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1、第第 8 8 章章常用接口技术常用接口技术8.1 8.1 定时控制接口定时控制接口8.2 8.2 并行接口并行接口8.3 8.3 异步串行通信接口异步串行通信接口8.4 8.4 模拟接口模拟接口8.1 8.1 定时控制接口定时控制接口定时控制具有极为重要的作用定时控制具有极为重要的作用微机控制系统中常需要定时中断、定时检测、微机控制系统中常需要定时中断、定时检测、定时扫描等定时扫描等实时操作系统和多任务操作系统中要定时进行实时操作系统和多任务操作系统中要定时进行进程调度进程调度PCPC机的日时钟计时、机的日时钟计时、DRAMDRAM刷新定时和扬声器音刷新定时和扬声器音调控制都采用了定时控制技术
2、调控制都采用了定时控制技术可编程定时器芯片可编程定时器芯片软硬件相结合、方便灵活的定时电路软硬件相结合、方便灵活的定时电路软件延时方法软件延时方法处理器执行延时子程序处理器执行延时子程序8.1.1 8.1.1 定时器定时器8253/82548253/8254定时器（计数器）：由数字电路中的计数电路构成，定时器（计数器）：由数字电路中的计数电路构成，记录输记录输入脉冲的个数入脉冲的个数脉冲信号具有一定随机性，往往脉冲信号具有一定随机性，往往通过脉冲的个通过脉冲的个数可以获知外设的状态变化次数（计数）数可以获知外设的状态变化次数（计数）脉冲信号的周期固定脉冲信号的周期固定(使用高精度晶振产生脉冲使
3、用高精度晶振产生脉冲信号信号)，个数乘以周期就是时间间隔（定时）个数乘以周期就是时间间隔（定时）Intel 8253/8254Intel 8253/8254可编程间隔定时器可编程间隔定时器3 3个独立的个独立的1616位计数器通道位计数器通道每个计数器有每个计数器有6 6种工作方式种工作方式1.1.内部结构和引脚内部结构和引脚与计算机系统总线的接口与计算机系统总线的接口3 3个相互独立的计数器通道个相互独立的计数器通道,结构完全相同结构完全相同计数器计数器0 0计数器计数器1 1计数器计数器2 2每个计数器通道每个计数器通道1616位减法计数器位减法计数器1616位预置寄存器位预置寄存器输出锁
4、存器输出锁存器预置寄存器预置寄存器GATECLKOUT减减1计数器计数器输出锁存器输出锁存器定时器外设引脚定时器外设引脚CLKCLK时钟输入信号时钟输入信号在计数过程中，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（下降沿），计数器的计数值减（下降沿），计数器的计数值减1 1GATEGATE门控输入信号门控输入信号控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种类型制两种类型OUTOUT计数器输出信号计数器输出信号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 0），），OUTOUT引引脚上将产生一个输出信号脚上将产生
5、一个输出信号连接处理器引脚连接处理器引脚l D D7 7D D0 0数据线数据线l A A1 1A A0 0地址线地址线注意，当在注意，当在80868086，IA-32IA-32构架上使用，构架上使用，一般通过系统数据总线一般通过系统数据总线D7D0D7D0传送数据，这时应该使用偶传送数据，这时应该使用偶数地址（数地址（A0=0A0=0）l RDRD*读信号读信号l WRWR*写信号写信号l CSCS*片选信号，假设片选信号，假设A15A3A15A3为为0000 0000 0100 00000 0000 0100 0*0 0计算机计算机 A2 A1 A2 A1CSCS*A A1 1 A A0
