第 4 章 8088 的总线操作和时序

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第 4 章 8088 的总线操作和时序

4.1 8088 处理器

• 8088 CPU 是 PC/XT 微型计算机的核心部件• 8088 CPU 可应用于各种规模的智能控制系统• 8088 CPU 具有最大模和最小模式，以及内置的

多任务处理能力• 8088 CPU 具有 40 个引脚，某些引脚具有双功能

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4.1 最小的 8088 系统• 最小配置下仅需 4 片外围芯片即可构成典型应用系统

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8088 处理器引脚（ 1 ）

• 8088 和 8086CPU 都具有 40 条引脚，采用双列直插式封装

• 为了减少芯片的引线，8088 的许多引脚具有双重定义和功能，采用分时复用方式工作，即在不同时刻，这些引线上的信号是不相同的

• 8088 的最大和最小两种工作模式可以通过引脚选择

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8088 处理器引脚（ 2 ）

最小模式下的引线 ( =1)

• A16 ～ A19 ／ S3 ～ S6 ，地址、状态复用的引脚，三态输出。在 8088 执行指令过程中，某一时刻从这 4 个引脚上送出地址的最高 4 位 A16 ～ A19 ，而在另外时刻，这 4 个引脚送出状态信号 S3 ～ S6 。

这些状态信息中， S6 恒等于 0 ， S5 指示中断允许标志位 IF 的状态， S4 、 S3 的组合指示 CPU当前正在使用的段寄存器，其编码见表

MXMN /

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8088 处理器引脚（ 3 ）

最小模式下的引线 S4 、 S3 的组合编码

S4 S3 当前正在使用的段寄存器

0 0 ES

0 1 SS

1 0 CS或未使用任何段寄存器

1 1 DS

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8088 处理器引脚（ 4 ）

最小模式下的引线

• A15 ～ A8 ，地址输出，三态。 CPU 寻址内存或接口时，从这些引脚送出地址 A15 ～ A8

• AD7 ～ AD0 ，地址、数据分时复用的双向信号线，三态。当 ALE=1 时，这些引脚上传输的是地址信号。当 ALE=0 时，这些引脚上传输的是数据信号

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8088 处理器引脚（ 5 ）


• 输入输出／存储器控制信号，三态，用来区分当前操作是访问存储器还是访问 I ／ O 端口。若此引脚输出为低电平，访问存储器；若输出为高电平，则是访问 I ／ O 端口

• 写信号输出，三态。此引脚输出为低电平时，表示 CPU 正在对存储器或 I ／ O 端口进行写操作

MIO/

WR

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8088 处理器引脚（ 6 ）


• 数据传送方向控制信号，三态，用于确定数据传送的方向。高电平时， CPU 向存储器或 I／ O 端口发送数据；低电平时， CPU 从存储器或 I ／ O 端口接收数据。此信号用于控制总线收发器 74LS245 的传送方向

• 数据允许信号，三态。该信号有效时，表示数据总线上有有效数据。它在每次访问内存或 I/O 端口以及在中断响应期间有效。它常用作数据总线驱动器的片选信号

RDT/

DEN

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8088 处理器引脚（ 7 ）


• ALE 地址锁存允许信号，三态输出，高电平有效。当它为高电平时，表明 CPU 地址线上有有效地址。因此，它常作为锁存控制信号将 A19 ～A0 锁存到地址锁存器

• 数据允许信号，三态。该信号有效时，表示数据总线上有有效数据。它在每次访问内存或 I/O 端口以及在中断响应期间有效。它常用作数据总线驱动器的片选信号

RD

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8088 处理器引脚（ 8 ）


• READY 准备好信号输入引脚，高电平有效。它是由被访问的内存或 I ／ O 设备发出的响应信号，当其有效时，表示存储器或 I ／ O 设备已准备好，CPU 可以进行数据传送。

若存储器或 I ／ O 设备没准备好，则使 READY信号为低电平。 CPU 在 T3 周期采样 READY 信号，若其为低， CPU 自动插入等待周期 TW （ 1个或多个），直到 READY 变为高电平后， CPU才脱离等待状态，完成数据传送过程。

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8088 处理器引脚（ 9 ）


• INTR 可屏蔽中断请求输入信号，高电平有效。 CPU 在每条指令的最后一个周期采样该信号，以决定是否进入中断响应周期。这个引脚上的中断请求信号可用软件屏蔽

• 测试信号输入引脚，低电平有效。当 CPU 执行 WAIT指令时，每隔 5 个时钟周期对此引脚进行一次测试。若为高电平， CPU 则继续处于空转状态进行等待，直到引脚变为低电平， CPU 才结束等待状态，继续执行下一条指令

