第9章计数器和定时器电路Intel8253/8254-PIT在控制系统中，常常要求有一些实时时钟以实现定时或延时控制，如定时中断、定时检测、定时扫描等，也往往要求有计数器能对外部事件计数。要实现定时或延时控制，有三种主要方法：软件定时、不可编程的硬件定时、可编程的硬件定时器。软件定时——即让计算机执行一个程序段，这个程序段本身没有具体的执行目的，但由于执行每条指令都需要时间，则执行一个程序段就需要一个固定的时间。通过正确地挑选指令和安排循环次数很容易实现软件定时，但软件定时占用了CPU的时间，降低了CPU的利用率。不可编程的硬件定时可以采用小规模集成电路器件如555，外接定时部件——电阻和电容构成。这样的定时电路简单，而且利用改变电阻和电容，可以使定时在一定的范围内改变。但是，这种定时电路在硬件连接好以后，定时值及定时范围不能由程序(软件)来控制和改变，由此就生产了可编程的定时器电路。可编程定时器电路的定时值及其范围，可以很容易地由软件来确定和改变。所以，功能较强，使用灵活。本章就介绍这种定时器电路。9.1概述9.1.18253-PIT的主要功能9.1.28253-PIT的内部结构2.读/写逻辑这是8253内部操作的控制部分。首先有选片信号CS的控制部分，当CS为高电平(无效)时，数据总线缓冲器处在三态，与系统的数据总线脱开，故不能进行编程，也不能进行读写操作。其次，由这部分选择读写操作的端口(三个计数器及控制字寄存器)，也由这部分控制数据传送的方向，读——数据由8253传向CPU，写——数据由CPU传向8253。3.控制字寄存器在8253的初始化编程时，由CPU写入控制字以决定通道的工作方式。此寄存器只能写入而不能读出。4.计数器0，计数器1，计数器2这是三个计数器/定时器通道，每一个都是由一个16位的可预置值的减法计数器构成。这三个通道的操作是完全独立的。每个通道都是对输入脉冲CLK按二进制或二—十进制，从预置值开始减1计数。当预置值减到零时，从OUT输出端输出一信号。计数器/定时器电路的本质是一个计数器。若计数器对频率精确的时钟脉冲计数，则计数器就可作为定时器。计数频率取决于输入脉冲的频率。在计数过程中，计数器受到门控信号GATE的控制。计数器的输入与输出以及与门控信号之间的关系，取决于工作方式。计数器的初值必须在开始计数之前，由CPU用输出指令预置。在计数过程中，CPU随时可用输入指令读取任一计数器的当前计数值，这一操作对计数没有影响。9.1.38253-PIT的引线GATE：门控信号输入引脚。这是控制计数器工作的一个外部信号。当GATE引脚为低电平(无效)时，通常都是禁止计数器工作；只有当GATE为高电平时，才允许计数器工作。OUT：输出引脚。当计数到“0”时，OUT引线上必然有输出，输出信号的波形取决于工作方式。8253内部端口的选择是由引线A1和A0决定的，它们通常接至地址总线的A1和A0。各个通道的读/写操作的选择，如表9-1所示。9.28253-PIT的控制字所以，需要由这两位来决定是哪一个通道的控制字。因此，对三个通道的编程需要向同一个地址(控制字寄存器地址)写入三个控制字，它们的D7D6位分别指定不同的通道。在控制字中的通道选择与通道计数器的地址是两回事，不能混淆。计数通道的地址是用作CPU向计数器写初值，或者从计数器读取当前的计数值。2.数据读/写格式(D5D4)CPU向计数通道写入初值和读取它们的当前状态时，有几种不同的格式。例如，写数据时，是写入8位数据还是16位数据，若是8位计数，可以令D5D4=01只写低8位，则高8位自动置0；若是16位计数，而低8位为0，则可令D5D4=10，只写入高8位，而低8位就自动为0；在令D5D4=11时，16位计数就先写入低8位，后输入高8位。在读取计数值时，可令D5D4=00，则把写控制字时的计数值锁存，以后再读取。3.工作方式(D3D2D1)8253的每个通道可以有6种不同的工作方式，由这三位决定。每一种方式的特点，随后介绍。4.数制选择(D0)8253的每个通道有两种计数制：二进制和二—十进制，由这位决定。在二进制计数时，写入的初值的范围为0000H～FFFFH，其中0000H是最大值，代表65536；在二—十进制时，写入的初值的范围为0000～9999，其中0000是最大值，代表10000。9.3.1方式0——计完最后一个数时中断其中，LSB=4表示只写低8位计数值为4，最底下一行是计数器中的数值。方式0的主要特点是：(1)计数器只计数一遍。当计数到0时，并不恢复计数初值，不开始重新计数，且输出保持为高。只有在写入另一个计数值时，OUT