8253的工作方式.docx

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8253的工作方式

8253的工作方式

1.方式O计数结束产生中断

8253用作计数器时一般工作在方式O。

所谓计数结束产生中

断，是指在计数值减到O时，输出端（OUT产生的输出信号可作为中断申请信号，要求CPU进行相应的处理。

方式0有如下特点：

1当控制字写进控制字寄存器确定了方式0时，计数器的

输出（OUT端口）保持低电平，一直保持到计数值减到Oo

2计数初值装入计数器之后，在门控GATEf言号为高电平时

计数器开始减1计数。

当计数器减到0时输出端OUT才由低变高，此高电平输出一直保持到该计数器装入新的计数值或再次写入方式0控制字为止。

若要使用中断，可以计数到0

的输出信号向CPU发出中断请求，申请中断。

3GATE⅛计数控制门，方式0的计数过程可由GATE控制暂停，即GATE=I时，允许计数；GATE=C时，停止计数。

GATE信号的变化不影响输出OUT端口的状态。

4计数过程中，可重新装入计数初值。

如果在计数过程中，重新写入某一计数初值，则在写完新计数值后，计数器将从该值重新开始作减1计数。

2.方式1可编程的单拍负脉冲可编程的单拍负脉冲又称为单稳态输出方式，简称单稳定时。

方式1的特点是：

1CPU写入控制字后，计数器输出OUT端为高电平作为起始

电平，在写入计数值后计数器并不开始计数（不管此时GATE是高电平还是低电平），而要由外部门控GATE脉冲上升沿

启动，并在上升沿之后的下一个CLK输入脉冲的下降沿开始计数。

2GATE上升沿启动计数的同时，使输出OUT变低，每来一

个计数脉冲，计数器作减一计数，直到计数减为0时，OUT

输出端再变为高电平。

OUT端输出的单拍负脉冲的宽度为计数初值乘以CLK端脉冲周期。

设计数初值为N则单拍脉冲宽度为N个CLK时钟脉冲周期。

3如果在计数器未减到0时，GATE又来一触发脉冲，则由下一个时钟脉冲开始，计数器将从初始值重新作减1计数。

当减至0时，输出端又变为高电平。

这样，使输出脉冲宽度延长。

3.方式2分频脉冲发生器

方式2是一种具有自动予置计数初值N的脉冲发生器。

从OUT端可以输出连续脉冲信号，脉冲宽度等于时钟脉冲周期，而

计数初值N决定了输出端两个负脉冲之间的宽度即输出脉冲周期。

方式2也叫N分频器，因为输出脉冲为输入脉冲的N分频，即出现N个输入脉冲才输出一个脉冲。

方式2有如下

特点：

1N分频计数器，这种方式是输出对输入脉冲按计数器计数初值N分频后的连续脉冲。

2当CPU写入控制字后OUT端输出为高电平作为起始电平，

在写入计数值N后将立即自动开始对输入脉冲CLK计数，输出端仍一直为高；当计数器减到1时，输出变低，计数器减到0时又变为高，计数器重新按已写入的计数值N继续计

数，周而复始，在OUT端输出一个N分频脉冲，其正脉搏冲宽度为（N-1）个输入脉冲时钟周期（是N个CLK时钟脉冲周期之和），而负脉冲输出宽度（持续时间）是一个CLK脉

冲周期。

3GATE用于控制计数，GATE=I允许计数；GATE=O停止计数。

因此，可以用GATE来使计数器同步。

4在方式2下，不但高电平的门控信号有效，上升跳变的门信号也是有效的。

4.方式3分频方波发生器方式3的特点是：

1方式3常用于波特率发生器。

方式3和方式2类似。

但输出为方波或近似方波的矩形波。

2写入方式3控制字后输出为高电平。

写入计数值后计数

器自动开始对输入CLK脉冲计数，输出OUT仍保持为高；在

计数完成一半时，输出OUT变为低电平，直到计数器全部完

成，输出OUT又变为高电平，并重复上述计数过程。

3若计数值N为偶数时，OUT方波的占空比为1:

