8253定时计数器知识点总结

8253定时/计数器知识点总结
1、8253简介
8253是用来测量时间或者脉冲的个数，通过计量一个固定频率的脉冲个数，将时间信息转化为数字信息，供计算机系统使用。

8253有着较好的通用性和灵活性，几乎可以在所有由微处理器组成的系统中使用。

2、性能描述
（1）每个8253芯片有3个独立的16位计数器通道；
（2）每个计数器通道都可以按照二进制或二—十进制计数；
（3）每个计数器的计数速率可以高达2MHz；
（4）每个通道有6种工作方式，可以由程序设定和改变；
（5）所有的输入、输出电平都与TTL兼容。

3、结构组成
结构框图如下
（1）数据总线缓冲器
8253内部实现与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器，用以传送CPU向8253的控制信息、数据信息以及CPU从8253读取的状态信息，包括某一时刻的实时计数值。

（2）读写逻辑控制
控制8253的片选及对内部相关寄存器的读/写操作，它接收CPU发来的址地信号以实现片选、内部通道选择以及对读/写操作进行控制。

（3）控制寄存器
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，不能读出。

（4）计数通道0号、1号、2号
三个独立的、结构相同的计数器/定时器通道，每个通道包含一个16位计数寄存器存放计数初始值，一个16位的减法计数器，一个16位的锁存器。

锁存器在计数器工作的过程中，跟随计数值的变化。

接收到CPU的读计数值命令时，锁存计数值，供CPU读取。

读取完毕之后，输出锁存器又跟随减1计数器变化。

另外，计数器的值为0的状态，还反映在状态锁存器中，可供读取。

4、引脚说明
与CPU 的接口信号：
（1）D0—D7：双向三态数据线,与CPU 相连用以传送数据、控制字以及状态信息。

（2）CS :片选输入信号,低电平有效。

（3）W R RD ,：读/写控制信号,低电平有效。

（4）10,A A ：8253的内部计数器和一个控制寄存器的编码选择信号,其功能如下:
10,A A 与其他控制信号,如CS ，W R RD ,共同实现对8253的寻址，如下图：
8253寻址读写操作逻辑表
与外部设备的接口信号
（1）CLK 0、1、2：时钟脉冲输入端，输入定时脉冲或计数脉冲信号，CLK最高频率可达2MHz。

8253规定CLK输入周期不得小于380ms。

（2）GATE 0、1、2：门控输入端,即计数器的控制输入信号,用来控制计数器的工作或停止。

（3）OUT 0、1、2：计数器输出端,用来产生不同方式工作时的输出波形。

在不同工作方式下，当计数器计数到0时,OUT引脚上必输出响应的信号。

5、工作方式
（1）模式0：计数结束中断方式。

计数器对CLK输入信号进行减法计数,每一个时钟周期计数器减1。

设定该方式后，计数器的输出OUT变低。

设置装入计数值时也使输出OUT变低。

计数减到0时，输出OUT变高，该输出信号可作为中断请求信号使用。

在计数过程中可以改变计数值，若是8位计数，则写入新值后的下一个脉冲按新值计数；若是16位计数，则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。

在计数过程中，可由GATE信号控制暂停。

当GATE＝0时，暂停计数；当GATE＝1时，继续计数.
（2）模式1：可重复出发的单稳态触发器
计数值装入计数器后,要由门控信号GATE上升沿启动计数，计数器的OUT输出低电平。