TEST

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8088 处理器引脚（ 10 ）


• NMI 非屏蔽中断请求输入信号，上升沿触发。这个引脚上的中断请求信号不能用软件屏蔽， CPU 在当前指令执行结束后就进入中断过程

• 中断响应信号输出，低电平有效，是 CPU 对中断请求信号 INTR 的响应。在响应过程中， CPU 在该引脚连续送出两个负脉冲，可用作外部中断源中断向量码的读选通信号

INTA

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8088 处理器引脚（ 11 ）


• RESET 系统复位输入信号，高电平有效。为使CPU 完成内部复位过程，该信号至少要在 4 个时钟周期内保持有效。复位后 CPU 内部寄存器的状态如表，当 RESET返回低电平时， CPU 将重新启动

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8088 处理器引脚（ 12 ）


• HOLD 总线保持请求信号输入，高电平有效。当某一总线上主控设备要占用系统总线时，通过此引脚向 CPU提出请求

• HLDA 总线保持响应信号输出，高电平有效。这是 CPU 对 HOLD请求的响应信号，当 CPU 收到有效的 HOLD 信号后，就会对其做出响应：一方面使 CPU 的所有三态输出的地址信号、数据信号和相应的控制信号变为高阻状态（浮动状态）；同时还输出一个有效的 HLDA ，表示处理器现在已放弃对总线的控制。当 CPU检测到 HOLD 信号变低后，就立即使 HLDA 变低，同时恢复对总线的控制

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8088 处理器引脚（ 13 ）


• 系统状态信号输出。它与和信号决定了最小模式下当前总线周期的状态。三者的组合所表示的处理器操作见表

0SS MIO/ RDT/

IO/M DT/R SS0 操作

1 0 0 发中断响应信号

1 0 1 读 I／O端口

1 1 0 写 I／O端口

1 1 1 暂停

0 0 0 取指令

0 0 1 读内存

0 1 0 写内存

0 1 1 无作用

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8088 处理器引脚（ 14 ）


• CLK 时钟信号输入引脚。 8088的标准时钟频率为 4.77MHz，时钟的占空比为 33％

• Vcc 5V电源输入引脚• GND 地线

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8088 处理器引脚（ 15 ）

最大模式下的引线 ( =0)

• 此时，除 23 引脚到 30 引脚 8 个引脚外，其他引线与最小模式相同

MXMN /

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8088 处理器引脚（ 16 ）

最大模式下的引线

• 、、总线周期状态信号输出，低电平有效，三态。这 3 个信号连接到总线控制器 8288的输入端， 8288 对它们译码后可以产生系统总线所需要的各种控制信号。三个信号的代码组合以及对应的操作见表

2S 1S 0S

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8088 处理器引脚（ 17 ）


• 、总线请求／总线响应信号引脚。每一个引脚都具有双向功能，既是总线请求输入也是总线响应输出。但是

比具有更高的优先权。这些引脚内部都有上拉电阻，所以在未使用时可以悬空

• 总线封锁信号输出，低电平有效。该信号有效时， CPU 锁定总线，不允许其他的总线控制设备申请使用系统总线

1GT/RQ 0GT/RQ

LOCK

0GT/RQ

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8088 处理器引脚（ 18 ）


• QS1 、 QS0 指令队列状态输出。根据该状态信号，从外部可以跟踪 CPU 内部的指令队列。 QS1 、QS0 的编码如表

• HIGH 在最大模式下始终为高电平输出• 在最大模式下，引脚不再使用RD

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4.2 8088的工作时序• 微处理器按照一定时序来工作，时序包括：时钟周期和总线周期、指令周期

• 一条指令的执行需要苦干个总线周期才能完成；一个总线周期由若干个时钟周期构成

• 时钟周期：每个时钟脉冲的持续时间就称为一个时钟周期 ,即每两个时钟脉冲上升（下降）沿之间的时间间隔称为 T状态（ Clock Cycle ）

• 总线周期：通过总线进行一次读或写的过程称为一个总线周期 , 即 CPU 从存储器或输入 / 输出端口，存取一个字节（或字）所要花费的时间（ Bus Cycle ）

• 指令周期：执行一条指令所需要的时间（ Instruction Cycle ）

T

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8088的时序组成（ 1 ）• 基本的总线周期： 1. 存储器读或写 2. 输入输出端口的读或写 3. 中断响应• 典型的总线周期

• 时序关系

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8088的时序组成（ 2 ）

• 8088 中，执行 INC BYTE PTR[BX]指令（指令已在指令队列中）需要 2 个总线周期。

指令周期

总线周期 …… 总线周期

时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期…… ……

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基本的指令周期时序

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• 当 CPU 与存储器以及 I/O 端口连接时，要考虑如何正确地实现时序上的配合

