计算机接口与通信第二章3

状态信息经读回命令锁存后，CPU对相应 的计数器执行输入指令可以读回一个字节 的状态信息，格式如下：
D7 D6 D5 RW1 D4 RW0 D3 M2 D2 D1 D0 BCD M1 M0

OUTPUT NULL COUNT



其中：D5～D0位应与写入的方式控制字相 同。 D7：该计数器的OUT端的状态（1为高电 平）。 D6：指明置入CR（计数寄存器）的初值是 否已装入CE（减法计数器）。如果CR值已 装入CE，则该位为0。



COUNT位：“计数值锁存”命令标志位。 该位为0表示由D3D2D1指明的计数器的计 数值分别在对应的OL内锁存。 CPU对相应的计数器执行输入指令不仅能 读入锁存的值，还可对这个锁存器起到 “解锁”的作用。 STATUS (D4) 位：对每个计数器的状态 寄存器读状态，0有效。读回命令还可用于 对计数器状态信息的锁存。



例如，向计数器0置入的控制字节的高4位为 0011，那么以后向CR预置初值时，每次必须写 两条输出指令，如下： MOV DX，TIM MOV AL，INIOL OUT DX，AL MOV AL，INIOH OUT DX，AL 其中INIOL和INIOH分别是要置入计数器0中 计数寄存器CR的低位字节和高位字节的初值。 TIM是计数器0的CR和OL地址。


MOV AL，73H ;01110011b OUT 73H，AL ；将计数器1设置为模式1 MOV AX，MCNT OUT 71H，AL ；对计数器1设置初始值 M(BCD码) MOV AL，AH OUT 71H，AL MOV AL，96H ;10010110b OUT 73H，AL ；将计数器2设置为模式3 MOV AL，NCNT OUT 72H，AL ；对计数器2设置初始值 N(二进制)


§2.5.1 8254可编程计数／定时器 的功能与结构



8254是8253的提高型(Super Set)， 它具备8253的全部功能。凡是用8253的地方都 可用8254代替，而原来的硬件连接和驱动软件都 不必做任何修改。 在Intel815EP芯片组的82801BA中也集成了 8254,它除了工作的最高频率有所不同外，其功 能和编程等均与8253和8254完全一样。 在微机方面， PC／XT机中用的是8253，而PC ／AT及以后的系统中用的是8254。
表2-11 6条读回命令按次序发出的操作
读回命令字
11000010 11100100
命令的功能 锁存计数器0的计 数值和状态信息 锁存计数器l的状态 字节 锁存计数器2、1的 状态字节
依次序操作结果 计数器0的计数值和状 态信息被锁存 计数器l的状态信息字 节被锁存
计数器2的状态字节被锁存， 但计数器1的状态字节已在 上条命令时被锁存，此条 命令不起作用

例如:下列3条指令执行后，将把计数器1的CE内 容锁存入OL： MOV DX，TIM＋3 MOV AL，01000000B OUT DX，AL 若前面初始化时，置计数器1为先读／写低字节后 读／写高字节方式，那么，完成了上述操作之后, 要用下列两条IN指令读入锁存器OL的内容： MOV DX，TIM＋1 IN AL，DX MOV AH，AL IN AL，DX XCHG AH，AL 这时，AX的内容就是发出计数锁存命令瞬间 的计数值。


每N个CLK脉冲，OUT输出重复一次，其中 N一1个CLK周期输出高电平，1个CLK周期 输出低电平。 这种方式相当于一个对CLK信号进行N次分 频的分频器。


上述操作是以GATE输入端加高电平为条件 的。如果GATE端加低电平，则不进行计数 操作。 在计数期间，如果送入新的计数值，而 GATE端一直维持高电平，那么输出端OUT 将不受影响。但在下一个输出周期中，将 按新的计数值进行计数。
1 1 1 1
0 0 0 0 * 1
0 0 0 0
1 1 1 1 * 1
0 0 1 1
0 0 1 1 * *
0 1 0 1
0 1 0 1 * *
计数初值写入计数器0 计数初值写入计数器1 计数初值写入计数器2 向控制寄存器写控制字
读计数器0当前计数值 读计数器1当前计数值 读计数器2当前计数值 无操作 禁止使用 无操作
§2.5.2 8254的操作方式和编程


2.5.2.1 控制字的设置 3个计数器的控制寄存器公用一个I／O 地址，即TIM十3 (A1A0＝11时)。 控制字节的格式为：


对8254的3个控制寄存器设置控制字，需 对相同地址TIM十3执行3条OUT指令才能 完成。假设INIC0、INICl和INIC2分别是 要置入计数器0、1和2的控制字节，设置时 要用下列指令： MOV DX，TIM十3 MOV AL，INIC0 OUT DX，AL MOV AL，INICl OUT DX， AL MOV AL，INIC2 OUT DX，AL