6、0I/OI/O地址地址读操作读操作RDRD*写操作写操作WRWR*0 0 00 0 00 0 10 0 10 1 00 1 00 1 10 1 140H40H4 42 2H H(41H)(41H)4 44 4H H(42H)(42H)4 46 6H H(43H)(43H)读计数器读计数器0 0读计数器读计数器1 1读计数器读计数器2 2无操作无操作写计数器写计数器0 0写计数器写计数器1 1写计数器写计数器2 2写控制字写控制字奇数地址有误可编程计数器可编程计数器/定时器功能定时器功能功能体现在两个方面：功能体现在两个方面：一是一是：作为计数器。：作为计数器。即在设置好计数初值后，便开始减即在
7、设置好计数初值后，便开始减1计数，减到计数，减到0时，输时，输出一个信号出一个信号二是二是：作为定时器。：作为定时器。即在设置好定时时间常数后，便开始减一计数，并按定即在设置好定时时间常数后，便开始减一计数，并按定时时间常数不断地输出时钟周期整数倍的定时信号。时时间常数不断地输出时钟周期整数倍的定时信号。两者之间的差别：两者之间的差别：计数器只输出一个信号，除非冲服触发计数器只输出一个信号，除非冲服触发定时器输出连续信号（减到定时器输出连续信号（减到0后，自动回复时间常数初值并重新后，自动回复时间常数初值并重新开始计数）。开始计数）。典型用处典型用处 在多任务的分时系统中作为中断信号实现程序的
8、在多任务的分时系统中作为中断信号实现程序的切换。切换。可往可往I/O设备输出精确的定时信号。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。作为一个可编程的波特率发生器。实现时间延迟。实现时间延迟。基本结构原理基本结构原理原理就是可预置初值的减法计数器。原理就是可预置初值的减法计数器。主要组成包括：主要组成包括：（1）初值寄存器）初值寄存器接收并保存接收并保存CPU送来的初值送来的初值（2）计数寄存器）计数寄存器从初值寄存器接收计数初值从初值寄存器接收计数初值,减法计数器。减法计数器。计数脉冲就是时钟输入信号，在门控信号有效时开始计数。（3）控制寄存器）控制寄存器接收接收CPU的控制信号
9、，选择不同的工作模的控制信号，选择不同的工作模式等式等（4）状态寄存器）状态寄存器保存计数器的状态保存计数器的状态基本原理图如下图基本原理图如下图2.2.工作方式工作方式82538253有有6 6种工作方式，由方式控制字确定种工作方式，由方式控制字确定每种工作方式的过程类似：每种工作方式的过程类似：设定工作方式设定工作方式 设定计数初值设定计数初值 硬件启动硬件启动 计数初值进入减计数初值进入减1 1计数器计数器 每输入一个时钟计数器减每输入一个时钟计数器减1 1的计数过程的计数过程 计数过程结束计数过程结束(1)(1)定时器方式定时器方式0 0：计数结束中断：计数结束中断GATEOUTCLK
10、 031244方式方式0WR设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计计数数结结束束方式方式0 0的波形如图所示的波形如图所示.当控制字写入控制字寄存器后，输出当控制字写入控制字寄存器后，输出OUTOUT就变低，当计数值写就变低，当计数值写入计数器后开始计数，在整个计数过程中，入计数器后开始计数，在整个计数过程中，OUTOUT保持为低，当保持为低，当计数到计数到0 0后，后，OUTOUT变高；变高；GATEGATE的高低电平控制计数过程是否进的高低电平控制计数过程是否进行。行。写控制字写控制字写计数初值写计数初值GATE=1计数计数工作方
11、式工作方式0 0有如下特点：有如下特点：计数器只计一遍，当计数到计数器只计一遍，当计数到0 0时，不重新开始计数保持为时，不重新开始计数保持为高，直到输入一新的计数值，高，直到输入一新的计数值，OUTOUT才变低，开始新的计数；才变低，开始新的计数；计数值是在写计数值命令后经过一个输入脉冲，才装入计计数值是在写计数值命令后经过一个输入脉冲，才装入计数器的，下一个数器的，下一个 脉冲开始计数，因此，如果设置计数器脉冲开始计数，因此，如果设置计数器初值为初值为N N，则输出，则输出OUTOUT在在N N1 1个个 脉冲后才能变高；脉冲后才能变高；在计数过程中，可由在计数过程中，可由GATEGATE