计数结束时，计数器的OUT输出高电平。

由OUT端得到从GATE上升沿开始，直到计数结束时的负脉冲。

若要再次获得所需宽度的负脉冲，可用GATE上升沿重新触发一次计数器。

若在形成单个负脉冲的过程中改变计数值不会影响正在进行的计数。

新的计数值只有在前面的负脉冲形成后,又出现GATE上升沿才起作用。

若在形成单个负脉冲的过程中又出现GATE上升沿，则当前计数停止，后面的计数以新装入的计数值开始工作，所得到的负脉冲的宽度将包括前面未未计完的部分。

（3）模式2：分频器
计数器装入初值，开始工作后,计数器的输出OUT将连续输出一个时钟周期宽的负脉冲，两负脉冲之间的时钟周期数就是计数器装入的计数初值。

GATE用做控制信号，当其为低电平时，强迫OUT输出高电平。

当其为高时，分频继续进行。

计数周期应包括负脉冲所占的那一个时钟周期，即计数减到1时开始送出负脉冲。

计数过程中，若改变计数值，则不影响当前的计数过程，而在下一次分频时，采用新的计数值。

（4）模式3：方波发生器
这种方式可以从OUT得到对称的方波输出。

当计数值N为偶数时，则前N/2计数过程中，OUT为高，后N/2计数过程中，OUT为低；当计数值N为奇数时，则前(N+1)/2计数过程中，OUT为高，后(N-1)/2计数过程中，OUT为低。

GATE为低电平时，强迫OUT输出高电平；当GATE为高电平时， OUT输出对称方波。

产生方波过程中，若装入新的计数值，则方波的下一个电平将反映新计数值所规定的方波宽度。

（5）模式4：软件触发的选通信号发生器
设置此方式后,输出OUT立即变为高电平。

一旦装入计数值,计数立即开始。

计数结束时，OUT输出一个宽度为一个时钟周期的负脉冲，计数开始时刻不受GATE控制GATE为高电平时，计数才进行， GATE为低电平时，禁止计数
若在计数过程中装入新的计数值，计数器从下一个时钟周期开始以新的计数值进行计数
（6）模式5：硬件出发的选通信号发生器
设置此方式后,OUT输出为高电平。

GATE的上升沿使计数开始。

当计数结束时由输出端OUT送出一宽度为一个时钟周期的负脉冲
在此方式下,GATE电平的高低不影响计数,计数由GATE的上升沿启动
若在计数结束前,又出现GATE上升沿,则计数从头开始
6、控制字含义及功能分析
分析：
（1） BCD=1，为BCD 码格式，BCD=0，为二进制格式。

（2） 013M M M 控制工作模式如下
（3） 01RW RW 读写控制方式如下：
（4）1SC 0SC 选择计数器方式如下：
与系统总线连接 （1）8086最小方式系统总线与8253的连接
图中译码电路根据给定的8253端口地址确定，这里IO M /和A0
均为低电平有效，而且约定采用A2、A1作为8253的内部地址线。

图中给出使用偶地址的情况，当采用奇地
址时，只需要将图中的地址信号A0
换成B H E ,并且将8086总线的
D7～D0换成D15～D8。

（2）8086最大方式系统总线与8253的连接 在8086最大方式总线下，系统
总线与8253连接框图右图所示。

与上图类似，只是将读写信号变成为 址的情况，当采用奇地址时，只需
要将图中的地址信号A0换成BHE ,并且将8086总线的D7～D0换成D15～D8。

（3）IBM PC 机系统总线与8253的连接
在IBM PC 机系统中，采用8088的最大方式，而且由于系统中包含DMA 机构，因此，设计端口和存储器的译码电路时，必须是非DMA 操作模式，即AEN=0，这样，IBM PC 机系统总线与8253连接框图如右图所示。

应该注意，系统的数据总线只有8位，故没有BHE 信号。

（4）PC机中8253连线简图
8、初始化编程
初始化编程包括设置通道控制字和送通道计数初值两个方面，控制字写入8253的控制字寄存器，而初始值则写入相应通道的计数寄存器中。

初始化步骤：
（1）写入通道控制字，规定通道的工作方式
（2）写入计数值，若规定只写低8位，则高8位自动置0，若规定只写高8位，则低8位自动置0。

若为16位计数值则分两次写入，先写低8位，后写高8位。

（3）D0：用于确定计数数制，0，二进制；1，BCD码
两种初始化方式
（1）逐个对计数器进行初始化。

大致程序如下：
MOV AL,36H 计数器0,双字节,
方式3，十六进制计数
OUT 43H,AL 写入控制寄存器MOV AL,0
OUT 40H,AL 写低字节
OUT 40H,AL 写高字节
（2）先写所有计数器的方式字,再装入各计数器的计数值。