设8254的地址为0070H～0073H，即控 制寄存器端口地址为73H，3个计数器的端 口地址分别为0070H、0071H、 0072H。 将初始值L，M、N分别用标号LCNT、 MCNT和NCNT表示，其中L、 N为二进制 数，并且都小于256，M为BCD码。初始化 程序段： MOV AL，14H ；00010100b OUT 73H，AL ；将计数器0设置为 模式2 MOV AL，LCNT OUT 70H，AL ；对计数器0设置计 数初始值L(二进制)



如果GATE上是上升沿起作用，则GATE上的上升 沿信号使一个依靠上升沿置1的触发器置1，然后 在CLK脉冲上升沿瞬间测试这个触发器状态，测 试后这个触发器立即复位为0。这样就保证了无论 触发信号什么时间出现，总可在CLK的上升沿瞬 间检测到。 最后，初值从CR向CE装入操作和减1计数操作都 发生在CLK脉冲的下降沿瞬间。 初值的最大值为0，等效于二进制计数的2^16或 BCD码计数的10^4。计数值达到0值后，计数操 作没有停止，在方式2和方式3情况下，初值装入 和计数将周期性地进行下去；对于方式0、1、4 和5，计数值将从FFFF(十六进制)或9999(BCD) 继续计数。
6种方式的共同的特点：



当用输出指令设置方式控制字时，对相应 计数器的控制逻辑起立即复位作用，OUT 输出端可立即变为应进入的初始输出状态。 GATE端的输入信号，对方式0和4，是信 号电平起控制作用；对方式1和5，是信号 上升边起触发作用；对方式2和3，信号的 上升边沿和电平都起控制作用。 对GATE信号是否有效则，在CLK脉冲的上 升边瞬间测试。如果GATE端上是电平信号 起作用，则在CLK脉冲上升边测试时， GATE信号此瞬间的电平值就被认定。

作业：按目前的电路设计及编程运行，不 能实现题目要求，无法正常工作。经检查， 是8254芯片设计出错，请找出原因并正确 完成设计。
（3）8254的外部引脚



面向系统总线的信号有： 1.数据总线D7～D0 ：三态输出/输入线。用于将 8254与系统数据总线相连，是8254与CPU接口 数据线，供CPU向8254进行读/写数据、传送命 令和状态信息。 2.片选线CS：输入信号，低电平有效。当CS为 低电平时，CPU选中8254,可以向8254进行读/ 写；当CS为高电平时，CPU未选中8254。CS由 CPU输出的地址码经译码产生。 3.读、写信号RD和WR：输入信号。它们由CPU 发出，用于对8254寄存器进行读/写操作。




控制字节的M2、M1和M0组合指明工作方 式。组合与工作方式的对应关系是： 000 方式0 001 方式l ×10 方式2 ×11 方式3 100 方式4 101 方式5 BCD位为0表示读／写的是二进制代码， 为1表示读／写的是BCD码。
2.5.2.2
8254的工作方式
§2.5 8254可编程定时 ／计数器
பைடு நூலகம்


计算机系统中经常要用到定时信号。 可以用软件和硬件两种方法来获得。
1：用软件方法，一般都是根据所需要的时 间常数来设计一个延迟子程序。 2：用硬件方法，要用到计数器／定时器 (简称T/C)，并令其在简单的软件控制下， 产生准确的时间延迟。 后者最突出的优点：计数时不占用CPU的 时间。


4.地址线A1和A0：它们一般分别接到系统 地址总线的A1和A0上。用于选择8254内 部寄存器，以便对它们进行读/写操作。 8254内部寄存器与地址线A1和A0的关系 如表2-10所示
表2-10 8254内部寄存器与外部端口 的关系
CS RD WR A1 A0
0 0 0 0
0 0 0 0 1 0 操 作 内 容



允许在读回命令字中设置D5和D4位同时为 0。这意味着计数值和状态信息都要读回。 这时，计数值和状态信息都被锁存起来。 计数值的读入和状态字节的读入都用输入 指令，而且I／O地址相同，都是对应的计 数器地址。 区别它们的方法是输入次序：第1次读入的 一定是状态字节；接着的一条或两条输入 指令(取决于置方式字时指定的是一个字节 还是两个字节的读／写)将读入锁存的计数 值。





RLl和RL0指明对CR（计数寄存器）写 和对OL（输出锁存器）读的规则： RLl、RL0＝00 ：命令，将CE(工作计 数器)的内容锁存于OL (将进一步讨论)； RL1、RL0＝01 ：只读(OL)、写(CR) 的低位字节； RL1、RL0＝10 ：只读(OL)、写(CR) 的高位字节； RL1、RL0＝11 ：先读(OL)、写(CR) 的低位字节，后读、写其高位字节。
2.5.2.3 计数瞬时值和状态信息的读取