可编程定时/计数器 8254
1 8254 基本功能
8254 是 8253 的改进型，基本功能相同，硬件组成、外部引脚、编程特性完全兼容
- 3 个独立的 16 位计数器
- 6 种工作方式
- 读回命令，除了读取当前技术单元内容，还可以读出状态寄存器的内容
2 8254 内部结构和外部引脚
数据总线缓冲器：用于将 8254 与系统数据总线相连。写入 8254 工作模式，向计数器写入计数初值，某计数器读取当前的计数值
读/写逻辑电路：选定制定寄存器，并指定读写操作
| A0 | A1 | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 计数器0 |
| 0 | 1 | 计数器1 |
| 1 | 0 | 计数器2 |
| 1 | 1 | 控制寄存器 |
控制寄存器：决定计数器的工作方式
计数器：拥有 3 个相互独立，结构完全一样的计数器。每个计数器有 3 个引脚：GATEi 门控信号输入端，CLKi 计数脉冲输入端，OUTi 信号输出端
| 部件 | 说明 |
|---|---|
| 计数器初值寄存器 CR | 存放计数初值 |
| 计数器工作单元 CE | 用于进行 -1 操作 |
向计数器初值寄存器写值，会自动传入计数器工作单元，直到减到某值，OUTi 产生信号
3 8254 工作方式
软件启动：GATEi 为高电平
硬件启动：GATEi 有一个上升沿
重复计数：计数完毕后，初值寄存器的值又回存入工作单元
| 工作方式 | 启动方式 | 是否重复计数 | 输出信号 |
|---|---|---|---|
| 0 | 软 | 否 | 结束输出低电平 |
| 1 | 硬 | 否 | 计数输出低，结束输出高 |
| 2 | 软、硬 | 是 | 结束前一个输出低 |
| 3 | 软、硬 | 是 | 输出对称方波 |
| 4 | 软 | 否 | 结束输出 CLK 宽度的低电平 |
| 5 | 硬 | 否 | 结束输出 CLK 宽度的低电平 |
输出不对称方波时，(N+1)/2 个时钟周期输出为高电平，(N-1)/2 个时钟周期输出为低电平，也就是高电平比低电平多一
4 8254 控制字及其状态字
8254 控制字有两个：一个是用来设置工作方式的方式控制字；另一个是用来设置读回命令的读出控制字
方式控制字
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 计数器选择 | 读写格式选择 | 工作方式选择 | 是否使用 BCD | ||||
D5D4 = 0，锁存
D5D4 = 1，只读写低 8 位
D5D4 = 2，只读写高 8 位
D5D4 = 3，先读写低 8 位，再读写高 8 位
十进制（BCD 码）计数值范围为 1 ～ 10000，取最大值时写入 0000H
二进制计数值范围为 0 ～ 65536，取最大值时写入 0000H
读出控制字
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 0 则锁存计数值 | 0 则锁存计数器状态 | 工作方式选择 | 0 | ||
D4 = 0 则会将计数器状态存入状态寄存器
状态字
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| OUT 引脚现行状态 | 计数初值是否装入 | 工作方式选择 | |||||
5 8254 应用
注意
- 每次启动计数，需要两个写操作，第一个写脉冲写入控制字，第二个写脉冲写入计数初值寄存器
- 每个计数器的控制字均送入控制寄存器
- 计数初值 = fCLK / fOUT
举例
8254 的计数器 0 做频率 4 kHz 的方波发生器，8254 的端口地址位 40H ～ 43H， fCLK0 = 12 MHz
;方波发生器所以工作在方式3
;计数初始值=12Mhz/4kHz=3000
;方式控制字00110111B
MOV AL,00110111B
OUT 43H,AL ;写控制字
MOV AX,3000H ;选择的是BCD计数
OUT 40H,AL ;写计数初值低8位
MOV AL,AH ;OUT不允许是H所以要先给L
OUT 40H,AL ;写计数初值高8位
8254 的计数器 2 做 1s 标准时钟，端口地址为 0360H、0362H、0364H、0366H，fCLK0 = 10 MHz
;计数初值=10MHz/1HZ=10 000 000 > 65535
;所以一个计数器不行，要用俩，且能重复计数，做1s标准时钟
;所以计数器2工作在方式2，计数器0工作在方式3
;计数器2计数初值=2000，计数器0计数初值=5000
;计数器2方式控制字10110101B，计数器0方式控制字00110101B
MOV AL,00110111B
OUT 0366H,AL
MOV AX,2000H
MOV 0360H,AL
MOV AL,AH
MOV 0360H,AL
MOV AL,10110101B
OUT 0366,AL
MOV AX,5000H
MOV 0364H,AL
MOV AL,AH
MOV 0364,AL
8254 端口地址为 40H ～ 43H，读出计数器 2 的计数值
MOV AL,1100100B
OUT 43H,AL ;写控制字
IN AL,42H
MOV DL,AL ;读状态
IN AL,42H ;读低8位
MOV AH,AL
IN AL,42H ;读高8位
XCHG AH,AL