6.5 计数器&定时器8253

6.5 计数/定时器

定时信号的获得方式 软件定时方式CPU干预 指令执行时间作间隔 硬件定时方式 不可编程的硬件定时方式方式固定 硬件设定参数 可编程的硬件定时方式程序设定、程序控制 中断

定时/计数作用——可编程计数器/定时器的功能主要体现在计数和定时两方面 —— 基于计数器的减1工作 计数器模式：减到终值时输出一个信号，计数过程结束。 计数器模式： 周期性或非周期性 定时器模式：减到终值时又 自动装入初值，重新作减 1计数，于是输出端会不 定时器模式： 自动 间断地产生为时钟周期整数倍地定时间隔。 周期性在多任务分时系统中作为中断信号实现程序的切换 可以往I/O设备输出精确的定时信号 作为一个可编程的波特率发生器 实现时间延迟 ……

典型计数器/定时器的原理数据 RD WR RESET READY初始值寄存器、 初始值寄存器 控 控制寄存器CLK 时钟 制寄存器分别对应两 制寄存器初始值寄存器个输出端口。 计数输出寄存器和 计数输出寄存器计数器 译码 A0GATE 门脉冲状态寄存器对应两个 状态寄存器 输入端口。由设备来A1CS输入输出的概念都 是从CPU角度而言。计数输出寄存器 状态寄存器OUT往设备去计数器不直接和 计数器 CPU联系。中断请求

工作模式门脉冲控制时钟输入门脉冲到来时时钟有效；门脉冲结束时时钟无效。门脉冲重新启动计数 门脉冲停止计数原来不停计数，当门脉冲到来时计数停止，OUT高电平。单一计数 循环计数计数值 n = 要求定时的时间 时钟脉冲的周期

8253工作原理——8253可编程D7~D0 数据总线 缓冲器 通道0CLK0 GATE0 OUT0计数/定时控制器 具有三个独立的 通道，最高计数RD WR A0 A1 CS读/写 控制电路通道 1CLK1 GATE1 OUT1率为2.6MHz。——8253芯片控制字 寄存器 通道 2 CLK2 GATE2 OUT2有24条引脚， 封装在双列直插 式陶瓷管壳内。

8253的引脚及其功能 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CLK0 OUT0 GATE0 GND 1 24 2 23 3 22 4 21 5 20 6 8253 19 7 18 8 17 9 16 10 15 11 14 12 13 Vcc WR RD CS A1 A0 CLK2 OUT2 GATE2 CLK1 OUT1 GATE1数据总线缓冲器D7 ~ D0¾8位 三态 双向 读/写控制逻辑¾ ¾ ¾ ¾CS：片选信号 低电平有效 RD：读信号 低电平有效 WR：写信号 低电平有效 A1 A0：端口选择信号

原理说明（1）数据总线缓冲器 ——8253与CPU之间的数据接口，由8位双向三态缓冲器构成。 读/写控制电路 ——接收CPU送入的读/写控制信号，并完成对芯片内部各功能部件的控 制功能，是8253的内部控制器。 端口地址分配及功能CS 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 RD 1 1 1 1 0 0 0 0 X 1 WR 0 0 0 0 1 1 1 1 X 1 A1A0 功 能 00 写计数器0 01 写计数器1 10 写计数器2 11 写控制字寄存器 00 读计数器0 01 读计数器1 10 读计数器2 11 无操作 XX 禁止使用 XX 无操作

原理说明（2）每个通道内部有一个16位计数器，可进行二进制或十进制（BCD码）计 数，减计数，最大计数值为0。每个通道内设有一个16位计数值锁存器。 要求计数的次数值应预置到该通道的计数器中，被计数的事件应以脉冲 方式从CLKi端输入，每输入一个时钟脉冲，计数器内容减“1”，当计数值到 “0”，OUTi端将输出，表示计数次数已到。 当某通道作定时器时，由CLKi输入一定频率的时钟脉冲（1~2MHz范 围），根据要求定时的长短确定所需的计数值（定时系数），预置到计数器 中，每输入一个脉冲，计数器内容减“1”，当计数值到“0”，OUTi端将输出， 表示定时时间已到。计数值 n =要求定时的时间 时钟脉冲的周期

8253编程结构控制寄存器(8位) 计数器0数据总线 D7~D0VCC GND CLK0 GATE0计数初值寄存器CR(16 CR 位)RD WRRD WR计数执行部件CE(16 CE 位)OUT0READY输出锁存器OL(16 OL 位)IO/M译码CS A1 A0计数器1 计数器2

控制寄存器D7 SC1 D6 SC0 D5 RW1 D4 RW0 D3 M2 D2 M1 D1 M0 D0 BCDSC1SC0 选择计数器 0 0 计数器0 0 1 计数器1 1 0 计数器2 1 1 无意义 RW1RW0 读写指示 0 0 计数器锁存操作 0 1 只读写低8位字节 1 0 只读写高8位字节 1 1 先读写低8位，后 读写高8位字节计数值格式 1：BCD码格式 0：二进制格式M2M1M0 模式选择 0 0 1 模式0 0 0 1 模式1 x 1 0 模式2 x 1 1 模式3 1 0 0 模式4 1 0 1 模式5

初始化编程先写入控制字，再写入计数初值 写入控制字 即： 指定计数器通道 规定计数器工作方式 规定计数器计数格式 规定写计数器的方式 （如是16位计数，则先低字节，后高字节） 写入计数器初值 初值可以是8位，一次写入 也可以是16位，分二次写入

8253工作模式控制字写入计数器时，所有控制逻辑电路立即复位，输出端OUT进入初始 状态。 初始值写入以后，要经过一个时钟上升沿和一个下降沿，计数执行部件才 开始计数。 通常在时钟脉冲CLK的上升沿时门控信号 GATE被采样。 上升沿 在时钟脉冲的下降沿，计数器减 1计数。 下降沿注意时钟周期是指 8253输入时钟CLK的周期，这是固定的。 时钟周期 输出周期是指 8253输出端OUT的输出波形的周期。 输出周期 输出波形都是在时钟周期的下降沿产生电平变化

8253的工作方式1. 2. 3. 4. 5. 6.方式0 计数结束中断方式 方式1 可编程单脉冲发生器 方式2 速率波发生器（分频器） 方式3 方波发生器 方式4 软件触发选通 方式5 硬件触发选通

8253各工作模式下受门控信号影响的情况工作方式 GATE为低电平或下降沿 GATE为上升沿 GATE为高电平 方式0 方式1 方式2 方式3 方式4 方式5 禁止计数 不受影响 禁止计数 禁止计数 禁止计数 --------从初值开始计数 从初值开始计数 从初值开始计数 从初值开始计数 硬件触发信号 允许计数 不受影响 允许计数 允许计数 允许计数 -----

方式0 计数结束产生中断③ ② ① ④ 计 ⑤ 设 数 设 定 计 值 计 定 计 数 送 数 工 数 过 入 结 作 初 程 计 束 方 值 数 式 器① WR CLK GATE 方式0② ③ 4④⑤4 3 2 1 OUT0