Программируемый таймер КР580ВИ53 (ПТ)

Отечественный аналог Intel i8253

С помощью ПТ процессор может формировать временные интервалы произвольной длительности, производить синхронизацию внешних устройств, организовывать счетчики событий, вести счет текущего времени и т. д.

Программируемый таймер КР580ВИ53 содержит три независимых счетчика с максимальной частотой счета 2 МГц. Каждый из трех счетчиков может быть запрограммирован на различные режимы работы и счета (двоичный или двоично-десятичный).

Таймер КР580ВИ53 может работать как:

· программируемый тактовый генератор;

· счетчик событий;

· бинарный перемножитель;

· цифровой одновибратор (Принцип работы основан на включении триггера входным сигналом и отключении через временной интервал, определяемый коэффициентом пересчета счетчика, позволяет получить импульс любой длительности);

· часы реального времени.

Внешний вид:

Структурная схема:

 

Блок " Логика чтения-записи " управляет обменом данными между тремя счетчиками и шиной данных, определяет, к какому из трех независимых каналов обращается процессор.

Регистр режима позволяет программно настроить любой из трех счетчиков на желаемый режим работы.

D0…D7 - Двунаправленная шина данных

/WR - Write. Запись. По низкому уровню на этом входе микропроцессор записывает данные в ПТ

/RD - Read. Чтение. Низкий уровень на этом входе информирует ПТ, что процессор хочет прочитать состояние счетчика

/CS - Chip Select. Выбор микросхемы. Низкий уровень инициирует обмен между процессором и ПТ. Не оказывает воздействия на работу счетчиков таймера

A0, A1 - Адресные входы. Позволяют выбрать один из трех счетчиков для операции чтения/записи состояния счетчиков

CLK0...CLK2 - Тактовые входы каждого из трех счетчиков

GATE0…GATE2 - Входы разрешения счетчиков. Логическая единица означает разрешение счета

OUT0…OUT2 - Выходы счетчиков

Каждый канал включает в себя 16-разрядный счетчик, регистр режима, схему управления и схему синхронизации.

В состав счетчика входят регистр хранения, буферный регистр и собственно счетчик. Регистр хранения содержит значение константы счета.. В начале цикла работы канала константа счета из регистра хранения переписывается в счетчик, и затем по тактовым импульсам на входе CLK происходит декрементация (вычитание 1) содержимого счетчика. Содержимое счетчика в любой момент времени может быть переписано в буферный регистр и прочитано процессором. В регистр режима записывается управляющее слово, определяющее режим работы канала. Схема управления синхронизирует работу отдельных схем в соответствии с запрограммированным режимом работы и работу канала с работой процессора. Схема синхронизации формирует серию внутренних импульсов с длительностью, определяемой внутренними времязадающими цепями, и периодом, равным периоду внешних тактовых импульсов.

 

Доступ к каналам ввода/вывода и регистру управляющего слова:

A1	A0	/RD	/WR	/CS
					Записать счетчик 0
					Записать счетчик 1
					Записать счетчик 2
					Загрузить режим работы
					Читать счетчик 0
					Читать счетчик 1
					Читать счетчик 2
					Нет операции, шина данных в Z состоянии
X	Х	Х	Х		Микросхема не выбрана, шина данных в Z состоянии

 

Режимы работы

Каналы таймера полностью независимы друг от друга - каждый может иметь свой режим работы. Счетчик в каждом канале представляет собой 16-разрядный счетчик с предустановкой, работающий на вычитание в двоичном или двоично-десятичном коде.

Таким образом, максимальное число при счете - 216 (при работе в двоичном коде) или 104 (при работе в двоично-десятичном коде) - получается при загрузке всех нулей в счетчик канала.

 

Режимы работы ПТ задаются процессором для каждого канала при начальной установке. Сначала задается режим работы, записью 1 по адресам A0=1, A1=1, затем число для счетчика (один или два байта в зависимости от управляющего слова для данного канала).

