1、第8章 计数器/定时器与DMA控制器,8.1 计数器/定时器的工作原理 8.2 可编程计数器/定时器8253 8.3 DMA传送的基本原理 8.4 DMA控制器8237A,8.1 计数器/定时器的工作原理,8.1.1 微机系统中的定时 8.1.2 外部定时方法 软件定时 硬件定时 8.1.3 可编程计数器/定时器的工作原理,8.1.1 微机系统中的定时,微机系统常常需要为处理器和外设提供时间标记，或对外部事件进行计数。 内部定时是计算机本身运行的时间基准或时序关系，计算机每个操作都是按照严格的时间节拍执行的。外部定时是外部设备实现某种功能时，本身所需要的一种时序关系,8.1.2 外部定时方法,
2、软件定时 它是利用CPU内部定时机构，运用软件编程，循环执行一段程序而产生的等待延时。硬件定时 采用可编程通用的定时/计数器或单稳延时电路产生定时或延时,8.1.3 可编程计数器/定时器的工作原理,计数器，即在设置好计数初值后，便开始对外部触发脉冲作减1计数，减为0时，输出一个信号 定时器，即在设置好定时常数后，便对外部时钟信号作减1计数，并按定时常数不断地产生时钟周期整数倍的定时间隔,8.2 可编程计数器/定时器8253,8.2.1 8253内部结构及引脚功能8.2.2 8253的工作方式及特点8.2.3 8253的编程8.2.4 8253的应用举例,8.2.1 8253内部结构及引脚功能,
3、18253的内部结构28253的引脚功能,8253的内部结,8253的引脚功能,表8-1 8253计数器的选择与操作,8.2.2 8253的工作方式及特点,方式0低电平输出（GATE信号上升沿继续计数） 方式1低电平输出（GATE信号上升沿重新计数） 方式2周期性负脉冲输出 方式3周期性方波输出 方式4单次负脉冲输出（软件触发） 方式5单次负脉冲输出（硬件触发）,方式0低电平输出（GATE信号上升沿继续计数）,方式1低电平输出（GATE信号上升沿重新计数）,方式2周期性负脉冲输出,方式3周期性方波输出,方式4单次负脉冲输出（软件触发）,方式5单次负脉冲输出（硬件触发）,8.2.3 8253的编
4、程,设定方式控制字设定计数初值,设定方式控制字,设定计数初值,例8-1 设8253计数器0工作于方式3下，计数初值为6000（十进制格式），试写出其初始化程序。（设8253计数器0，计数器1，计数器2及控制端口地址分别为40H43H。）根据题目要求，8253方式控制字应为00110111，具体程序如下：MOV DX，43H ；设定控制端口MOV AL，37H ；写入控制字OUT DX，ALMOV DX，40H ；设计数器0MOV AL，0 ；写计数初值低字节OUT DX，ALMOV AL，60 ；写计数初值高字节OUT DX，AL,例8-2 假定8253的4个端口地址分别为310H、312H、
5、314H、316H，输入脉冲频率为2MHz，编写出用计数器0输出频率为2kHz方波的初始化程序。分析： 根据题目要求，采用计数器0、工作方式3、二进制计数。 计数初值N=（2106）/（2103）=1000。 方式控制字为00110110B，即36H。,MOV DX，316H MOV AL，36H OUT DX，AL MOV AX，1000 MOV DX，310H OUT DX，AL MOV AL，AH OUT DX，AL,8.2.4 8253的应用举例,例3例4例5例6,例8-3,MOV AL，76H OUT 76H，AL MOV AX，1000 OUT 72H，AL MOV AL，AH O
6、UT 72H，AL MOV AL，36H OUT 76H，AL MOV AX，2000 OUT 70H，AL MOV AL，AH OUT 70H，AL,设系统为8253分配的端口地址为70H76H，其中76H为控制字寄存器端口地址，70H、72H、74H分别为计数器0、1、2的端口地址。若输入脉冲频率为2MHz，编写出用计数器0输出频率为1Hz方波的初始化程序。分析：由于输入时钟频率为2MHz，而输出方波频率为1Hz，计算出计数器初值N=（2106）/1=2106。此数超出16位计数器所能够表示的范围。为了解决这一问题，可先通过计数器1将2MHz的输入脉冲变成2kHz方波，然后用OUT1输出的
