8253的内部结构和外部引脚

8253定时/计数器芯片具有三个独立、功能相同的16位减法计数器，可进行二进制或十进制BCD计数或定时操作，有六种工作方式，每个计数器的工作方式及计数常数分别由软件编程设置，计数速度可达2MHz，所有I/O都与TTL兼容。它是24脚、双列直插式芯片，使用单+5V电源供电。

1.8253的内部结构

8253的内部结构如图6-4所示，8253由数据总线缓冲器、读/写控制逻辑电路、3个结构完全相同的计数器（计数器0、1、2）和控制寄存器组成。

图6-4 8253的内部结构

（1）数据总线缓冲器

数据总线缓冲器是8253与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器。CPU用输入/输出指令对8253进行如下读/写操作：

①CPU向8253写方式控制字。

②CPU向8253某计数器写计数初值。

③CPU读8253某计数器的当前计数值。

（2）读/写控制逻辑电路

读/写控制逻辑电路接收CPU送来的读/写信号（）、片选信号（）、端口选择信号（A₁A₀），以决定3个计数器、控制寄存器中哪一个进行操作，并确定数据传送的方向，参见表6-1。

（3）控制寄存器

每个计数器通道都有一个控制寄存器，用来接收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等。控制寄存器只能写入，不能读出，且共用一个控制端口地址。

（4）计数器0～2

8253内部含有3个完全独立的定时/计数器通道，各自可同时按不同的方式工作。每个通道都含有一个8位控制字寄存器CW、一个16位计数初值寄存器CR、一个16位减1计数器CE、一个16位输出锁存器OL，如图6-4所示。

由程序首先写控制字给控制字寄存器，再写计数初值给相应计数器，初值在CR中保存，并送CE中，在GATE门控信号允许或触发下，CE便开始对CLK脉冲进行减1计数，直到计数值被减到0时，计数结束或本周期结束，输出OUT端产生相应波形。输出信号的波形由事先规定的工作方式决定并受控于GATE信号。在减1计数过程中，CE中当前的计数值同时送给输出锁存器OL。因此，若想要知道计数过程中的当前计数值，则必须用指令将当前值锁存，然后从OL中读出，同时又不影响CE的连续计数。注意：不能直接从CE中读出。

2.8253的引脚功能定义

8253引脚图如图6-5所示。

（1）D₇～D₀数据总线

双向三态输入/输出数据线，与系统数据总线相连，供8253与CPU之间传送数据、命令、状态信息用。 （2）片选信号(www.xing528.com)

输入信号，低电平有效。要选中该片8253，必须使有效；只有选中后才能对它进行读/写操作。

（3）RD读信号

输入信号，低电平有效。由CPU发出，用于对8253读操作。

（4）写信号

图6-5 8253引脚图

输入信号，低电平有效。由CPU发出，用于对8253写控制字或写计数初值。

（5）A₁A₀端口地址编码线

3个独立的计数器各有一个端口地址，另外3个控制寄存器共用一个端口地址，所以8253共需4个端口地址。当A₁A₀=11时，为控制字寄存器端口；当A₁A₀=00、01、10时，分别为计数器0、计数器l、计数器2的端口。

只有被地址选中的端口，CPU才能对该端口进行读/写操作。

上述各输入信号（、、、A1A0）的组合决定了CPU对8253的端口地址选择以及对该端口地址的具体读/写操作，见表6-1。

表6-1 8253端口地址及读/写操作

在PC/XT机中，8253的A₁A₀直接与系统地址A₁A₀相连。

（6）CLK₀～CLK₂（时钟）脉冲信号

计数器0、1、2的（时钟）脉冲输入端，它们各自独立。脉冲信号的作用是在8253进行定时或计数工作时，每输入一个CLK脉冲，定时/计数值减l。

（7）GATE₀～GATE₂门控信号

计数器0、l、2的门控信号输入端，它们各自独立，用来禁止、暂停、停止、允许、启动计数的控制，在不同的6种工作方式中，GATE控制作用也不同，详见本书第6.3.5节。

（8）OUT₀～OUT₂计数器输出信号

计数器0、l、2的输出信号端，它们各自独立。当定时或计数值减为0时，在OUT端输出信号，该信号的波形取决于工作方式。该信号可供CPU检测、查询，或作为中断请求信号使用，也可作为控制信号或信号源使用。