Формат управляющего слова:

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Выбор канала 00 - канал 0 01 - канал 1 10 - канал 2	Число байтов для загрузки счетчика 00 - чтение на лету 01 - чтение/запись младшего байта 10 - чтение/запись старшего байта 11 - чтение/запись слова	Режим работы канала 000 - режим 0 001 - режим 1 010 - режим 2 011 - режим 3 100 - режим 4 101 - режим 5	1 = двоично-десятичный счет 0 = двоичный счет

Порядок программирования ПТ произвольный, т. е. можно сначала запрограммировать режимы работы всех каналов, а затем загрузить счетчики. Счетчик канала должен быть обязательно загружен именно тем количеством байтов, которое было запрограммировано в управляющем слове (значения разрядов D5 и D4). При загрузке содержимого счетчика двухбайтовым числом первым записывается младший байт, затем старший.

Режим 0 - выдача сигнала прерывания по конечному числу. При работе в этом режиме на выходе канала появляется уровень "0" сразу же после установления режима работы. После загрузки числа в счетчик канала выход остается в "0" и счетчик начинает считать, если на входе разрешения установлен уровень "1". После того как достигается конечное число, на выходе устанавливается уровень "1" и остается до тех пор, пока канал не будет перезагружен режимом работы или новым числом.

Режим 1 - ждущий мультивибратор с программно-устанавливаемой длительностью сигнала. В этом режиме выход канала после загрузки числа в счетчик канала устанавливается в уровень "0" после первого тактового сигнала, следующего за передним фронтом на управляющем входе. Одновременно начинается счет, а при достижении конечного числа на выходе устанавливается уровень "1".

Режим 2 - генератор тактовых сигналов. В этом режиме на выходе канала через число периодов тактовой частоты, записанное в счетчике канала, появляется уровень "0" длительностью в один период тактовой частоты.

Режим 3 - генератор прямоугольных сигналов. В этом режиме на выходе канала будет уровень "1" в течение первой половины интервала времени, определяемого числом в счетчике, и уровень "0" в течение второй половины.

Режим 4 - программно-управляемый строб. После установки режима 4 на выходе канала появляется уровень "1". Когда число полностью загружено в счетчик канала и на управляющий вход подан уровень "1", начинается счет, и при достижении конечного числа на выходе появляется импульс уровня "0" длительностью в один период тактовой частоты.

Режим 5 - схемотехнически управляемый строб. Работа канала в этом случае аналогична работе в режиме 4 разница в том, что счетчик канала после загрузки начинает счет только по переднему фронту на управляющем входе. Кроме того, если во время счета на управляющем входе снова появится передний фронт сигнала, то счет будет начат сначала.

 

Существуют задачи, в которых процессор должен периодически считывать содержимое счетчиков каналов. Примером такой задачи может служить счет событий. Во время работы счетчика его текущее содержимое может быть передано в буфер и прочитано двумя способами: при помощи обычной операции чтения или с помощью специальной схемы "чтения на лету", активизируемой вводом специального управляющего слова.

При первом способе для обеспечения стабилизации показаний счета работа счетчика должна быть приостановлена подачей на управляющий вход уровня "0" (в режимах 0, 2, 3, 4) или с помощью внешней логической схемы, приостанавливающей подачу импульсов на тактовый вход канала.

Второй способ позволяет процессору считывать содержимое счетчика, не прерывая процесса счета. Для этого в ПТ по адресу A0=1, A1=1 осуществляется запись управляющего слова, где D4=0, D5=0. Разряды D6 и D7 определяют номер канала, состояние разрядов D0...D3 произвольно. По этой команде в буферном регистре защелкивается текущая величина счета, далее следует обычная операция чтения содержимого счетчика. Данная команда не изменяет содержимого регистра режима. При этом способе чтения нельзя предварительно по каждому каналу производить запись управляющих слов и лишь затем производить чтение счетчиков каналов.

Особенность построения внутренней схемы таймера требует, чтобы операция чтения содержимого счетчика была выполнена до конца, т. е. если запрограммирована загрузка двух байтов, то нельзя, прочитав один младший байт, перегружать счетчик новой величиной.