Introduction
La puce Intel 8253 est un dispositif de compteur/minuterie (PIT) conçu pour résoudre les problèmes communs de contrôle de synchronisation dans la conception de système de micro-ordinateur. Il utilise la technologie NMOS avec une seule alimentation +5 Volts et est contenu dans un DIP en plastique à 24 broches. Il est organisé comme 3 compteurs indépendants de 16 bits, chacun avec un taux de comptage allant jusqu'à 2,6 MHz. Tous les modes de fonctionnement sont programmables par logiciel.
Fiche technique
Voici les caractéristiques de la puce «8253» de «Intel» :
| Spécification | Description |
|---|---|
| Fabricant | Intel |
| Modèle | 8253 |
| Date de conception | 1981 |
| Compatibilité | MCS-85 |
| Capacité | 3 compteurs 16 bits indépendant |
| Cadencé | DC à 2,6 Mhz |
| Mode | Modes de compteur programmable |
| Format | Compteur binaire ou BCD |
| Alimentation | +5 Volts |
Schéma des broches
Voici le schéma des broches de la puce 8253 de l'entreprise Intel :
| Broche | Nom | Description |
|---|---|---|
| D7 à D0 | DATA BUS (8-BIT) | Cette broche permet d'indiquer un bus de données de 8 bits. |
| CLK N | COUNTER CLOCK INPUTS | Cette broche permet d'indiquer l'entrée de compteur d'horloge. |
| GATE N | COUNTER GATE INPUTS | Cette broche permet d'indiquer l'entrée de porte de compteur. |
| OUT N | COUNTER OUTPUTS | Cette broche permet d'indiquer les sorties de compteur. |
| RD | READ COUNTER | Cette broche permet d'indiquer le compteur de lecture. |
| WR | WRITE COMMAND OR DATA | Cette broche permet d'indiquer la commande d'écriture ou de données |
| CS | CHIP SELECT | Cette broche permet d'indiquer le sélecteur de puce. |
| A0, A1 | COUNTER SELECT | Cette broche permet d'indiquer le sélecteur de compteur. |
| VCc | +5 VOLTS | Cette broche permet d'indiquer un voltage de +5 volts. |
| GND | GROUND | Cette broche permet d'indiquer une prise de terre. |
Description fonctionnelle de base du 8253
Général
Le 8253 est une minuterie/compteur d'intervalles programmable spécialement conçu pour être utilisé avec les systèmes de micro-ordinateurs Intel. Sa fonction est celle d'un élément multi-temporisation à usage général pouvant être traité comme un ensemble de ports d'entrée/sortie dans le logiciel système. Le 8253 résout l'un des problèmes les plus courants de tout système de micro-ordinateur, la génération de délais précis sous contrôle logiciel. Au lieu de configurer des boucles de synchronisation dans le logiciel système, le programmeur configure le 8253 pour qu'il corresponde à ses besoins, initialise l'un des compteurs du 8253 avec la quantité souhaitée, puis sur commande, le 8253 compte le retard et interrompt le microprocesseur afin de terminé ses tâches. Il est facile de voir que la surcharge logicielle est minime et que de multiples retards peuvent facilement être maintenus par l'attribution de niveaux de priorité. D'autres fonctions de compteur/minuterie étant de nature non retardée mais également communes à la plupart des micro-ordinateurs peuvent être implémentées avec le 8253 :
- Générateur de taux programmable
- Compteur d'événements
- Multiplicateur de taux binaire
- Horloge en temps réel
- One-Shot numérique
- Contrôleur de moteur complexe
Tampon de bus de données
Ce tampon 8 bits bidirectionnel à 3 états est utilisé pour interfacer le 8253 avec le bus de données système. Les données sont transmises ou reçues par le tampon lors de l'exécution des instructions d'entrée (IN) ou de sortie (OUT) du microprocesseur. Le tampon de bus de données a trois fonctions de base :
- Programmation des MODES du 8253.
- Chargement des registres de comptage.
- Lecture des valeurs de comptage.
Logique de lecture/écriture
La logique de lecture/écriture accepte les entrées du bus système et génère à son tour des signaux de commande pour le fonctionnement global du périphérique. Il est activé ou désactivé par CS afin qu'aucune opération ne puisse avoir lieu pour modifier la fonction à moins que le dispositif n'ait été sélectionné par la logique du système.
RD (Lire)
Un «bas» sur cette entrée informe le 8253 que le microprocesseur entre des données sous la forme d'une valeur de compteur.
WR (Écrire)
Un «bas» sur cette entrée informe le 8253 que le microprocesseur sort des données sous la forme d'informations de mode ou de compteurs de chargement.