1;若N为奇数，其占空比为：

（N+1）/2：

（N-1）/2[即输出分频波高电平宽度为（N+1）/2CLK周期，低电平周期为（N-1）/2CLK周期]。

5.方式4软件触发选通脉冲发生器

方式4是类似于方式0的工作方式，计数器是靠置入新的计数初值这个软件操作来触发计数器工作的，故称为软件触发。

方式4有如下特点:

1方式4是靠写入计数值来进行软件触发的“一次性有

效”的选通脉冲发生器。

写入控制字后输出端OUT变为高，

并一直保持。

在写入计数初值之后开始计数，当计数到0时输出端OUT变为低，维持一个CLK周期后又恢复为高，并一直保持为高，直到再次写入计数来进行“软件触发”才能再次开始。

2若GATE=I允许计数；GATE=O停止计数。

3方式4的负脉冲输出常作为选通脉冲。

6.方式5硬件触发选通脉冲发生器

方式5有如下特点：

1方式5类似于方式4，所不同的是GATE端输入信号的作用不同。

方式5是硬件触发，是在外部硬件发出门控信号后才发生的。

2方式5是靠门控脉冲GATE的上升沿来进行触发的选通脉

冲发生器。

写入控制字后输出端OUT为高，这是初始电平；

写入计数值后计数器并不开始计数，而要由门控脉冲GATE

上升沿触发后才开始计数，计数到0输出由高变低，一个CLK时钟周期后又恢复为高，并一直保持，直到下次门控脉冲触

发再次开始计数。

3在此方式中，计数器可重新触发，在任何时候，当GATE

信号的上升沿到来，将把计数初值重新送入计数器，然后开始计数过程。

8253的控制字

1：

BCD计数

0：

2进制计敢「OoOL方式0001：

方式1

」X10：

方式2IXII：

方式J100：

方式4计数器锁存，ftCPU读101：

方式3只读/写计数器低字节只读/写计数器高寧节

先读/写计数辭低字节，后读f写高字节

SCi,SCo――计数通道选择位。

由于8253内部3个计数通道各有一个8位的控制字寄存器，而这三个控制字寄存器共用同一个控制端口地址，所以控制字中设置SCi，SCo这两

位来确定CPU当前发出的控制字是写入哪个计数通道的控制字寄存器中。

具体选择如图.

