Il timer 8253 è un dispositivo di temporizzazione con tre canali, ciascuno responsabile di diverse funzioni come la generazione di segnali di interruzione, il clock per il refresh della RAM e la produzione di suoni. Esso richiede una gestione attraverso quattro porte logiche e consente di definire il sistema di conteggio e il modo di funzionamento tramite un registro di controllo. I canali del timer vengono utilizzati per operazioni specifiche e devono essere programmati con attenzione per evitare conflitti nel sistema operativo, come nel caso di MS-DOS.

1. Sistemi a Microprocessore 8253
Sistemi a Microprocessore
IL TEMPORIZZATORE DI
INTERVALLI 8253
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Il timer 8253
Un timer è un dispositivo di I/O che effettua operazioni di
temporizzazione, fornendo un determinato segnale di
clock che permette di scandire in maniera discreta il
tempo. In particolare, il timer di sistema possiede tre
canali distinti che adempiono alle seguenti funzioni:
• il canale 0 è utilizzato per temporizzate segnali di
interruzioni di tipo 8, la cui frequenza di interruzione è
programmabile
• il canale 1 ha il compito di fornire il clock per il refresh
della RAM
• il canale 2 può essere connesso all’altoparlante di
sistema, generando suoni di frequenza desiderata
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Sergio PORCU 1

2. Sistemi a Microprocessore 8253
Il timer 8253
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Gestione degli indirizzi
Il timer di sistema, per una sua gestione
completa, necessita di quattro porte
logiche: una per la programmazione
del dispositivo (registro di controllo del
timer) e tre per impostare i valori
corrispondenti ad ognuno dei canali.
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3. Sistemi a Microprocessore 8253
Gestione degli indirizzi
• porta 40h: canale 0
• porta 41h: canale 1
• porta 42h: canale 2
• porta 43h: registro di controllo
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Registro di controllo
bit 7 – 6: valore del canale su cui
operare:
• 00, contatore del canale 0
• 01, contatore del canale 1
• 10, contatore del canale 2
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4. Sistemi a Microprocessore 8253
Registro di controllo
bit 5 – 4: operazione da effettuare sul
contatore:
• 00, memorizza staticamente il valore su cui
operare, per una successiva lettura
• 01, predispone il timer alla reinizializzazione
del byte meno significativo
• 10, abilita il dispositivo per la
reinizializzazione del byte più significativo
• 11, permette di inizializzare in sequenza il
byte meno significativo e più significativo
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Registro di controllo
bit 3 – 1: selezionano il modo di
funzionamento del timer, ovvero
indicano sotto quale forma deve
essere generato il segnale di uscita
(dal modo 0 al modo 5); in particolare il
modo 3 genera segnali digitali che
hanno f.d.o. quadra
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5. Sistemi a Microprocessore 8253
Registro di controllo
bit 0: definisce il sistema di conteggio:
• 0 binario
• 1 BCD
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Canale 0
Il canale 0 è utilizzato per temporizzare
interruzioni di tipo 8. Occorre sottolineare
che la priorità delle interruzioni dettate dal
timer è superiore a qualunque altra
interruzione hardware, per permettere al
sistema di effettuare “in tempo” specifiche
operazioni. Si deve, perciò, prevedere che il
sistema non vada in stallo eseguendo codici
molto brevi, ovvero che impiegano un tempo
di esecuzione minimo.
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6. Sistemi a Microprocessore 8253
Canale 0
Questo problema deriva dal fatto che il
sistema operativo MS-DOS non è
multitasking. Evidentemente, se si
occupa una chiamata al sistema con
operazioni prioritarie che comportano
un notevole tempo, il sistema entra in
blocco.
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Canale 0
Il timer è basato su un oscillatore. Ad ogni
battito dell’oscillatore corrisponde un
operazione che decrementa il contatore
associato (e contenuto all’interno dello
stesso timer) sino a quando esso non è
uguale a 0. In corrispondenza di questo
evento viene generata una interruzione di
tipo 8 e il registro viene reimpostato al suo
valore iniziale per un nuovo ciclo.
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7. Sistemi a Microprocessore 8253
Canale 0
All’avvio del calcolatore il BIOS imposta il valore del
registro associato al canale 0 al valore 0000h.