• 了解时序有利于我们利用汇编编写核心代码的时候，选用适当的指令，以尽量缩短指令的存储空间和指令的执行时间

• 了解时序有利于我们深入地了解指令的执行过程• 当微机应用于实时控制时，必须估计或计算 CP

U完成操作所需要的时间，以便与控制过程配合

掌握时序的重要性

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存储器读周期（ 1 ）

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8088 最小模式存储器读周期（ 2 ）

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存储器写周期（ 1 ）

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8088 最小模式存储器写周期（ 2 ）

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中断响应周期

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CPU 进入和退出保持状态时序

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8088 最大模式总线读操作时序

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8088 最大模式总线写操作时序

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8088时序小结

正常的 8088 总线周期 ( 无论是读还是写 )

• 至少由 4 个时钟周期（ Tl ～ T4 ）组成• 在 T1 期间， A15 ～ A8 、 A19 ／ S6 ～ A16 ／ S3 和 A

D7 ～ AD0 分别送出地址 A15 ～ A8 、 A19 ～ A16 和A7 ～ A0 ，同时送出地址锁存允许信号 ALE

• 外部电路利用 ALE把这些地址信号锁存到地址锁存器中，即可在锁存器的输出端得到完整的 20位地址信号 A19 ～ A0

• 在写总线周期中， CPU 从 T2开始把数据送到总线上并维持至 T4

• 在读总线周期中， CPU 在 T3 到 T4 期间读入总线上的数据

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4.3 系统总线

• 微型计算机采用总线结构• 在 CPU 、内存、外设确定的情况下，总线速度

是制约计算机整体性能的关键采用总线技术的优点 1.利于模块结构设计，简化系统设计 2.便于板卡兼容 3.便于系统扩充与升级 4.便于诊断维修、降低成本

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系统总线（ 1 ）

总线的分类• 相对于 CPU 的位置，可分为片内总线和片外总线• 相对于 CPU 的层次结构，可分为 CPU 总线、系统

总线、外设总线常见系统总线• ISA 总线，工业标准总线，用于 286/AT• MCA 总线，微通道总线，用于 PS/2• EISA 总线，扩展工业标准总线，为 32 位 CPU 设计• PCI 总线，外围部件互连总线，具有“即插即用”

功能。 PCI 总线是目前为止应用最广的系统总线

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系统总线（ 2 ）

• 从微机系统结构划分，有单总线结构和多总线结构两种

• 单总线结构：微机系统中只有单一的系统总线，所有部件都挂在这一条总线上。容易控制、便于扩充，效率低

• 多总线结构：微机结构中具有多条系统总线，以双总线结构为主

• 双总线结构分为面向 CPU 的双总线结构面向存储器的双总线结构

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单总线结构

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面向 CPU 的双总线结构

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面向存储器的双总线结构

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现代微机中的多总线结构

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4.4 8088系统总线• 最小模式一般配置

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8088系统总线 (1)• 系统总线接口芯片

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8088系统总线 (2)• 最小模式下的系统总线

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8088系统总线 (3)

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8088系统总线 (4)

最大模式下的系统总线

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8088系统总线 (5)

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4.5 IBM PC/XT 的 CPU 系统

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8284 功能

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8284 工作时序

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8284 应用举例

8088

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8288 功能

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8288 信号组合

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8288 工作时序

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8288 应用举例

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8288 在 PC/XT 机中的连接

ALEDT/RDEN

AIOWCAMWC

IORCMWTCMRDC

INTA

S0S1S2

AENCENCLKIOB

S0S1S2

AENBRDAENCLK

ALE （地址锁存信号）DT/R （数据传输方向）DEN （数据总线允许）

IOW （写 I/O ）MEMW （写存储器）IOR （读 I/O ）MWTC （写存储器）MEMR （读存储器）INTA （中断响应）

（ 8288 工作在系统总线方式）

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4.6 计数器和定时器 8253

1. 定时• 定义：提供的时间基准。• 分类：内部定时、外部定时。2. 计数• 定时与计数本质上是一致的。• 计数的信号随机，定时的信号具有周期性。3. 应用

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定时方法

• 实现定时和计数通常有 3 种方法：软件方法、硬件方法、采用可编程芯片

1.软件定时• 通过软件指令周期方法定时，如执行循环程序。• 增加 CPU负担，通用性差，一般用于短延时。2. 不可编程硬件定时• 采用中小规模 IC 构成。• 不增加 CPU负担，成本低，定时值不可改变。3. 可编程硬件定时• 采用可编程计数器完成，软件可改变计数值。• 可编程定时 / 计数器：实质上定时和计数本质上

