功能功能I7 I6 I5 I4 I3 I2I1 I0IN RA, PORTx;(PORTx)RA0100RAPORTxOUT RA, PORTx;(RA)PORTx0101RA0/PORTxOUTA RA, PORTx;(RA)PORTx0101RA1/PORTx汇编语言汇编语言功能功能I7 I6 I5 I4I3 I2I1 I0LAD RA, ADDR;ADDRRA1000RA0/0ADDRPOP RA, RB;RBRA1000RARBSTO RA, ADDR;(RA)ADDR1001RA0/0ADDRPUSH RA, RB;(RA)RB100

13、1RARB三、三、存储器及堆栈操作指令存储器及堆栈操作指令：汇编语言汇编语言功能功能I7 I6 I5 I4I3 I2I1 I0JMP ADDR;ADDRPC00010/00/0ADDRJMPR RB;(RB)PC00010/0RBJC ADDR;IF CF=1, ADDRPC00010/10/0ADDRJCR RB;IF CF=1, (RB)PC00010/1RBJZ ADDR;IF ZF=1, ADDRPC00011/00/0ADDRJZR RB;IF ZF=1, (RB)PC00011/0RBJS ADDR;IF SF=1, ADDRPC00011/10/0ADDRJSR RB;IF SF

14、=1, (RB)PC00011/1RB四、四、跳转系列指跳转系列指令：令：五、五、算术逻辑运算指令算术逻辑运算指令：汇编语言汇编语言功能功能I7 I6 I5 I4I3 I2 I1 I0RLC RA;(RA)右逻辑移位右逻辑移位1010RA0/0LLC RA;(RA)左逻辑移位左逻辑移位1010RA1/0RRC RA;(RA)右循环移位右循环移位1010RA0/1LRC RA;(RA)左循环移位左循环移位1010RA1/1汇编语言汇编语言功能功能I7 I6 I5 I4I3 I2I1 I0INC RA;(RA)1RA0010RA0/0DEC RA;(RA)1RA0010RA0/1NOT RA;#(RA)RA0010RA1/0THR RA;(RA)RA0010RA1/1五、五、算术逻辑运算指令算术逻辑运算指令：汇编语言格式汇编语言格式功能功能I7 I6 I5 I4I3 I2I1 I0ADD RA, RB;(RA) (RB)RA1101RARBADDI RA, IMM; (RA) IMMRA 1101RA0/0IMMSUB RA, RB;(RA)(RB)RA1