Cosicché il prossimo valore 0000h di questo
registro avverrà dopo 216 cicli, cioè dopo circa 54,9
msec. La porta associata al canale 0 è la 40H, ma
per abilitare il timer a lavorare su questa porta è
necessario impostare il registro di controllo
dell’8253 (o 8254) tramite la porta 43H. Per evitare
errori di processo bisogna prevedere che il timer
impieghi un tempo d’esecuzione corretto rispetto ai
tempi della CPU, che sono molto ridotti.
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Canale 0
Solitamente si utilizzano una sequenza di
operazioni che permettono un discreto
funzionamento dell’algoritmo di lettura (nel
caso si voglia sfruttare l’alta frequenza di
conteggio per operare una scansione
temporale). Il codice che rappresenta
questa operazione è il seguente:
MOV AL, 00h
OUT 43h, AL
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8. Sistemi a Microprocessore 8253
Canale 0
Per leggere sulla porta è necessario seguire
delle convenzioni stabilite dal costruttore
del dispositivo. In questo caso bisogna
leggere un dato di due byte ma, poiché il
timer dispone di un porta associata al
contatore del canale 0 ad un solo byte,
occorre effettuare due letture successive di
un byte: prima quello meno significativo,
dopo quello più significativo.
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Canale 0
IN AL, 40h
;legge il byte meno significativo dal contatore
del canale 0
MOV CL, AL
;lo memorizza nel byte basso di CX
IN AL, 40h
;legge il byte più significativo del contatore del
canale 0
MOV CH, AL
;lo memorizza nel byte alto di CX
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9. Sistemi a Microprocessore 8253
Canale 1
La programmazione del clock di refresh
per la RAM è demandata al
costruttore, il quale provvederà a
impostare la frequenza più appropriata
per il sistema sul quale è previsto
l’assemblaggio del timer. La porta
associata al canale 1 è la 41H.
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Canale 2
Esso è solitamente utilizzato per la generazioni
di segnali periodici ad onda quadra. Per
ottenere un segnale ad una specifica
frequenza si deve impostare il rispettivo
contatore tramite la relativa porta. La
frequenza sarà pari al quoziente tra la
frequenza d’ingresso (in genere
1,193180MHz) e il valore del contatore
impostato da programma.
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10. Sistemi a Microprocessore 8253
Canale 2
Un uso frequente del canale 2 consiste nel
pilotare l’altoparlante di sistema, il quale
necessita proprio di onde quadre per
emettere suoni ad una frequenza pari a
quella del segnale d’ingresso. L’altoparlante
di sistema è indirizzabile alla porta 61H; per
utilizzarlo insieme al timer è sufficiente
impostare ad 1 i due bit meno significativi
del valore corrente della porta.
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Canale 2
IN AL, 61h
;rilevamento valore corrente della porta
dell’altoparlante
OR AL, 03h
;impostazione ad uno dei due bit meno
significativi
OUT 61h, AL
;impostazione nuovo valore della porta
dell’altoparlante
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11. Sistemi a Microprocessore 8253
Canale 2
Per ottenere l’effetto contrario, cioè disabilitare la
connessione tra timer e altoparlante, è sufficiente
porre a 0 gli stessi bit modificati in precedenza
IN AL, 61h
;rilevamento valore corrente della porta
dell’altoparlante
AND AL, 0FCh
;impostazione a 0 dei due bit meno significativi
OUT 61h, AL
;impostazione nuovo valore della porta dell’altoparlante
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Altoparlante
L’altoparlante di sistema è un dispositivo
che genera suoni a seconda del
segnale d’ingresso trasmessogli. Esso
funziona per mezzo di segnali con
f.d.o. quadra che sollecitano una
membrana, la quale emette
fisicamente un suono della frequenza
dell’impulso elettrico che lo ha
generato.
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12. Sistemi a Microprocessore 8253
Definizione adottata dalla Carnegie-Mellon
University per l’interrupt di tipo 8
INT 08 - IRQ0 - TIMER INTERRUPT
Generated 18.2 times per second, this
interrupt is used to keep the time-of-
day clock updated.
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