A0, A1
Ces entrées sont normalement connectées au bus d'adresses. Leur fonction est de sélectionner l'un des trois compteurs à exploiter et d'adresser le registre de mots de contrôle pour la sélection de mode.
CS (Chip Select)
Un «bas» sur cette entrée active le 8253. Aucune lecture ou écriture ne se produira à moins que le périphérique ne soit sélectionné. L'entrée CS n'a aucun effet sur le fonctionnement réel des compteurs.
| CS | RD | WR | A1 | A0 | Description |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | Charge le compteur numéro 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | Charge le compteur numéro 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | Charge le compteur numéro 2 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | Mode d'écriture de mot |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | Lecteur du compteur numéro 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | Lecteur du compteur numéro 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | Lecteur du compteur numéro 2 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | Pas d'opération pour le 3 état |
| 1 | X | X | X | X | Désactive le 3 état |
| 0 | 1 | 1 | X | X | Pas d'opération pour le 3 état |
Registre des mots de contrôle
Le registre de mot de contrôle est sélectionné lorsque A0, A1 sont à 11. Il accepte alors les informations du tampon du bus de données et les entrepose dans un registre. Les informations entreposées dans ce registre contrôlent le MODE opératoire de chaque compteur, la sélection du comptage binaire ou BCD et le chargement de chaque registre de comptage. Le registre de mots de contrôle ne peut être écrit dedans; aucune opération de lecture de son contenu n'est disponible.
Compteur #0, compteur #1, compteur #2
Ces trois blocs fonctionnels ont un fonctionnement identique donc un seul compteur sera décrit. Chaque compteur se compose d'un seul compteur DOWN préréglable de 16 bits. Le compteur peut fonctionner en binaire ou en BCD et son entrée, sa porte et sa sortie sont configurées par la sélection de MODES entreposés dans le registre de mots de contrôle. Les compteurs sont totalement indépendants et chacun peut avoir une configuration de mode et un fonctionnement de comptage séparés, binaire ou BCD. En outre, il existe des fonctionnalités spéciales dans le mot de contrôle générant le chargement de la valeur de comptage afin que la surcharge logicielle puisse être minimisée pour ces fonctions. La lecture du contenu de chaque compteur est disponible pour le programmeur avec des opérations de READ (lecture) simples pour les applications de comptage d'événements et des commandes et une logique spéciales sont incluses dans le 8253 afin que le contenu de chaque compteur puisse être lu "à la volée" sans avoir à inhiber l'entrée d'horloge.
Interface système du 8253
Le 8253 est une composante des systèmes micro-ordinateurs Intel et s'interface de la même manière que tous les autres périphériques de la famille. Il est traité par le logiciel système comme un ensemble de ports d'entrée/sortie de périphériques; trois sont des compteurs et le quatrième est un registre de contrôle pour la programmation MODE. Fondamentalement, les entrées de sélection A0, A1 se connectent aux signaux de bus d'adresse A0, A1 du microprocesseur. Le CS peut être dérivé directement du bus d'adresse en utilisant une méthode de sélection linéaire. Ou il peut être connecté à la sortie d'un décodeur, tel qu'un Intel 8205 pour les systèmes plus importants.
Description opérationnelle détaillée du 8253
Général
La définition fonctionnelle complète du 8253 est programmée par le logiciel système. Un ensemble de mots de contrôle doit être envoyé par le microprocesseur pour initialiser chaque compteur du 8253 avec les informations de MODE et de quantité souhaitées. Ces mots de contrôle programment le MODE, la séquence de chargement et la sélection du comptage binaire ou BCD. Une fois programmé, le 8253 est prêt à effectuer toutes les tâches de chronométrage lui étant assignées. L'opération de comptage réelle de chaque compteur est complètement indépendante et une logique supplémentaire est fournie sur la puce de sorte que les problèmes habituels associés à une surveillance et une gestion efficaces des événements ou débits désynchronisées externes au système de micro-ordinateur ont été éliminés.
Programmation du 8253
Tous les MODES de chaque compteur sont programmés par le logiciel du système par de simples opérations d'entrées/sorties. Chaque compteur du 8253 est programmé individuellement en écrivant un mot de contrôle dans le registre de mots de contrôle. (A0, A1 = 11).