RLi，RLo――读/写操作方式位。

这两位用来确定对选中的

计数通道进行读/写操作方式。

当CPU对8253进行16位读/写操作时，可以只读/写高8位或只读/写低8位，也可以读/写16位。

读/写16位时，先读/写低8位，后读/写高8位，具体是哪种操作方式由RLi，RLo这两位的编码确定。

由于

8253的数据线只有（D7〜Do）,一次只能传送8位数据，故传送16位数据时，要分两次进行。

M2,M1,Mo――工作方式择位。

8253的每个计数通道有6

种不同的工作方式，即方式O到方式5,M2M1M0这三类就

是用来选择具体的工作方式，具体选择如图。

BCD――计数方式选择位。

8253的每个计数通道有两种计数方式按二进制计数或按十进制（BCD码）计数。

BCD位

用来具体确定采用哪种计数方式。

例：

若选择计数器1，工作在方式3，计数初值为588H（2个字节）采用二进制计数，则其控制字为：

01110110=76H，

设控制口地址为043H，则将该控制字写入控制字寄存器的指令如下：

MoVAL，076H

OUT043H，AL

•8253的初始化编程内容：

一是首先向控制寄存器写入控制字，以选定计数通道（三个中之一），规定该计数的工作方式和计数方式以及计数初值的长度和装入顺序（初值写入

方式）；二是向已选定的计数器按控制字的要求写入计数

初值。

8253初始化的要求：

（1）对每个计数器，控制字必须写在计数值之前。

这是因为计数器的读/写格式由它的控制字决定。

（2）计数值必须按控制字所规定的格式写入。

若控制字规定只写8位，只需写入一次（8位）计数值即可（规定写低

8位则高8位自动置0,规定写高8位则低8位自动置0）;规定写16位时必须写两次，先写低8位，后写高8位。

当初值为0时，也要分两写入，因在二进制计数时，“0”表示

65336,在BCD码计数时“0”表示10000=104。

（3）对所有方式计数器都可以在计数过程中或计数结束后改变计数值，重写计数值也必须遵守控制字所规定的格式，并且不会改变当前计数器的工作方式。

（4）计数值不能直接写到减1计数器中，而只能写入计数

值寄存器中，并由写操作之后的下一个CLK脉冲将计数

值寄存器的内容装入减1计数器开始计数。

（5）初始化编程必须明确各个计数器的控制字和计数值不

是写到同一个地址单元。

各个计数器的控制字各自独立确定，但它们都写入同一个端口地址（控制字寄存器）中，各个计数器的计数值则根据需要独立确定并写入各自计数器

的相应寄存器中。

例1:

设8086系统中8253的三个计数器的端口地址为060H，062H和064H,控制口地址为066H,要求计数器0为方式1，按BCD计数；计数初值为1800D计数器1为方式0,按二进制计数；计数初值为1234H,计数器2为方式3,按二进制计数；当计数初值为065H时，试分别写出计数器0，1,2的初始化程序。

计数器0的初始化:

计数O的控制字：

00100011B=23H

MoVAL23H;计数器O的控制字

OUTO66H,AL;控制字写入8253的控制器

MOVAL18H;取计数初值的高8位，低8位OO可不送

OUTO6OHAL;计数初值送计数器O端口计数器1和初始化：

计数器1的控制字：

O111OOOOB=7OH

MOVAL7OH;计数器的控制字：

方式O,送高8位和低8位，二进制计数

OUTO66HAL;控制字写入8253的控制器

MOVALO34H;取计数初值的低8位

OUTO62HAL;计数初值的低8位，写入计数器1端口

MOVAL12H;取计数初值的高8位

OUTO62HAL;计数初值的高8位写入计数器1端口计数器2的初始化：

计数器2的控制字：

1OO1O11OB=96H

MOVAL96H;计数器2的控制字96H:

方式3,只送低8位，二进制计数

OUTO66HAL;控制字写入8253的控制口

MOVALO56H;计数初值的低8位

OUTO64HAL;计数初值的低8位写入计数器2的端口例2:

要求读出计数器2的当前计数值，并检查是否为全

8253在读取计数器的当前计数值时，必须分两步进行。

首

先发一锁存命令（即控制字中RLIRLo=00,将当前计数值锁存到输出锁存器中。

第二步执行读操作，即用IN指令将

锁存器中内容读入CPU

假设计数初值只有低8位，设其程序段如下（控制口地址为

066H,计数器2的口地址为064H）:

KEEPMoVAL80H;计数器2的锁存命令

OUT066HAL;锁存命令写入控制寄存器

INAL，064H;读输出锁存器中的当前计数值（从计数器2

端口读）

CMPAL0FFH;比较当前计数值是否为全“1”

JMEKEEP;非全“1”继续读

HLT;为全“1”暂停

•8253的应用举例

例1:

将8253的计数器1作为5ms定时器，设输入时钟频率为200kHz，试编写8253的初始化程序。

（1）计数初值N计算

已知输入时钟CLK频率为200kHz，则时钟周期为

T=1∕f=1∕200kHz=5μS，于是计数初值N为：

N=5ms∕T=5ms∕5μS=Iooo。

（2）确定控制字

按题意选计数器1,按BCD码计数，工作于方式0,由于计数初值N=1000,控制字D5D4应为11,于是8253的控制字为:

01110001B=71H

（3）选择8253各端口地址

设计数器1的端口地址为

3F82H,控制口地址为3F86Ho

（4）初始化程序如下

MOVAL

，71H;控制字

MOVDX

3F68H;控制口地址

OUTDX

AL;控制字送8253控制寄存器

MOVDX

3F82H;计数器1端口地址

MOVAL

00;将计数初值N=1000的低8

位写入计数器1

OUTDX

AL

MOVAL

10;将N的高8位写入计数器

1

OUTDX，AL

例2:

以8086为CPU的某微机系统中使用了一块8253芯片，其通道端口地址为308H,30AH，30CH控制口地址为30EH,

3个通道使用同一输入时钟，频率为2MHz要求完成如下功

能：

利用计数器O采用硬件触发，输出宽度等于时钟周期的单脉冲，定时常数为36H;

利用计数器1输出频率为2kHz的对称方波；利用计数器2产生宽度为O.6ms的单脉冲，试设计该定时系统硬件电路和初始化程序。

（1）硬件电路设计

硬件电路设计主要是地址译码电路设计及时8253与CPU间

的连接。

根据给定的端口地址可知，地址总线低位部分的

A〜A分别为：

AAF11,A〜A=0000,AAA=IOO〜111,AO=O,由它们经译码器译码产生8253的片选信号，8253的数

据线D〜D）必须与系统数据总线的低8位相连，8253的端口的选择信号A1AO应连系统地址的A2A1。

根据上述要求，译码器应选3-8译码器74LS138。

该译码器有3个代码输入端（GB,A）,输入3位代码决定译码信号从丫。

〜丫7中哪一个输出，本例中显然应以丫2输出。

（2）初始化编程

根据题意要求，对3个通道的工作方式，计数初值确定如下：

由CLK〜CLK=2MHz可得，时钟周期T=1∕f=1∕2MHz=O.5μS。

选计数器O:

选择方式5,门控信号GATE应接一正跳变信号，OUT端当计数为O时产生一个宽度等于时钟周期的单脉冲。

计数系数为36，用BCD计数。

所以，计数器O的控制字应

为00011011B=1BH

选计数器1:

选择方式3,GATE按+5V,CLK1=2MHZ俞出方波频率为2kHz，所以，计数常数Nι=2MHz∕2kHz=1000,采用BCD计数，于是计数器1的控制字为：

01110111B=77H

选计数器2:

选择方式1，以构成一个单稳态电路，输出脉

冲宽度由计数常数N2决定，计数常数

N2=600μs/0.5μs=1200，采用BCD计数，于是计数器2的控制字为：

10110011B=B3H

根据以上分析可得3个计数通道的初始化程序如下。

计数通道0的初始化程序：

MoVDX,30EH;8253的控制口地址

MoVAL,1BH;计数通道0的控制字，低8位，方式5,BCD计数

OUTDX,AL;控制字写入控制口

MOVDX,308H;计数器0的端口地址

MOVAL,036H;计数初值的低8位

OUTDX,AL;低字节写入计数器0端口

计数通道1的初始化程序：

MOVDX,30EH;8253的控制口地址

MOVAL,77H;计数通道1的控制字，先写低字

节，后写高字节，方式3,BCD计数

OUTDX

，AL;控制字写入控制口

MOVDX

，30AH;计数通道1的端口地址

MOVAL

，00H;计数初值的低字节

OUTDX

，AL;低字节写入计数通道1

MOVAL

，10D;计数初值的高字节

OUTDX

，AL;高字节写入计数通道1

计数通道2的初始化程序

MOVDX

，30EH;8253的控制口地址

MOV

AL，B3H;计数通道2的控制字，先写低字

节，后写高字节，

方式1，BCD计数

OUTDX

，AL;控制字写入控制口

MOVDX

，30CH;计数通道的端口地址

MOVAL

，00H;计数初值的低字节

OUTDX

，AL;低字节写入计数通道

MOVAL

，12D;计数初值的高字节

OUTDX

，AL;高字节写入计数通道2

计数通道2初始化程序：

MOVAL

，B0H;计数通道2的控制字

OUT05FH

，AL;控制字写入控制器

MOVAL

，068H;计数初值的低8位

AL;计数初值的低8位写入计数通

OUT05DH

道2