12、信号控制暂停。信号控制暂停。当当GATEGATE0 0时，暂停计数；时，暂停计数；当当GATEGATE1 1时，继续计数；时，继续计数；在计数过程中可以改变计数值，且这种改变是立即有效的，在计数过程中可以改变计数值，且这种改变是立即有效的，分成两种情况：分成两种情况：若是若是8 8位计数，则写入新值后的下一个脉冲按新值计数；位计数，则写入新值后的下一个脉冲按新值计数；若是若是1616位计数，则位计数，则 在写入第一个字节后，停止计数，写入在写入第一个字节后，停止计数，写入第二个字节后的下一个脉冲按新值计数。第二个字节后的下一个脉冲按新值计数。（2 2）定时器方式）定时器方式1 1：可编程单稳脉
13、冲：可编程单稳脉冲设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值硬硬件件启启动动计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计计数数结结束束GATEOUTCLK 031244方式方式1WR方式方式1 1的波形如图所示，的波形如图所示，CPUCPU向向82538253写入控制字后写入控制字后OUTOUT变高，变高，并保持，写入计数值后并不立即计数，只有当外界并保持，写入计数值后并不立即计数，只有当外界GATEGATE信号启信号启动后（一个正脉冲）的下一个脉冲才开始计数，动后（一个正脉冲）的下一个脉冲才开始计数，OUTOUT变低，计变低，计数到数到0 0后，后，OUTOUT才变高，此时再来一
14、个才变高，此时再来一个GATEGATE正脉冲，计数器又正脉冲，计数器又开始重新计数，输出开始重新计数，输出OUTOUT再次变低，再次变低，.因此输出为一负脉冲，脉冲宽度受计数初值控制，由因此输出为一负脉冲，脉冲宽度受计数初值控制，由GATE信号触发。信号触发。特点特点输出输出OUTOUT宽度为计数初值的单脉冲；宽度为计数初值的单脉冲；输出受门控信号输出受门控信号GATEGATE的控制，分三种情况：的控制，分三种情况：计数到0后，再来GATE脉冲，则重新开始计数，OUT变低；在计数过程中来GATE脉冲，则从下一CLK脉冲开始重新计数，OUT保持为低；改变计数值后，只有当GATE脉冲启动后，才按新
15、值计数，否则原计数过程不受影响，仍继续进行，即新值的改变是从下一个GATE开始的。计数值是多次有效的，每来一个计数值是多次有效的，每来一个GATEGATE脉冲，就自动装入脉冲，就自动装入计数值开始从头计数，因此在初始化时，计数值写入一次计数值开始从头计数，因此在初始化时，计数值写入一次即可。即可。（3 3）方式）方式2 2 分频器分频器方式方式2 2的波形如图所示。在这种方式下，的波形如图所示。在这种方式下，CPUCPU输出控制字后，输输出控制字后，输出出OUTOUT就变高，写入计数值后的下一个就变高，写入计数值后的下一个CLKCLK脉冲开始计数，计脉冲开始计数，计数到数到1 1后，输出后，输
16、出OUTOUT变低，经过一个变低，经过一个CLKCLK以后，以后，OUTOUT恢复为高，恢复为高，计数器重新开始计数。因此在这种方式下，只需写入一次计数计数器重新开始计数。因此在这种方式下，只需写入一次计数值，就能连续工作，输出连续相同间隔的负脉冲（前提：值，就能连续工作，输出连续相同间隔的负脉冲（前提：GATEGATE保持为高），即周期性地输出，保持为高），即周期性地输出，特点特点通道可以连续工作；通道可以连续工作；GATEGATE可以控制计数过程，当可以控制计数过程，当GATEGATE为低时暂停计数，恢为低时暂停计数，恢复为高后重新从初值；（注意：该方式与方式复为高后重新从初值；（注意：该方式与方式0 0不同，方不同，方式式0 0是继续计数）是继续计数）重新设置新的计数值即在计数过程中改变计数值，则新的重新设置新的计数值即在计数过程中改变计数值，则新的计数值是下次有效的，同方式计数值是下次有效的，同方式1 1。（4 4）定时器方式）定时器方式3 3：方波发生器：方波发生器03124GATEOUTCLK 4方式方式3031240312403124WR方式方式3 3的波形如图所示，这种
