《深入x86的内存寻址》I/O 外设硬件开发举例一_硬件开发pit

硬件开发举例一IBM PC/XT系统中8253的计数器是一种 Programmable Interval Timer (PIT) 芯片，改进型号为8254。它使用5v电源，有3个16位的独立计数器，有6种工作方式，已经作为PC标准的外设集成在系统中，即称为系统定时器 System Timer。它支持二进制或十进制 BCD 计数，计数频率为2MHz，改进型可高达10MHz，所有引脚电平和晶体管-晶体管集成电路 Transistor-Transistor Logic (TTL) 兼容。在现代的计算机主板上已经看不到 8254 这样小的芯片了，因集成电路高速发展，像 8253 这样的小集成电路已经统一整合成为计算机主板上桥接芯片中，但它的功能被保持了下来。芯片在计算机系统中主要有几个方面的作用： 计数器0作为系统计时器，用于产生时钟信号，用它完成日时钟计数。CLK 0 输人为 1.1931816MHz 方波，工作于方式3，计数初值为 0，输出信号 OUT 0 接到中断控制器 8259A 的 IRQ0 作为中断请求输入线。OUT 0 输出的方波脉冲分频后频率为 F0=1.1931816/216MHz=18.2Hz。即计数器0中断频率为每秒18.2次，计满1h需要中断次数 18.2*60*60=65520，24h需中断次 1573040次(0x001800BO)，计满后双字复位清0，重新计数。 计数器1作为动态存储器定时刷新控制，CLK 1 接 1.1931816MHz的方波脉冲，工作于方式2，计数初值为18(0012H)，OUTl输出的负脉冲脉宽为 1÷1.1931816MHz=838ns，其周期为18÷1.1931816MHz= 15.08 us，即每隔15.08us产生一个正脉冲，作为DMAC8237A的0通道的请求信号DREQ0，定时地对系统的动态存储器芯片进行一次刷新操作。 计数器2作为蜂鸣器音频发生器，工作在 MODE 3 为系统机箱内的蜂鸣器提供方波音频信号，经过 75477 放大后驱动蜂鸣器，作为机器的报警信号或伴音信号。GATE2接并行通信芯片8255的PB0，用它控制计数器2的计数过程。输出OUT2经过一个与门，这个与门受PB1控制，所以，扬声器由并行通信芯片来控制发声。 另外，通过编程还可对计数器2重新进行初始化，用于乐曲演奏等。由硬件连接电路可以看出，要使8253的片选信号CS有效，应使系统地址总线的A9A8A7A6A5=00010B，由于A4A3A2未参与译码，因此8253的端口基址为0x40，若取A4A3A2=000，则8253计数器0、计数器1、计数器2以及控制寄存器的端口地址分别为0x40、0x41、0x42和0x43。通过系统信息也可以得到此 PIT 设备的端口号为 0x0040 - 0x0043，对应计数器0~2还有控制寄存器，其实这些端口的定义都是传统约定而成的。 芯片的工作脉冲逻辑可以查找 Datasheet 文件，这是介绍其 6 种工作模式，各模式下的 GATE 信号作用如表所示。因为电路连接关系，要使用 MODE 0 要求使用计数器 0 来进行计数；MODE 1 和 MODE 2 等要求使用计数器2。 模式 低电平 低跳变 正跳变 高电平 0 停止计数 ○ 开始计数 1 ○ 初始化计数及 下一个时钟重置输出 ○ 2 停止计数 输出高电平 初始化计数及 重新装入计数器 开始计数 3 停止计数 同上 开始计数 4 停止计数 ○ 开始计数 5 ○ 初始化计数 ○ GATE 信号在各模式下的作用 MODE 0 计数结束中断模式 Interupt on Terminal Count 写入控制字初始化 OUT0 输出低电平，设置好 16-bit 计数初始值后开始计数，直到计数溢出即计满时产生高电平引发中断夜静请求。写入初始计数值低 8-bit 时会打断正在进行的计数，写入高 8-bit 数据时开始计数。 MODE 1 可编程单脉冲模式 Programmable One-Shot 写入计数初始值，然后通过 GATE 输入脉冲的上升沿 Rising Edge 来激发计数，直到计数结束时输出端产生高电平。计数过程中可以通过 GATE 的来重新激发计数而不会影响输出，读取数据也是。因此计数过程中，写入数据是无效的。 MODE 2 分频器模式 Rate Generator 输 入方波与设置值