...什么影响?当GATE=0时,哪几种计数方式会暂停计数?
发布网友
发布时间：2024-02-08 10:48
共2个回答
热心网友
时间：2024-07-25 17:31
微机系统中的定时，可分为两类：一类是计算机本身运行的时间基准――内部定时，因而使计算机每种操作都是按照严格的时间节拍执行的；另一类是外部实现某种功能时，在外设与CPU之间或外设与外设之间的时间配合――外部定时。前者，计算机内部定时，已由CPU硬件结构确定了，有固定的时序关系，无法更改；后者，外部定时，由于外设或被控对象的任务不同，功能各异，无一定模式，因此，往往需要用户自己设定。当然，用户在考虑外设和CPU时，不能脱离计算机的定时要求，即应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，这叫做时序配合。至于在一个过程控制或工艺流程或监测系统中，各个控制环节或控制单元之间的定时关系完全取决于被处理、加工、制造和控制的对象的性质，可以按各自的规律独立地进行设计。由于定时的本质是计数，把若干小片的计时单元累加起来，就获得一段时间，因此，我们把计数作为定时的基础来讨论。目前用于定时／计数的可编程集成电路的芯片种类很多，在IBM PC系列微机中使用Intel 8253系列定时／计数器（记作T／C），下面对其进行介绍。
7.3.1 可编程定时／计数器芯片8253（JAVA动画图说明）
1．外部特性与内部逻辑
（1）8253的特点
①有3个独立的16位计数器；
②每个计数器均可按二进制或者BCD码计数；
③每个计数器的计数速率：8253（2MHZ）、8253－5（5MHZ）、8254（8MHZ）、8254－5（5MHZ）、8254－2（10MHZ）；
④各计数器都有6种不同的工作方式（由程序设定）；
⑤24只管脚，双列直插式，单＋5V电源；
⑥所有输入／输出都与TTL兼容。
其引脚见图7－13。
各引脚的功能定义如下：
数据总线D0～D7：它们为三态输入／输出线，用于将8253与系统数据总线相连，是8253与CPU接口数据线，供CPU向8253读写数据、命令和状态信息。
读信号RD：它为输入信号，低电平有效。它由CPU发出，用于对8253寄存器读操作。
写信号WR：它为输入信号，低电平有效。它由CPU发出，用于对8253寄存器写操作。
地址译码线A1A0：这两根线接到系统地址总线的A1A0上。当CS＝0，8253被选中时，A1A0用于选择8253内部寄存器，以便对它们进行读写操作。8253内部寄存器与地址码A1A0的关系如表7－3所示。
时钟信号CLK：CLK为输入信号。3个计数器，各有一独立的时钟输入信号，分别为CLK0、CLK1、CLK2。时钟信号的作用是在8253定时或计数工作时，每输入一个时钟信号CLK，便使定时或计数值减1。它是计量的基本时钟。
门选通信号GATE：GATE信号为输入信号。3个通道，每一个都有自己的门选通信号，分别为GATE0、GATE1、GATE2。GATE信号的作用是用来禁止、允许或开始计数过程。对8253的6种不同工作方式，GATE信号的控制不同（参见后面的表7－4）。
计数器输出信号OUT：OUT是8253向外输出信号。3个独立通道，每一个都有自己的计数器输出信号，分别为OUT0、OUT1、OUT2。OUT信号的作用是，计数器工作时，当定时或计数值减为0时，即在OUT线上输出OUT信号，用以指示定时或计数已到。这个信号可作为外部定时、计数控制信号引到I／O设备用来启动某种操作（开／关或启／停），也可作为定时、计数已到的状态信号供CPU检测，或作为中断请求信号使用。
（2）内部逻辑结构（JAVA动画图说明）
8253内部有6个模块，其结构框图如图7－14所示。
①数据总线缓冲器：数据总线缓冲器是一个三态双向8位寄存器，用于将8253与系统数据总线D7～D0相连。CPU通过数据总线缓冲器向8253写入数据、命令或从数据总线缓冲器读取数据和状态信息。
数据总线缓冲器有3个基本功能：向8253写入确定8253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。
②读／写逻辑：读／写逻辑由CPU发来的读、写信号和地址信号，选择读出或写入寄存器，并且确定数据传输的方向：是读出还是写入。
③控制字寄存器：控制字寄存器接受CPU送来的控制字。这个控制字用来选择计数器及相应的工作方式。控制字寄存器只能写入，不能读出，其内容将在后面讨论。
④计数器：82533个独立的计数通道，每个通道的内部结构完全相同，如图7－15所示。该图表示计数通道由16位减1计数器、16位计数初值寄存器和16位输出锁存器组成。初始化时，首先是将计数通道装入的计数初值送到计数初值寄存器中保存，然后送到减1计数器。计数器启动后（GATE允许），在时钟脉冲CLK的作用下，进行减1计数，直至计数值减到0，输出OUT信号，计数结束。计数初值寄存器的内容，在计数过程中保持不变。因此，若要了解计数初值，则可从计数初值寄存器直接读出。而如果要想知道计数过程中的当前计数值，则必须将当前锁存后，从输出锁存器读出，不能直接从减1计数器中读出当前值。
