《接口与通信》第六章 定时计数技术ok

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1、1第六章 定时/计数技术 华北电力大学 计算机系 2一、问题的提出一、问题的提出定时和计数是最常见和最普遍的问题。定时和计数是最常见和最普遍的问题。1.1.定时定时例如例如 一天一天2424小时的计时小时的计时( (称为日时钟称为日时钟) )。 在监测系统中，对被测点的定时取样。在监测系统中，对被测点的定时取样。 在读键盘时，为去抖，一般延迟一段时间，再读。在读键盘时，为去抖，一般延迟一段时间，再读。 在步进电机速度控制程序中，利用时间间隔来控制在步进电机速度控制程序中，利用时间间隔来控制步进电机的转速。步进电机的转速。2.2.计数计数 例如例如 在生产线上对零件和产品的计数；在生产线上对零件

2、和产品的计数； 对大桥和高速公路上车流量的统计，等等。对大桥和高速公路上车流量的统计，等等。6.1 基本概念3问题问题: 某产品的包装流水线中，一个包装箱能装2424罐饮料。装箱时希望流水线上每通过2424罐饮料，流水线要停4 4秒以等待装箱完毕，然后继续通过下面的罐。43、定时与计数的关系&定时的本质就是计数，只不过这里的“数”的单位是时间单位。&如果把一小片一小片计时单位累加起来，就可获得一段时间。q例如，以秒为单位来计数，计满60秒为1分，计满60分为1小时，计满24小时即为1天。&因此，定时的本质就是计数，我们把计数作为定时的基础来讨论。 5二、定时的方法二、定

3、时的方法 为获得所需要的定时，要求有准确而稳定的时间基准，产生这种时间基准通常采用两种方法-软件定时软件定时和硬件定时硬件定时。1.软件定时软件定时 运用软件编程，循环执行一段程序而产生的等待延时。优点： 不需增加硬设备，只需编制相应的延时程序以备调用。缺点： 增加了CPU的时间开销，延时时间越长，这种等待开销越大，降低了CPU的效率，浪费了CPU的资源。定时精度不高，随系统时钟频率改变,通用性差。62.不可编程的硬件定时 采用分频器、单稳电路或简易定时电路由外接RC电阻、电容电路控制定时时间。优点：不占用CPU的时间，定时时间长，定时准确。缺点：改变定时要改变硬件，所以使用不方便3.可编程的

4、硬件定时 采用可编程的定时/计数器或单稳延时电路产生定时或延时。优点： 不占用CPU的时间，定时时间长，使用灵活。 定时准确，定时时间不受主机频率影响，定时程序具有通用性，故得到广泛应用。 如Intel8253/8254，Zilog的CTC等。7三、微机系统中的定时&微机系统常常需要为处理器和外设提供时间标记，或对外部事件进行计数。&微型系统中的定时分为内部定时内部定时和外部定时外部定时两类。&内部定时：内部定时：计算机本身运行的时间基准或时序关系，由计算机硬件决定，用户无法更改。无法更改。q计算机的每个操作都严格按照时间节拍执行。计算机的每个操作都严格按照时间节拍执行

5、。&外部定时外部定时：外设实现某种功能时，本身所需的时序关系，需要用户根据I/O设备的要求进行安排。q如打印机接口标准就规定了打印机和CPU间传送信息应遵守的工作时序。&时序配合：时序配合：考虑外设与CPU连接时，以计算机的时序关系为依据，来设计外部定时机构，以满足计算机的时序要求。86.2可编程定时/计数器8253一、外部特性与内部逻辑1.性能特点&定时/计数器8253是24脚双列直插式芯片，+5V电源供电。&每个芯片内部有3个独立的计数器，通过编程选择计数器和设置工作方式，计数器既可作计数器用，也可作定时器用，故称定时/计数器，记作T/C。&每个计数