都是脉冲计数器，定时计的是内部基准始终源产生的脉冲，计数是计外部脉冲。

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定时 / 计数器基本原理

1. 内部逻辑• CPU 接口：译码、操作• 外设接口：时钟信号、控制、输出• 内部逻辑： REG

2. 工作过程• 设初值• 控制• 输出

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8253基本功能

• 8253基本功能：（ 1）有 3个独立的 16位计数器（ 2）每个计数器可按照二进制或十进制计数（ 3）每个计数器计数频率最高为 2MH （ 4）每个计数器可选择 6种不同的工作方式（ 5）所有的输入输出与 TTL兼容

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8253的外部引线及内部结构

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8253 ／ 8254的通道结构8254特有

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CPU 对 8253 操作功能及命令

• I/O 端口地址： 8254提供四个端口 ( 使用 A1A0) ；• 命令：初始化—设置工作方式、设置计数器初值；操作—重写计数器初值、取状态命令。• 状态：当前计数值、工作方式及当前状态。• I/O 端口操作冲突时解决方法：工作方式与读取状态命令采用特征位方法；读取的当前计数值或状态采取时序方法。

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8253命令关系表

操作特征位时序D7D6

0 1 0 0 0 计数初值写入 0# 计数器 ** 无0 1 0 0 1 计数初值写入 1# 计数器 ** 无0 1 0 1 0 计数初值写入 2# 计数器 ** 无0 1 0 1 1 向控制字 REG 写控制字 00~10 无

写“读计数值 / 状态”命令 11 无0 0 1 0 0 读 0# 计数器当前计数值无前一命令 A1A0=11 时，

D7D6 为 11且 D5 为 0 或D7D6 为非 11且 D5D4 为00 时，读取的是当前计数值； D7D6 为 11且 D4

为 0读取的是状态。

读 0# 计数器状态无0 0 1 0 1 读 1# 计数器当前计数值无

读 1# 计数器状态无0 0 1 1 0 读 2# 计数器当前计数值无

读 2# 计数器状态无0 0 1 1 1 无操作1 * * * * 禁止使用0 1 1 * * 无操作

CS RD WR A1 A0

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8253 的工作方式——方式 0 （计数结束中断）(1)

• 8253 是一个可编程的定时器 / 计数器，有 6 种工作方式• 方式 0——计数结束中断（ 1 ）结果特点：计数器减 1 为 0 时， OUT升高，向 CPU 发中断请求（ 2 ）过程特点 ①控制字写入： OUT=0 。当控制字写入控制字寄存器后，输出端 OUT

变成低电平。并且在计数值减到 0之前一直保持低电平 ②计数值写入： OUT 不变，仍然为低电平（ OUT=0 ） ③启动方式：写入计数值。写入计数值后，必须在下一个 CLK时钟脉冲

到来时，计数初值才由 CR 传送到 CE ④计数期间： OUT 为低电平（ OUT=0 ） ⑤计数为 0 时： OUT升高（ OUT=l） ,向 CPU 发中断请求（如果使用

中断的话）。直到 CPU 写入新的控制字或计数值时，才能使 OUT=0 ⑥计数期间写入新的计数值：如果计数值是一个字节，则在写入后的下一

个时钟脉冲，新的计数值由 CR 送入 CE ，开始新的计数。如果计数值是两个字节，则写入第一个字节时中止计数，写入第二个字节后的下一个时钟脉冲时，新的计数值由 CR 送入 CE ，启动计数器按新的计数值开始计数

⑦GATE 作用：GATE=0 时，禁止计数，计数器停止； GATE=1 时，允许计数，此时计数器从刚才断的地方开始连续计数。

⑧计数值有效期限：计数值一次有效

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• 基本时序

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• GATE 作用时序

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• 计数期间写入新的计数值时序

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小结：• 一次计数；• GATE 高允许、下降暂停、低禁止、上升继续计数；• WR# 写 [ 重写 ] 后下一脉冲下降沿重新计数；• OUT 在控制字或计数初值写完时变低、计数值为 0 时变高 (N+1 个

低 ) 。

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8253 的工作方式——方式 1(可编程单稳 ) (1)

• （ 1 ）结果特点：输出单拍负脉冲，脉冲宽度可编程设定• （ 2 ）过程特点 ①控制字写入： OUT=1 ②计数值写入： OUT=l（不变） ③启动方式：GATE 上跳沿。启动后的下一个 CLK脉冲使 OUT

变低电平（ OUT=0 ），即延迟一个时钟周期 ④计数期间： OUT 为低电平（ OUT=0 ） ⑤计数为 0 时： OUT 变为高电平（ OUT=l） ⑥计数期间写入新的计数值：不影响原计数，只有当下一个 GAT