2．读写操作及编程命令
CPU对8253芯片的读写操作有以下3种情况：
（1）写操作――芯片初始化
芯片加电后，其工作方式是不确定的，为了正常工作，要对芯片进行初始化。初始化的工作有两点：一是向控制寄存器写入方式控制字，以选择计数器（三个中之一个），确定工作方式（六种方式之一），指定计数器计数初值的长度和装入顺序以及计数值的码制（BCD码或二进制码）；二是向已选定的计数器按方式控制字的要求写入计数初值。
工作方式命令字的格式如下：
①D7D6（SC1SC0）：用于选择计数器。其中：
SC1SC0＝00――选择0号计数器 SC1SC0＝01――选择1号计数器
SC1SC0＝10――选择2号计数器 SC1SC0＝11――非法
②D5D4（RL1RL0）：用来控制计数器读／写的字节数（1或2个字节）及读写高低字节的顺序。其中：
RL1RL0＝00――为一特殊命令（即锁存命令），把由SC1SC0指定的计数器的当前值锁存在锁存寄存器中，以便随时去读取它
RL1RL0＝01――仅读／写一个低字节
RL1RL0＝10――仅读／写一个高字节
RL1RL0＝11――读／写2个字节，先是低字节，后是高字节
③D3～D1（M2～M0）：用来选择计数器的工作方式。其中：
M2M1M0＝000――方式0 M2M1M0＝011――方式3
M2M1M0＝001――方式1 M2M1M0＝100――方式4
M2M1M0＝010――方式2 M2M1M0＝101――方式5
④D0（BCD）：用来指定计数器的码制，是按二进制数还是按二-十进制数计数。其中：
BCD＝0（二进制） BCD＝1（二-十进制）
例如,选择２号计数器,工作在方式2,计数初值为533H(2个字节),采用二进制计数,其程序段为:
TIMER EQU 040H ；0号计数器端口地址
MOV AL，10110100B ；2号计数器的方式控制字
OUT TIMER＋3，AL ；写入控制寄存器
MOV AX，533H ；计数初值
OUT TIMER＋2，AL ；先送低字节到2号计数器
MOV AL，AH ；取高字节
OUT TIMER＋2，AL ；后送高字节到2号计数器
（2）读当前计数值――锁存后读操作
在事件计发器的应用中，需要读出计数过程中的计数值，以便根据这个值作计数判断。为此，8253内部逻辑提供了将当前计数值锁存后读操作功能。具体作法是，先发一条锁存命令（即方式控制字中的RL1RL0＝00），当前计数值锁存到输出锁存器；然后，执行读操作，即可得到锁存器的内容。
例如，要求读出并检查1号计数器的当前计数值是否是全“1”（假定计数值只有低8位），其程序段为：
L：MOV AL， 01000000B ；1号计数器的锁存命令
OUT TIMER＋3，AL ；写入控制寄存器
IN AL， TIMER＋1 ；读1号计数器的当前计数值
CMP AL， 0FFH ；比较
JNE L ；非全“1”，再读
HLT ；是全“1”，暂停
（3）读装入的计数值――直接读操作
8253内部还提供了一种功能，使程序员能在不干扰实际计数过程的情况下，读出装入的计数值，这只需对选定的计数器发现IN指令即可。分两次读，第1次从计数寄存器读出装入计数值的低字节，第2次读出高字节。但要注意的是：为了保证能稳定地读出装入计数值，所选的计数器的工作方式必须能被GATE电平输入禁止或者能禁止时钟输入的外部逻辑所禁止。
3．工作方式及特点
8253芯片的每个计数通道都有6种工作方式可供选用。区分这6种工作方式的主要标志有3点：一是输出波形不同；二是启动计数器的触发方式不同；三是计数过程中门控信号GATE对计数操作的影响不同。现结合各种操作实例，分别讨论不同工作方式的特点及编程方式。例如8253的3个计数器及控制器的端口地址分别是304H、305H、306H和307H。
（1）方式0――计数结束时中断
方式0有如下3个特点：
①当向计数器写完计数值时，开始计数，相应的输出信号OUT就开始变成低电平。当计数器减到零时，OUT立即输出高电平。
②当门控信号GATE为高电平时，计发器工作；当GATE为低电平时，计数器停止工作，其计数值保持不变。
③在计数器工作期间，如果重新写入新的计数值，则计数器将按新写入的计数值重新工作。
方式0的上述工作特点可用如图7－16所示的时序来表示。
（2）方式1――程序可控单稳
方式1为可编程的单稳态工作方式。此方式设定后，输出OUT就变成高电平；写入计数值后，计数器并不立即开始工作，直到门控信号GATE出现之后的一个时钟周期的下降沿，才开始工作，使输出OUT变成低电平。计数值回零后，输出变高，见图7－17中的①。
