|
Страница 2 из 19
2.1.1 Программирование микросхемы таймера 8253/8254.
Каждый из трех каналов микросхемы таймера 8253 (8254 для AT)
состоит из трех регистров. Доступ к каждой группе из трех регист-
ров осуществляется через один порт; номера портов от 40H до 42H
соответствуют каналам 0 - 2. Порт связан с 8-битным регистром
ввода/вывода, который посылает и принимает данные для этого кана-
ла. Когда канал запрограммирован, то через этот порт посылается
двухбайтное значение, младший байт сначала. Это число передается
в 16-битный регистр задвижки (latch register), который хранит это
число и из которого копия помещается в 16-битный регистр счетчи-
ка. В регистре счетчика число уменьшается на единицу каждый раз,
когда импульс от системных часов пропускается через канал. Когда
значение этого числа достигает нуля, то канал выдает выходной
сигнал и затем новая копия содержимого регистра задвижки передви-
гается в регистр счетчика, после чего процесс повторяется. Чем
меньше число в регистре счетчика, тем быстрее ритм. Все три кана-
ла всегда активны: процессор не включает и не выключает их. Теку-
щее значение любого из регистров счетчика может быть прочитано в
любой момент времени, не влияя на счет.
Каждый канал имеет две входные и одну выходную линии. Выходная
линия выводит импульсы, возникающие в результате подсчета. Назна-
чение этих сигналов варьируется в зависимости от типа IBM PC:
Канал 0 используется системными часами времени суток. Он уста-
навливается BIOS при старте таким образом, что выдает импульсы
приблизительно 18.2 раза в секунду. 4-байтный счетчик этих им-
пульсов хранится в памяти по адресу 0040:006C (младший байт хра-
нится первым). Каждый импульс инициирует прерывание таймера (но-
мер 8) и именно это прерывание увеличивает показание счетчика.
Это аппаратное прерывание, поэтому оно обрабатывается всегда,
независимо от того, чем занят процессор, если только разрешены
аппаратные прерывания (см. обсуждение в [1.2.2]). Выходная линия
используется также для синхронизации некоторых дисковых операций,
поэтому если Вы изменили ее значение, то Вам необходимо восстано-
вить первоначальное значение перед обращением к диску.
Канал 1 управляет обновлением памяти на всех машинах кроме
PCjr, поэтому его лучше не трогать. Выходная линия этого канала
связана с микросхемой прямого доступа к памяти [5.4.2] и ее им-
пульс заставляет микросхему DMA обновить всю память. На PCjr
канал 1 служит для преобразования входных данных с клавиатуры из
последовательной в параллельную форму. PCjr не использует микрос-
хему прямого доступа к памяти, поэтому когда он вместо этого
прогоняет данные через процессор, то прерывание от таймера забло-
кировано. Канал 1 используется для подсчета заблокированных им-
пульсов часов времени суток, с тем чтобы можно было обновить
значение счетчика после завершения дисковых операций.
Канал 2 связан с громкоговорителем компьютера и он производит
простые прямоугольные импульсы для генерации звука. Программисты
имеют больший контроль над вторым каналом, чем над остальными.
Простые звуки могут генерироваться одновременно с другими прог-
раммными операциями, а более сложные звуковые эффекты могут быть
достигнуты за счет использования процессора. Канал 2 может быть
отсоединен от громкоговорителя и использоваться для синхрониза-
ции. Наконец, выходная линия канала 2 связана с динамиком компью-
тера. Однако динамик не будет генерировать звук до тех пор пока
не сделаны определенные установки микросхемы интерфейса с перифе-
рией 8255.
Две входные линии для каждого канала состоят из линии часов,
которая передает сигнал от микросхемы системных часов и линии,
называемой воротами (gate), которая включает и выключает сигнал
от часов. Ворота всегда открыты для сигналов часов по каналам 0 и
1. Но они могут быть закрытыми для канала 2, что позволяет неко-
торые специальные манипуляции со звуком. Ворота закрываются уста-
новкой младшего бита порта с адресом 61H, который является ре-
гистром микросхемы 8255; сброс этого бита снова открывает ворота.
Эта микросхема обсуждается в [1.1.1]. Отметим что - как и выход
канала 2 - бит 1 порта 61H связан с динамиком и также может ис-
поьзоваться для генерации звука. На рис. 2-2 приведена диаграмма
микросхемы таймера 8253.