E 上跳沿到来时，才使用新的计数值 ⑦GATE 作用：GATE=0 或 GATE=1 时，不影响计数，但若出现

上跳沿则重新启动计数器，按最新计数初值开始计数。若在计数尚未结束时，就出现了上跳沿，则重新计数，因此，使输出负脉冲的宽度延长。这种方式常用于工业控制系统中的干扰自动复位电路

⑧计数值有效期限：计数值多次有效。计数初值写入 CR 后，在没有新的计数值写入 CR之前，原计数初值在 CR 中保持不变。以后每触发一次， CR 中保存的这个计数初值就装入 CE 一次

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• 基本时序

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8253 的工作方式——方式 1(可编程单稳 ) (5)小结：• 一次计数；• GATE 上升重新、高与下降和低不影响计数；• WR# 写 [ 重写 ] 在下次 GATE 从 0 到 1 的跳变时有效；• OUT 在写入控制字后变高，开始计数时变低、计数值为 0 时变

高 (N 个低 ) 。

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8253 的工作方式——方式 2 （脉冲频率发生器 ) (1)

• （ 1 ）结果特点：产生连续的负脉冲信号，负脉冲宽度等于一个时钟周期。脉冲周期可由软件设定，脉冲周期 = 计数值×时钟周期

• （ 2 ）过程特点 ①控制字写入： OUT=1 ②计数值写入： OUT=1 ③启动方式：两种。一是硬件启动： GATE 上跳沿启动；二是软

件启动：写入计数值启动（此时 GATE=1 ） ④计数期间： OUT 为高电平（ OUT=1 ），但在 CE 由 1 到 0 的

计数中， OUT 输出一个负脉冲，宽度为一个时钟周期 ⑤计数为 0 时： OUT 为高电平（ OUT=l），开始下一个周期的

计数 ⑥计数期间写入新的计数值：影响随后的脉冲周期 ⑦GATE 作用：GATE=0 时， OUT=1 ，停止计数； GATE 上跳沿

时，启动计数器，重新开始； GATE=1 时不影响计数器工作 ⑧计数值有效期限：计数值重复有效。在这种方式下，当计数器

的值减到 O 时， CR 的计数初值自动重新装入 CE ，实现循环计数

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• 基本时序

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小结：• 多次计数；• GATE 上升重新、高允许、下降停止、低禁止计数；• WR# 写 [ 重写 ] 在下次计数时有效；• OUT 在计数值为 1 时输出宽度为 1 个 CLK 的负脉冲 ( 周期为 N ，频率为 1/N) 。

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8253 的工作方式——方式 3 （方波发生器 ) (1)• （ 1 ）结果特点：产生连续方波。方波的重复周期 = 计数值×C

LK脉冲周期• （ 2 ）过程特点 ①控制字写入： OUT 为高电平（ OUT=1 ） ②计数值写入： OUT 为高电平（ OUT=1 ） ③启动方式：两种。一种是硬件启动。利用 GATE 的上跳沿启动；

另一种是软件启动：写入计数值启动（此时 GATE=l） ④计数期间：若计数值 N 为偶数，则在前 N/2 计数期间， OUT

输出高电平（ OUT=l），后 N/2 计数期间， OUT 输出低电平（ OUT=0 ）；若计数值 N 为奇数，则在前（ N＋ l） /2 计数期间， OUT 输出高电平（ OUT=l），后（ N－ 1 ） /2 计数期间， OUT 输出低电平（ OUT=0 ）

⑤计数为 0 时： OUT 输出高电平（ OUT=l），从而完成一个周期。然后， CR值自动装入 CE ，开始下一个周期

⑥计数期间写入新的计数值：不影响当前输出周期，等到计数值减到 0 后，或 GATE 有上跳沿后，将把 CR 的新内容重新装入 CE 中，开始以新的周期输出方波

⑦GATE 作用：GATE=0 时，计数停止， OUT=1 ； GATE=1 时，不影响计数器工作，计数进行； GATE 有上跳沿时，下一个 CLK时钟使 CR 装入 CE ，开始新的计数

⑧计数值有效期限：计数值重复有效

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8253 的工作方式——方式 3 （方波发生器 ) (2)

• 基本时序

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8253 的工作方式——方式 3 （方波发生器 ) (5)小结：• 多次计数；• GATE 上升重新、高允许、下降停止、低禁止计数；• WR# 写 [ 重写 ] 在下次计数时有效；• OUT 在写入控制字后变高，计数开始后，采用每脉冲计数减 2：当计数初值为偶数时，计数到 0 时反向。脉冲宽度 T×n/2 当计数初值为奇数时， OUT 变高的第一 CLK 减 1 后装入 CE ，