7、方波作为计数器0的输入时钟。计数器1的计数初值N=（2106）/（2103）=1000，计数器0的计数初值M=（2103）/1=2103。,例-4,IBM PC/XT系统板上8253的3个计数器的使用。,例8-5,8253的3个计数器串级连接起来，为某A/D子系统提供可调用的启动采样频率信号。,设8253的端口地址为304H，305H，306H，307H。初始值L，N为二进制数，且小于256，M为BCD数，且大于100。 MOV AL，14H OUT 307H，AL MOV AL，L OUT 304H，AL MOV AL， 73H OUT 307H，AL MOV AX，M OUT 305H，A
8、L MOV AL，AH OUT 305H，AL MOV AL，96H OUT 307H，AL MOV AL，N OUT 306H，AL,例8-6,图8-13所示为一自动计数系统。当工件从光源与光敏电阻之间通过时，CLK0端即可接收到一个脉冲信号，由计数器0计数。每当有80个工件通过后，由输出端OUT0输出一个负脉冲作为中断请求信号通知CPU。CPU在处理该中断的中断服务程序中启动计数器1，由OUT1产生2000Hz的方波驱动蜂鸣器发声，提示工件以满80个，5秒后扬声器停止发声。,MOV AL，15HOUT 43H，AL MOV AL，80 OUT 40H，ALSTI LOOP： HLTJMP
9、LOOPMOV AL，01HOUT 80H，ALMOV AL，77HOUT 43H，ALMOV AL，0OUT 41H，ALMOV AL，25OUT 41H，ALCALL D5S MOV AL，0OUT 80H，AL,8.3 DMA传送的基本原理,8.3.1 DMA传送的特点 8.3.2 DAM传送的机制 1周期挪用（Cycle Stealing） 2周期扩展 3CPU停机 8.3.3 DMA传送的模式 1单字节传送模式 2数据块传送模式 3请求传送模式,8.3.1 DMA传送的特点,DMA方式可以实现外部设备与存储器之间的数据高速传输DMA传送主要用于需要高速大批量数据传送的系统中，以提高数
10、据的吞吐量 DMA传送方式的优点是以增加系统硬件的复杂性和成本为代价的 DMA传送虽然脱离CPU的控制，但并不是说DMA传送不需要进行控制和管理,8.3.2 DMA传送的机制,1周期挪用（Cycle Stealing） DMAC在处理器不访问存储器或I/O端口时控制总线 2周期扩展 DMAC在处理器不访问存储器或I/O端口时控制总线 3CPU停机 CPU停机是指在DMA操作期间，CPU交出总线控制权，由DMA控制器接管总线，完成数据传送,8.3.3 DMA传送的模式,单字节传送模式 只能一个字节一个字节地传送（或校验或检索），每传送一个字节DMAC必须重新向CPU申请占用总线。 数据块传送模式
11、 在数据块传送的整个过程中，只要DMA传送一开始，DMAC始终占用总线，直到数据传送结束或校验完毕或检索到“匹配字节”，才把总线控制权还给CPU。请求传送模式 DMAC控制总线以后，每传送完一个字节，都由DMAC检测外设是否有继续传送的要求。,8.4 DMA控制器8237A,8.4.1 8237A的内部结构及引脚功能 8.4.2 8237A的工作过程与工作方式 8.4.3 8237A的编程 8.4.4 8237A的应用举例,8.4.1 8237A的内部结构及引脚功能,8237A的内部结构 8237A的引脚功能 8237A的端口地址,8237A的内部结构,8237A的引脚功能,表8-2 8237
12、A控制器的寄存器口地址,8237A的端口地址,读（,写（,8.4.2 8237A的工作过程与工作方式,18237A的工作过程8237A的工作方式,18237A的工作过程,28237A的工作方式,（1）通道的优先级问题 （2）工作模式 单字节传送模式 数据块传送模式 请求传送模式 级联模式 （3）操作类型 DMA读，用于把数据从存储器中读出，写入外设。 DMA写，用于将数据从外设中读出，写入存储器中。 DMA校验，是一种空操作，并不是真正的DMA传送，只产生时序。地址信号、外设可以利用这样的时序进行校验。,8.4.3 8237A的编程,1方式控制寄存器 2命令寄存器 3状态寄存器 4请求寄存器