Format de mot de contrôle
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SC1 | SC0 | RL1 | RL0 | M2 | M1 | M0 | BCD |
Sélectionne le compteur SC (Select Counter)
| SC1 | SC0 | Description |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Sélectionne le compteur 0 |
| 0 | 1 | Sélectionne le compteur 1 |
| 1 | 0 | Sélectionne le compteur 2 |
| 1 | 1 | Illégale |
RL-Lecture/Chargeur
| RL1 | RL0 | Description |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Opération de verrouillage du compteur |
| 1 | 0 | Lecture/Chargement uniquement l'octet de poids fort. |
| 0 | 1 | Lecture/Chargement de l'octet de poids faible uniquement. |
| 1 | 1 | Lecture/Chargement d'abord l'octet de poids faible, puis l'octet de poids fort. |
M-MODE
| M2 | M1 | M0 | Description |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | Mode 0 |
| 0 | 0 | 1 | Mode 1 |
| X | 1 | 0 | Mode 2 |
| X | 1 | 1 | Mode 3 |
| 1 | 0 | 0 | Mode 4 |
| 1 | 0 | 1 | Mode 5 |
BCD
| Valeur | Description |
|---|---|
| 0 | Compteur binaire 16 bits |
| 1 | Compteur décimal codé binaire (BCD) (4 décennies) |
MODE 0 : Interruption sur comptage terminal
La sortie sera initialement faible après l'opération de réglage du mode. Une fois le compte chargé dans le registre de compte sélectionné, la sortie OUT restera basse et le compteur comptera. Lorsque le compte terminal est atteint, la sortie OUT passe au niveau haut et le reste jusqu'à ce que le registre de compte sélectionné soit rechargé avec le mode. Le rechargement d'un registre de compteur pendant le comptage donne les résultats suivants :
- (1) Charger le 1er octet arrête le comptage en cours.
- (2) Charger le 2ième octet démarre le nouveau comptage.
L'entrée GATE activera le comptage à l'état haut et inhibera le comptage à l'état bas.
MODE 1 : One-Shot programmable
La sortie OUT passe au niveau bas après le front montant de l'entrée GATE. La sortie deviendra élevée sur le nombre de terminaux. Si une nouvelle valeur de comptage est chargée alors que la sortie OUT est faible, cela n'affectera pas la durée de l'impulsion One-Shot jusqu'au déclenchement suivant. Le décompte actuel peut être lu à tout moment sans affecter l'impulsion unique. Le One-Shot est redéclenchable, par conséquent la sortie restera basse pour le compte complet après tout front montant de l'entrée de porte.
MODE 2 : Générateur de taux
Diviser par N compteur. La sortie OUT sera basse pendant une période de l'horloge d'entrée. La période d'une impulsion de sortie à la suivante est égale au nombre de comptages d'entrée dans le registre de comptage. Si le registre de comptage est rechargé entre les impulsions de sortie, la période actuelle ne sera pas affectée, mais la période suivante reflétera la nouvelle valeur. L'entrée GATE, lorsqu'elle est basse, forcera la sortie haute. Lorsque l'entrée GATE passe au niveau haut, le compteur démarre à partir du compte initial. Ainsi, l'entrée GATE peut être utilisée pour synchroniser le compteur. Lorsque ce MODE est défini, la sortie reste élevée jusqu'à ce que le registre de comptage soit chargé. La sortie peut alors également être synchronisée par logiciel.
MODE 3 : Générateur de taux d'onde carrée.
Similaire au MODE 2, sauf que la sortie reste élevée jusqu'à ce que la moitié du compte soit terminée (pour les nombres pairs) et baisse pour l'autre moitié du compte. Si le compte est impair, la sortie sera haute pour (N+1)/2 comptes et basse pour (N-1)/2 comptes. Si le registre du compteur est rechargé avec une nouvelle valeur pendant le comptage, cette nouvelle valeur sera reflétée immédiatement après la transition de sortie du comptage en cours.
MODE 4 : Stroboscope déclenché par logiciel.
Une fois le mode défini, la sortie sera élevée. Lorsque le compte est chargé, le compteur commencera à compter. Au décompte des bornes, la sortie passe au niveau bas pendant une période d'horloge d'entrée, puis passe à nouveau au niveau haut. Si le registre de comptage est rechargé entre les impulsions de sortie, la période actuelle ne sera pas affectée, mais la période suivante reflétera la nouvelle valeur. Le comptage sera inhibé tant que l'entrée de porte est basse. Le rechargement du registre du compteur redémarrera le comptage en commençant par le nouveau nombre.
MODE 5 : Stroboscope déclenché par le matériel.
Le compteur commencera à compter après le front montant de l'entrée de déclenchement et passera à l'état bas pendant une période d'horloge lorsque le nombre de bornes sera atteint. Le compteur est redéclenchable. La sortie ne descendra pas jusqu'au décompte complet après le front montant d'un déclencheur.
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