其余每个脉冲计数减 2 。 OUT 正脉冲时，计数到 0 的下一个 CLK 时 OUT反向 OUT 正脉冲宽度为 T×(n+1)/2 ； OUT负脉冲时在计数到 0 时反向。负脉冲宽度为 T×(n-1)/2

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8253 的工作方式——方式 4 （软件触发选通 ) (1)

• （ 1 ）结果特点：计数器减为 0时，输出一个时钟周期的负脉冲• （ 2 ）过程特点 ①控制字写入： OUT输出高电平（ OUT=1） ②计数值写入： OUT输出高电平（ OUT=1） ③启动方式：写入计数值。写入计数值后，再过一个 C1K时钟周期，减

1计数器 CE获得计数初值，开始减 1计数 ④计数期间： OUT输出高电平（ OUT=l） ⑤计数为 0时：计数器减到 0后，输出一个负脉冲，宽度为 1个时钟周期。然后又自动变为高电平，并一直维持高电平。通常将此负脉冲作为选通信号

⑥计数期间写入新的计数值：立即有效。写入新计数值后，在下一个时钟周期时，新计数值被装入 CE，开始以新的计数值计数。如果写入的计数值是 2个字节，那么写入第一个字节时，计数不受影响，写入第二个字节时的下一个 CLK时钟脉冲使 CR的新值装入 CE，并以新的计数值开始重新计数

⑦GATE作用： GATE=0时禁止计数； GATE=1时允许计数，此时计数器从暂停的地方开始连续计数。 GATE信号不影响 OUT的状态

⑧计数值有效期限：计数值一次有效。只有在输入新的计数值后，才能开始新的计数过程

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• 基本时序

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小结：• 一次计数；• GATE 上升重新、高允许、下降停止、低禁止计数；• WR# 写 [ 重写 ]会立即重新计数（软件触发）；• OUT 在写入控制字及计数当中为高电平，计数值为 0 时输出 1 个

CLK 的负脉冲 ( 总长 N+1) 。

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8253 的工作方式——方式 5 （硬件触发选通 ) (1)

• （ 1）结果特点：计数器减为 0时，输出一个时钟周期宽的负脉冲• （ 2）过程恃点 ①控制字写入： OUT 输出高电平（ OUT=1 ） ②计数值写入： OUT 输出高电平（ OUT=l ） ③ 启动方式： GATE 上跳沿。当 GATE 端有上跳沿信号后，下一

个 CLK 脉冲使 CR的计数初值装入 CE，从而开始计数过程 ④计数期间： OUT 输出高电平（ OUT=1 ） ⑤ 计数为 0 ：计数器减 1 到 0 时， OUT 输出端输出一个 CLK 周

期的负脉冲波，然后 OUT 恢复输出高电平 ⑥计数期间写入新的计数值：不影响本次计数，但影响 GATE 上

跳沿启动后的计数过程。一旦 GATE 重新启动，将按新的计数初值开始计数

⑦GATE 作用：无论 GATE=0 还是 GATE=1 均不影响计数过程，而当 GATE 有上跳沿时将重新启动计数过程，按最新计数值开始计数

⑧ 计数值有效期限：计数值多次有效。当计数器的计数值减到0 后，将自动重新装入计数值（由 CR 装入 CE ），但并不开始计数，而是在 GATE 信号的上跳沿才开始计数

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• 基本时序

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小结：• 一次计数；• GATE 上升重新、高与下降和低不影响计数；• WR# 写 [ 重写 ] 在下次 GATE 从 0 到 1 的跳变时有效；• OUT 在计数值为 0 时输出 1 个 CLK 的负脉冲 ( 总长 N+1) 。

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8253 工作方式时序说明

• （ 1 ） CLK 脉冲指 CLK输入端从脉冲的上升沿算起到下降沿的过程

• （ 2 ）在 CLK上升沿采样门控信号 GATE• （ 3 ）在 CLK下降沿，计数器作减 1 操作• （ 4 ）在 CLK下降沿，输出端 OUT产生电平的

变化• （ 5 ） GATE 上跳沿是指 GATE 信号从低电平到

高电平的跳变• （ 6 ）计数初值写入 CR 后，要再经过一个 CLK

时钟， CR 的内容才写入 CE ，从而 CE开始计数

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8253 各种工作方式总结方式 0 方式 1 方式 2 方式 3 方式 4 方式 5