在计数器工作期间，当GATE又出现一个负脉冲的上升沿时，计数器重新装入原计数初值并重新开始计数，见图7－17中的②。如果工作期间对计数器写入新的计数值，则要等到当前的计数值计满回零且门控信号再次出现上升沿后，才按新写入的计数值开始工作，见图7－17中的③。
程序中把T2设定成仅读／写低8位计数初值，高8位自动补0。
（3）方式2――频率发生器
方式2是一种具有自动装入时间常数的N分频器。其工作特点如下：
①计数器计数期间，输出OUT为高电平，计数器回零后，输出为代电平并自动重新装入原计数值，低电平维持一个时钟周期后，输出又恢复高电平，并重新作减法计数。
②在计数器工作期间，如果向此计数器写入新的计数值，则计数器仍按原计数值计数，直到计数器回零并在输出一个时钟周期的低电平之后，才按新写入的计数值计数。
③门控信号GATE为高电平时允许计数。若在计数期间，门控信号变为低电平，则计数器停止计数，待GATE恢复高电平后，计数器将按原设定的计数值重新开始计数，工作时序如图7－18所示。
（4）方式3――方波频率发生器
工作方式3与工作方式2基本相同，也具有自动装入时间常数的能力，不同之处在于：
①工作在方式3对OUT引脚输出的不是一个时钟周期的低电平，而是占空比为1：1或近似于1：1的方波，当计数初值为公里数时，输出在前一半的计数过程中为高电平，在后一半的计数过程中为低电平。
②当计数初值为奇数时，在前一半加1的计数过程中，输出为高电平，后一半减1的计数过程中为低电平。例如，若计数初值设为5，则在前3个时钟周期中，引脚OUT输出高电平，而在后2个时钟周期中则输出低电平。8253的方式2和方式3都是最为常用的工作方式，工作时序如图7－19所示。
（5）方式4――软件触发
方式4是一种由软件启动的闸门式计数方式，即由写入计数值触发工作。其特点是：
①此方式设定后，输出OUT就开始变成高电平；写完计数值后，计数器开始计数，计数完毕，计数回零结束时，输出变为低电平；低电平维持一个时钟周期后，输出又恢复高电平，但计数器不再计数，输出也一直保持高电平不变。
②门控信号GATE为高电平时，允许计数器工作；为低电平时，计数器停止计数。在其恢复高电平后，计数器又从原设定的计数值开始作减1计数，工作时序如图7－20所示。
③计数工作期间，若向计数器写入新的计数值，则不影响当前的计数状态，仅在当前计数值计完回零时，计数器才接新写入的计数值开始计数，一旦计数完毕，计数器将停止工作。
（6）方式5――硬件触发
方式5的工作特点在于由外部上升沿触发计数器，即：
①在工作方式5下，写入计数初值后，计数器并不立即开始计数，而要由门控信号出现的上升沿启动计数。计数器计数回零后，将在输出一个时钟周期的低电平后恢复高电平。
②在计数过程中（或者计数结束后），如果门控再次出现上升沿，则计数器将从原设定的计数初值重新计数。其他特点基本与方式4相同，工作时序如图7－21所示。
（7）6种工作方式的比较（JAVA动画图说明）
上面分别说明了8253六种方式的工作过程，现在来对比分析这6种方式的特点和彼此之间的差别，以便在应用时，有针对性地加以选择。
①方式0（计数结束中断）和方式1（可控单稳）
这两种方式的输出波形类似，它们的OUT在计数开始变为低电平，在计数过程中保持低电平，计数结束立即变为高电平，此输出作为计数结束的中断请求信号，或作单稳延时，两者均无自动重装能力。它们的不同点主要在于启动计数器的触发信号，方式0由写信号WR的上升沿触发，方式1由门控信号GATE上升沿触发。
②方式2（频率发生器）和方式3（方波发生器）
这两种方式共同的特点是具有自动再加载（装入）能力。即减1至0时初值寄存器的内容又被自动装入减1计数器继续计数，于是OUT可输出连续的波形。输出信号的频率都是（fCLK/初值）。两者的区别在于：方式2在计数过程中输出高电平，而在每当减1至0时输出宽度为1TCLK的负脉冲。方式3是在计数过程中，输出1／2初值×TCLK（若初值为奇数，则是1／2（初值＋1）×TCLK）的高电平，然后输出1／2初值×TCLK（若初值为奇数，则是1／2（初值－1）×TCLK）的低电平，于是，OUT的信号是占空比为1：1的方波（或近似方波）。
③方式4（软件触发延时选通）和方式5（硬件触发延时选通）
这两种方式的OUT输出波形相同，在计数器过程中OUT为高电平，在计数结束后OUT输出一个宽度为1 TCLK的负脉冲，这个脉冲可作为在延时（初值×TCLK）后的选通脉冲。它们无自动重新装入能力。两者的区别是计数启动的触发信号不同，前者由写信号WR启动计数；后者从GATE的上升沿开始计数。
从以上对比分析可知，一般，方式0、1和方式4、5选作计数器用（输出一个电平或一个脉冲），而方式2、3选作定时器用（输出周期脉冲或周期方波）。
<<back top next>>
上翻 下翻
热心网友
时间：2024-07-25 17:37
。积分能换Q币哦：）
...