Микросхема таймера может использоваться непосредственно для
временных операций, но это редко бывает удобным. Ввод с часов
производится 1.19318 миллионов раз в секунду (даже на AT, где
системные часы идут быстрее, микросхема таймера получает сигнал с
частотой 1.19 Мгц). Поскольку максимальное число, которое может
храниться в 16 битах, равно 65535 и поскольку это число делится
на частоту импульсов от часов, равную 18.2, то максимальный воз-
можный интервал между импульсами равен приблизительно 1/12 секун-
ды. Поэтому большинство временных операций используют счетчик
времени суток BIOS. Для подсчета времени читается значение време-
ни суток и сравнивается с некоторым ранее запомненным значением
для определения числа импульсов, прошедших с того момента. Спе-
циальный способ, описанный в [2.1.7], позволяет испоьзовать счет-
чик времени суток для операций в реальном времени.
8253 предоставляет разработчикам оборудования 6 режимов работы
для каждого канала. Программисты обычно ограничиваются третьим
режимом, как для канала 0 при синхронизации, так и для канала 2
для синхронизации или генерации звука. В этом режиме, как только
регистр задвижки получает число, он немедленно загружает копию в
регистр счетчика. Когда значение в счетчике достигает нуля ре-
гистр задвижки мгновенно перезагружает счетчик и т.д. В течение
половины отсчета выходная линия включена, а в течение половины -
выключена. В результате получаются прямоугольные волны, которые
одинаково пригодны как для генерации звука, так и для подсчета.
8-битный командный регистр управляет способом загрузки чисел в
канал. Адрес порта для этого регистра равен 43H. Командному ре-
гистру передается байт, который говорит какой канал программиро-
вать, в каком режиме, а также один или оба байта регистра задвиж-
ки должны быть переданы. Он показывает также будет ли число в
двоичной или BCD (двоичнокодированной десятичной) форме. Значение
битов этого регистра таково:
бит 0 если 0, двоичные данные, иначе BCD
3-1 номер режима, 1 - 5 (000 - 101)
5-4 тип операции:
00 = передать значение счетчика в задвижку
01 = читать/писать только старший байт
10 = читать/писать только младший байт
11 = читать/писать старший байт, потом младший
7-6 номер программируемого канала, 0 - 2 (00 -10)
Короче говоря, для программирования микросхемы 8253 надо вы-
полнить три основных шага. После того как третий шаг завершен,
запрограммированный канал немедленно начинает функционировать по
новой программе.
1. Послать в командный регистр (43H) байт, представляющий
цепочку битов, которые выбирают канал, статус чтения/записи,
режим операции и форму представления чисел.
2. Для канала 2 надо разрешить сигнал от часов, установив в 1
бит 0 порта с адресом 61H. (Когда бит 1 этого регистра установлен
в 1, то канал 2 управляет динамиком. Сбросьте его в 0 для опера-
ций синхронизации.)
3. Вычислите значение счетчика от 0 до 65535, поместите его в
AX, и пошлите сначала младший, а затем старший байт в регистр
ввода/вывода канала (40H - 42H).
Каналы микросхемы 8253 работают всегда. По этой причине прог-
раммы всегда должны восстанавливать начальные установки регистров
8253 перед завершением. В частности, если при завершении програм-
мы генерируется звук, то он будет продолжаться даже после того,
как MS DOS получит управление и загрузит другую программу. Имейте
это ввиду при написании процедуры выхода по Ctrl-Break [3.2.8].
Низкий уровень.
В данном примере канал 0 программируется на другое значение,
чем установлено BIOS при старте. Причина изменения установки
состоит в том, чтобы изменить интервал изменения счетчика времени
суток на большую величину, чем 18.2 раза в секунду. Частота об-
новления счетчика изменяется, скажем, на 1000 раз в секунду, с
целью проведения точных лабораторных измерений. Значение задвижки
должно быть 1193 (1193180 тактов в секунду / 10000). Как читать
текущее значение регистра счетчика см. в примере [2.1.8]. Перед
дисковыми операциями оригинальное значение задвижки должно быть
восстановлено, поскольку канал 0 используется для синхронизации
дисковых операций. Максимально возможное значение - 65535 тактов
часов между импульсами от канала - может быть достигнуто засылкой
0 в регистр задвижки (0 немедленно превращается в 65535 при
уменьшении на единицу.
;---установка регистров ввода/вывода
COMMAND_REG EQU 43H ;адрес командного регистра
CHANNEL_0 EQU 40H ;адрес канала 0
MOV AL,00110110B ;установка битов для канала 2
OUT COMMAND_REG,AL ;засылка в командный регистр
;---посылка счетчика в задвижку
MOV AX,1193 ;счетчик для 100 импульсов/сек.
OUT CHANNEL_2,AL ;посылка младшего байта
MOV AL,AH ;готовим для посылки старший байт
OUT CHANNEL_2,AL ;посылка старшего байта
|