OUT 输出状态

写入控制字后变 0 ，计数结束变 1 ，并维持至重写控制字或计数初值

写入控制字后变 1 ， GATE 上升沿触发变 0 ，开始计数，计数结束变1

写入控制字后变 1 ，计数到 1 变 0 ，维持一个 Tclk 变 1

写入控制字后变 0 ，装入初值且 GATE=1 则 OUT 变 1 ，计数到变 0 ，重装初值继续计数，计数到则反向

写入控制字后变 1 ，计数结束变 0 ，维持一个 Tclk 变 1

写入控制字后变 1 ， GATE 上升沿触发开始计数，计数结束输出一个 CLK 的负脉冲

初值自动重装无无计数到 0 重装

根据初值奇偶分别重装；

无无

计数过程中改变初值

立即有效 GATE触发后有效

计数到 1 或GATE触发后有效

计数结束或GATE 触发后有效

立即有效 GATE触发后有效

GATE

0 禁止计数无影响禁止计数禁止计数禁止计数无影响下降沿暂停计数无影响停止计数停止计数停止计数无影响上升沿继续计数从初值开始

重新计数从初值开始重新计数

从初值开始重新计数



1 允许计数无影响允许计数允许计数允许计数无影响

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8253的控制字

• 例： MOV AL ， 01110100B ； T/C1 ，先低后高字节 OUT 43H ， AL ；方式 2 ，二进制方式• 计数初值 (1) 不同通道的计数初值写到不同地址中；

A1A0=00~10 (2) 每次写入一个字节； (3)根据控制字定义，决定高、低字节写入方法。 (4)初始值的范围是：

二进制为 65536(0000H)~1(0001H)十进制为 10000(0000H)~1(0001H)

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8253 的初始化

• （ 1 ）写入操作 ①对每一个通道而言，控制字必须在计

数值之前写入 ②16 位计数初值的写入必须遵守控制字

中读 / 写格式规定的顺序

• （ 2 ）读出操作 ①简单读出方式 ②锁存读出方式

写计数器 0的方式控制字



写计数器 0计数值低 8位

写计数器 0计数值高 8位





方法二

写入方式控制字

写入计数值低 8位

写入计数值高 8位

方法一

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8253 与 8088 系统连接

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8253 应用（ 1 ）

• 例设某 8254 通道 1 工作于方式 0 ，按 BCD 方式计数，计数初值为 400 。通道 0 ～控制寄存器的端口地址依次为80H～ 83H，试写出 8254 的初始化程序

• 解： 1．控制字：控制字为 01110001B，写入控制寄存器，端口地址为 83H。

2．计数值：计数初值为 400，由于采用 BCD计数，故应按 BCD码方式组成，即 0400H，送入通道 1的数据端口，地址是 81H。 16位数送两次，先送低 8位 00H，后送高 8位 04H。

3．初始化程序： MOV AL， 71H ；控制制字 OUT 83H， AL MOV AL， 00H ；低 8位计数值 OUT 81H， AL MOV AL， 04H ；高 8位计数值 OOT 81H， AL

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8253 应用（ 2 ）• 例某 8088 系统采用 8254精确控制一个发光二极管闪亮，系统要求启动 82

54 后使发光二极管点亮 2秒，熄灭 2秒，亮灭 50 次后停止闪动，系统工作结束。现有一个时钟脉冲源，频率为 2MHz，试说明各有关通道的工作方式

• 解： 1. 计数器 0：方式 2 ， CLK0 接 2MHz信号源，输出 OUT0产生 250Hz(周期

为 4ms）的脉冲序列 2. 计数器 1：方式 3 ， CLK1 接 OUT0 的 250Hz 脉冲信号，输出 OUT1产生周

期为 4秒的方波，经过一个反相驱动器去控制一个发光二极管 3. 计数器 2：方式 0 ，输入 CLK2 接 OUT1 的周期为 4秒的方波，输出 OUT2

向 CPU产生中断

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8253 应用（ 3 ）

• 例 : 分频器设计。用 8253( 地址 40H~43H) 将 5MHz 的脉冲变为 1Hz 的脉冲。初值 =fCLK/fOUT=5×106＞ 65535 ，需要 2 个 T/C级联，采用 3 方式产生连续脉冲， T/C 的 GATE 统一控制。

MOV AL ， 00110111B ；T/C0 OUT 43H ， ALOUT 40H ， 00HOUT 40H ， 50HMOV AL ， 01110111B ；T/C1 OUT 43H ， ALOUT 41H ， 00HOUT 41H ， 10H

CLK0GATE0

OUT0CLK1

GATE1OUT1CLK2

GATE2OUT2

D0~D7

A1

A0

RD

WR

CS

5MHz

1Hz

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8253 应用（ 4 ）

• 例：频率计数器设计。用 8254 计数外来信号频率 fIN(fCLK=1MHz) 。用 T/C1 为基准时钟间隔，采用方式 1 ；T/C0 采用方式 0 对外来信号计数；OUT1 控制 GATE0 来停止计数。

