在计算机科学特别是嵌入式系统领域，计数器和定时器是至关重要的组成部分。本章主要探讨了8253/8254可编程计数器定时器（PCT）及其在生物医学领域的应用。8253/8254是一款广泛使用的多功能接口芯片，主要用于产生精确的定时信号，程序切换，I/O设备驱动，波特率发生以及时间延迟等功能。
计数器/定时器可以通过软件或硬件方法来产生定时信号。在多任务操作系统中，它们能够以中断信号的形式触发程序的切换，确保系统运行的公平性和高效性。此外，它们还能向I/O设备输出精确的定时脉冲，这对于实时数据处理和通信至关重要。例如，在生物医学设备中，这种精确的定时能力可以用于控制A/D转换的采样频率。
8253/8254芯片包含三个独立的计数器，每个计数器都有自己的输入时钟（CLK0~CLK2）和门控信号（GATE0~GATE2），以及输出信号（OUT0~OUT2）。它们共享一个控制寄存器和一个状态寄存器（8254才有状态寄存器）。每个计数器是一个16位的减法计数器，当计数值递减到零时，可以触发特定的操作，如产生中断。
在编程结构上，8253/8254有两类控制字：模式设置控制字和读出控制字。这些控制字用来设置计数器的工作模式和初始化计数值。编写程序时，必须遵循特定的原则，如先写控制字再设置初始值，且必须遵循控制字中定义的字节写入顺序。编程命令包括设置控制字、设置初始值、锁存和读取计数值等操作。例如，可以通过段读取命令来获取计数器的当前值，这通常涉及到一系列的内存读写操作。
8253/8254提供了六种工作模式，每种模式都有其独特的时序图和应用场景。模式0是计数结束产生中断，适用于需要周期性事件的场合。模式1是可重复触发的单稳态触发器，常用于脉冲整形。模式2是分频器，可以将输入时钟分频，生成较低频率的信号。模式3则是方波发生器，能产生方波输出。模式4和5是软件和硬件触发的选通信号发生器，适用于需要灵活触发信号的系统。
在应用实例中，8253/8254常常被用于A/D子系统的采样信号生成。通过精确控制采样频率，可以确保生物医学数据采集的准确性和一致性。例如，设置8253/8254的一个计数器为分频器模式，产生所需的采样时钟，从而保证A/D转换器在正确的时间进行转换，避免数据丢失或误差。
总结来说，8253/8254是一种强大的定时和计数解决方案，它在生物医学系统和其他需要精确时序控制的领域中发挥着关键作用。理解其工作原理、编程结构和各种工作模式对于设计和维护这类系统至关重要。
VIP享7折，此内容立减5.97元 