6、器有6种工作方式。&按二进制或BCD码计数。8254是是8253的改进型，的改进型，内部工作方式和外部引脚与内部工作方式和外部引脚与8253完全相同，只是增加了一个读回命令和状态字完全相同，只是增加了一个读回命令和状态字 92.引脚功能定义面向面向CPU的信号线的信号线 数据总线数据总线D0D7：为三态输出：为三态输出/输入线。输入线。用于将用于将8253与系统数据总线相连。与系统数据总线相连。 片选线片选线CS*：为输入信号，低电平有效。：为输入信号，低电平有效。 读信号读信号RD* ：为输入信号，低电平有效。：为输入信号，低电平有效。 写信号写信号WR* ：为输入信号，低电平有效。

7、：为输入信号，低电平有效。 地址线地址线A1A0：接地址总线的：接地址总线的A1A0。面向面向I/O设备的信号线：设备的信号线： 计数器时钟信号计数器时钟信号CLK0-2：CLK为输入信为输入信号。在定时号。在定时/计数时，使计数值减计数时，使计数值减1。 计数器门控选通信号计数器门控选通信号GATE0-2：为输入信：为输入信号。用来禁止、允许或开始计数过程的。号。用来禁止、允许或开始计数过程的。 计数器输出信号计数器输出信号OUT0-2：为输出信号。：为输出信号。当计数值减为终值，在输出线上输出当计数值减为终值，在输出线上输出OUT信号，以表示定时信号，以表示定时/计数已到。计数已到。 10

8、8253/8254 读写操作及端口地址CS RD WR A1A0操 作PC微机01000向计数器0写入“计数初值”40H01001向计数器1写入“计数初值”41H01010向计数器2写入“计数初值”42H01011向控制器寄存器写“方式控制字”43H00100从计数器0读出“当前计数值”40H00101从计数器1读出“当前计数值”41H00110从计数器2读出“当前计数值”42H00111无操作三态 1 禁止三态011 无操作三态113.内部结构D7D0计数器计数器0 0控制命令寄存器计数器计数器1 1计数器计数器2 2内部数据总线数据总线缓冲器读写控制逻辑RDWRA0A1CSCLK0GATE

9、0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2123.内部结构&数据总线缓冲器q是一个三态、双向8位寄存器，用于将8253与系统数据总线D0D7 相连。q向8253写入确定其工作方式的命令；向计数寄存器装入初值；读出计数器的初值或当前值。&读/写逻辑q根据CPU发来的读/写 信号和地址信号选择读出或写入寄存器，并确定数据传输的方向。&控制命令寄存器q它接受CPU送来的控制字选择计数器及工作方式，只能写入，不能读出&计数器：q8253有3个独立的计数器（计数通道）1316位当前计数值锁存器位当前计数值锁存器16位减位减1计数器计数器16位计数初值寄

10、存器位计数初值寄存器锁存后读出当前值锁存后读出当前值LSBMSB&CLKGATE装入装入/读出初值读出初值LSBOUT计数初值存于计数初值存于计数初值寄存器计数初值寄存器；计数过程中，计数过程中，减减1计数器计数器的值不断递减，而计数初值寄存器中的的值不断递减，而计数初值寄存器中的初值初值不变。不变。当前计数值锁存器当前计数值锁存器用于写入锁存命令时，锁定当前计数值用于写入锁存命令时，锁定当前计数值计数器内部逻辑14计数器的3个引脚&CLK时钟输入信号时钟输入信号q在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（下降下降沿沿），计数器的计数值

11、减），计数器的计数值减1&GATE门控输入信号门控输入信号q控制计数器工作，可分成控制计数器工作，可分成电平控制电平控制和和上升沿上升沿控制两种控制两种类型类型&OUT计数器输出信号计数器输出信号q当一次计数过程结束（计数值减为当一次计数过程结束（计数值减为0），），OUT引脚上引脚上将产生一个输出信号将产生一个输出信号15二、 计数初值：决定定时长短&8253是减是减1计数器，计数初值送计数初值寄存器，计数器，计数初值送计数初值寄存器，&在门控信号在门控信号GATE下，由下，由CLK对减对减1计数器进行减计数器进行减1计数计数&计数初值减为计数初值减为