CLK0GATE0

OUT0CLK1

GATE1

OUT1CLK2

GATE2

OUT2

D0~D7

A1

A0

RD

WR

CS

信号

fCLK

TRGEOC

OUT PIO1 ， 0 ； TRG=0 ， STC=0 MOV AL ， 01110010B ； T/C1

OUT 43H ， AL OUT 41H ， 10H OUT 41H ， 27H ；间隔为 10ms MOV AL ， 00110000B ； T/C0 OUT 43H ， AL OUT 40H ， 00H OUT 40H ， 00H ；初值为 65536 ； STC产生一个脉冲 OUT PIO1 ， 2 ； TRG=1 ，开始计数S1： IN AL ， PIO2 ；读 EOC JP Z ， S1 ；等到 EOC=1 IN AL ， 40H MOV AH ， AL IN AL ， 40H XCHG AH ， AL ； AX 为当前计数值

fIN=(N-M+1)/t=((65536-AX+1 )/10)*1000Hz注意： 10ms 时 M 应大于 0 。T/C 在 0 方式时经过一个 CLK 后才将初值写到 CE中。；应在 T/C0初值写完后，送其到 CEOUT PIO1 ， 1 ； STC 0→1OUT PIO1 ， 0 ； STC 1→0

信号

TRG

≥1 &

STC

GATE1

CLK0

思考：为得到精确的 fIN ，需增大时间间隔，在时间间隔内 M=0怎么办？

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8253 应用（ 5 ）• 例：包装流水线控制。某产品的包装流水线中，一个包装箱能装 24罐饮料。

装箱时希望流水线上每通过 24罐饮料，流水线要停 4秒以等待装箱完毕，然后继续通过下面的罐。试利用一片 8254 来完成流水线控制中的定时和计数功能。假设 8254 的端口地址为 8CH~8FH ，采用的时钟频率是 2KHz 。

• 思路：用 8254 的计数通道 1 作为计数器，用于 24 个罐的计数；计数通道 2作为定时器，定时为 4S 。当计数通道 1 的 OUT 脚出现 0 到 1 的跳变的时候，将启动计数通道 2开始定时，而计数通道 2 定时阶段将控制计数通道 1停止计数，只有其定时结束并停止计数阶段才可再次启动技术通道 1开始计数。

• 计数通道 1：方式 2 ，计数初值 24• 计数通道 2：方式 1 ，计数初值 8000

CLK0GATE0OUT0CLK1

GATE1OUT1CLK2

GATE2OUT2

D0~D7

A1A0

RD

WR

CS

流水线信号

fCLK

；初始化程序；计数通道 1初始化MOV AL, 01010100BOUT 8FH, ALMOV AL, 24OUT 8DH, AL；初始化计数通道 2MOV AL, 10110010BOUT 8F, ALMOV AX, 8000OUT 8EH, ALMOV AL, AHOUT 8EH, AL

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8253 在微机中应用（ 1 ）

8253

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8253 在微机中应用（ 2 ）1. 计数器 0— 系统定时器• 工作方式： 3 方式，计数初值： 65536 。 (1) 系统定时器• 连接到 8259A 的 IRQ0( 中断类型号为 8) 上。• fOUT0=1.1931816MHz/65536=18.2Hz ，即：每秒产生 18.2 次中断用于日时钟计

时。• 应用：系统 BIOS提供 INT 1CH 用户定时中断接口； INT 8H调用 INT 1CH 。 (2) 软盘驱动器马达控制2. 计数器 1— 动态存储器定时刷新控制• 工作方式： 2 方式，计数初值： 18 。• 连接到 8237 的 DREQ0 上，定时产生负脉冲。• 脉冲宽度 =1/ 1.1931816MHz=838ns ，脉冲周期 18/1.1931816MHz=15.08μs ，

即：每隔 15.08μs产生一个脉冲用于刷新。3. 计数器 2—扬声器音频发生器• 工作方式： 3 方式，计数初值：由调用程序控制。• 与 8255 的 PB 口 D1 信号“与”后连接到扬声器上，控制扬声器发生频率及时长。

• 软件控制发声： T/C 的 OUT2=1 ， CPU 控制 8255 的 PB 口的 D1 位的电平实现；

• 硬件控制发声： 8255 的 PB 口的 D1 位为高电平，控制 8253 的 T/C2 的 OUT2实现。

• 通过改变 OUT2 的方波信号频率，就可以改变扬声器发声的音调。

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请同学们按教材后的习题及时复习

第 4 章结束

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第 4 章 8088 的总线操作和时序

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