13、5屏蔽寄存器 6综合屏蔽寄存器 7软件命令,1方式控制寄存器,2命令寄存器,例8-7 编写初始化命令使PC微机中的8237A-5，按如下要求工作：禁止存储器到存储器传送，正常时序，滞后写入，固定优先级，允许8237A-5工作，DREQ信号高电平有效，DACK信号低电平有效。命令字为00000000B=00H。 将命令写入命令口的程序段为： MOV AL，00H ；命令字 OUT 08H，AL ；写入命令寄存器,3状态寄存器,4请求寄存器,5屏蔽寄存器,6综合屏蔽寄存器,7软件命令,（1）清除高/低触发器（F/L触发器） （2）软件复位命令（主清除命令） （3）清屏蔽寄存器命令,8.4.4 82
14、37A的应用举例,例8 例9 例10 例11,例 8-8,在8088CPU系统板上的DMA控制器8237A中，通过通道1将外设50字节的数据收入首地址为6000H的内存区域，编写初始化程序。MOV AL，04H ；命令字，关闭8237A OUT 08H，AL ；写入命令寄存器中MOV AL，00H OUT 0DH，AL ；总清除，发复位命令 MOV AL，00H OUT 02H，AL MOV AL，60H OUT 02H，AL MOV AL，32H OUT 03H，AL MOV AL，00H OUT 03H，AL MOV AL，55H OUT 0BH，AL ；方式字写入方式寄存器 MOV AL
15、，02H OUT 0FH，AL ；写入综合屏蔽命令字 MOV AL，00H OUT 08H，AL ；命令字写入控制寄存器,例9,用0通道从磁盘输入32KB的数据块，传送到内存08000H开始的区域（增量传送），采用块传送方式，传送完不自动预置，外设的DREQ和DACK均为高电平有效。 设定8237A端口地址为00H0FH，初始化程序如下：,OUT 0DH， AL ；写入总清除命令 MOV AL， 00H OUT 00H， AL ；写入0通道基地址和当前地址寄存器的低8位 MOV AL，80H OUT 00H， AL ；写入0通道基地址和当前地址寄存器的高8位 MOV AL， 00H OUT 0
16、1H， AL ；写入0通道基字节和当前字节寄存器的低8位 MOV AL， 80H OUT 01H， AL ；写入0通道基字节和当前字节寄存器的高8位 MOV AL，84H OUT 0BH，AL ；写入模式控制字（块传送、地址增量、写传送、不自动预置） MOV AL， 00 OUT 0AH，AL ；写入屏蔽寄存器（清除通道0的屏蔽） MOV AL， 0C0H ；写入命令寄存器（DREQ、DACK为高电平有效，固定优先级） OUT 08H，AL,例8-10,用8237A通道0对动态存储器进行刷新，每隔15s刷新一次，利用8253实现15s定时，试编出动态刷新程序。MOV AL，0FFH ；写入通道
17、0计数初值为FFFFH OUT 01H，AL OUT 01H，AL MOV AL，58H ；写入模式控制字（单字节、地址递增、读传送、自动预置） OUT 0BH，AL MOV AL，00H ；写入命令寄存器 OUT 08H，AL OUT 0AH，AL ；写入屏蔽寄存器（清除通道0的屏蔽位） MOV AL，54H ；设8253计数器1为方式2，只访问低位字节 OUT 43H，AL MOV AL，18 ；设计数器1定时周期为15s OUT 41H，AL,例8-11,对IBM PC/XT的8237A进行初始化和测试的程序段加注释说明。,；对8237A进行初始化的程序段MOV AL，04OUT 08H
18、，ALMOV AL，00OUT 0DH，AL MOV DX，0 MOV CX，04MOV AL，0FFH WRITE: OUT DX，AL OUT DX，AL INC DXINC DXLOOP WRITE MOV AL，58H OUT 0BH，ALMOV AL，41H OUT 0BH，AL MOV AL，42H OUT 0BH，ALMOV AL，43H OUT 0BH，ALMOV AL，00H OUT 08H，ALMOV AL，00HOUT 0FH，AL,；对8237A通道13地址寄存器的值进行测试的程序段MOV DX，02 ；取通道1的地址寄存器端口地址 MOV CX，03 READ：IN AL，DX ；读地址低8位 MOV AH，AL IN AL，,DX ；读地址高8位 CMP AX，0FFFFH ；比较读取的值与写入的0FFFFH是否相等 JNZ HHH ；若不等，则转HHH INC DX INC DX LOOP READ ；对3个通道均测试 ；后续处理 HHH：HLT ；测试出错，停机等待,
