6) Программируемый таймер. Область применения. Принцип функционирования.

            Программируемый таймер (ПТ) КР1810ВИ54 предназначен для организации работы МП систем и формирования сигналов с разными временными и частотными характеристиками. Структурная схема БИС показана на рис.3.16, а условное обозначение — на рис.3.17.

            Схема таймера содержит: блок управления чтением/записью RWCU с регистром управляющего слова RCW; трехстабильный буфер данных BD; три канала на базе 16-разрядных отрицательных счетчиков СТ0—СТ2. Каждый канал содержит счетчик, входные и выходные буферные регистры. Счетчи­ки могут работать в двоичном или двоично-десятичном коде. Максималь­ная частота счетчика составляет 2МГц для КР580ВИ53 и 5МГц для КР1810ВИ54.

            В табл. 3.5 приведены назначения выводов ПТ КР580ВИ54.

Таблица 3.5. Назначение выводов БИС таймера КР580ВИ54

Рис.3.16. Структурная схема БИС КР580ВИ54:

CLK — входы тактовых (счетных) импульсов;

GATE — входы разрешения счета, действие которых зависит

от режима работы канала; OUT - выходы счетчиков

Рис.3.17. Условное обозначение БИС КР580ВИ54

           Разряды А1, А0 (рис.3.16) выбирают обращение к счетчикам или к регистру управляющего слова RCW:

           Сигналы управления работой БИС RW,RD,CS  подаются на блок RWCU и вместе с адресными разрядами А0, А1 задают вид выполняемой операции в соответствии с табл. 3.6.

Таблица 3.6. Вид оператш программируемого таймера в зависимости от сигналов управления и адресных разрядов

Примечание, × — любое значение (0 или 1).

            Обобщенная схема подсоединения ПТ к шинам микропроцессора показана на рис.3.18. В качестве примера адресные линии А1, А0 можно подсоеди­нить к линиям А2, А1 шины адресов, на вход  подать сигнал с выхода дешифратора, как на рис.3.7.

Рис.3.18. Подключение программируемого таймера к шинам микропроцессора

            Установка режима работы каждого канала программируемого таймера осуществляется программно — записью управляющего слова (рис.3.19) и начального содержимого счетчика.

Рис.3.19. Формат управляющего слова программируемого таймера

            Значения разрядов D7 (CNT1) и D6 (CNT0) выбирают счетчик (табл. 3.7).

Таблица 3.7. Выборка счетчика

Значения разрядов D5 (RW1) и D4 (RW2) выбирают способ чтения/записи (табл. 3.8).

Таблица 3.8. Способ чтения/записи

            Значения разрядов D3—Dl (M2—М0) выбирают один из 6 режимов работы счетчика (табл. 3.9).

Таблица 3.9. Режимы работы программированного таймера

            Разряд D0 (К) определяет способ кодирования:

• D0 = 0 — двоичный счетчик;
• D0 = 1 — двоично-десятичный счетчик.

            Порядок программирования каналов таймера чрезвычайно гибкий. Можно записать управляющие слова режимов во все каналы, а потом в произволь­ном порядке загружать коды предустановки, а можно запрограммировать в отдельности каждый канал (как в примере).

            В процессе работы программируемого таймера содержимое любого счетчика можно прочитать двумя способами:

• приостановить работу счетчика подачей сигнала GATE = 0 или блокированием тактовых импульсов, а потом прочитать содержимое счетчика с помощью двух команд ввода. Первая команда ввода прочитает млад­ший байт, вторая — старший;
• записать в программируемый таймер управляющее слово, которое со­держит нули в разрядах D4, D5 (ноль в этих разрядах указывают на вы­полнение операции фиксации содержимого счетчика в выходном регист­ре канала в момент записи управляющего слова). Потом прочитать содержимое счетчика с помощью команд ввода.

            В БИС К1810ВИ54 возможно прочитать слова состояния счетчика. Для это­го необходимо записать управляющее слово (рис.3.20).

Рис.3.20. Вид управляющего слова БИС К1810ВИ54: СТ0, СТ1, СТ2 — выбор счетчика

            Счетчик выбирается при записи единицы в соответствующий двоичный разряд СТ0, СТ1, СТ2. Значение STAT = 0 указывает на то, что будет прочитано слово состояния канала, указанного в разряде D3—D1. Значение COUNT = 0 указывает на то, что будет записано содержимое счетчиков, указанных в D3—D1, в выходных регистрах каналов.

            Слово состояния канала имеет вид, показанный на рис.3.21.

            Во время записи управляющего слова в счетчик загружается сначала младший, а потом старший байт кода передней установки. В дальнейшем работа таймера зависит от выбранного режима работы.

            Счетчики таймера могут работать в таких шести режимах: 0 — программируемая задержка; 1 — программируемый мультивибратор; 2 — программи­руемый генератор тактовых импульсов; 3 — генератор прямоугольных сигналов; 4 — программно-управляемый строб; 5 — аппаратно-управляемый строб. Влияние сигнала GATE на соответствующий счетчик зависит от ре­жима работы.

Рис.3.21. Вид слова состояния канала: OUT — состояние выхода OUT (0, 1);

FN — флаг перегрузки (FN = 1, если была перезагрузка кода предустановки);

разряды RW1, RW0, M2, Ml, М0 и К (дублируют разряды управляющего слова (см. рис.5.38))

            Режим 0. Программируемая задержка. В этом режиме (рис.3.22) на выходе выбранного канала таймера формируется сигнал Н-уровня с программно-управляемой задержкой. Задержка отсчитывается от заднего фронта перво­го импульса CLK после записи младшего байта кода предустановки (константы). После записи управляющего слова на выходе OUT выбранно­го канала таймера устанавливается сигнал L-уровня. Такое же состояние сохраняется при записи младшего байта константы. Если во время счета сигнал GATE = 0, счет прекращается, а с появлением GATE = 1 — восстанавливается с прерванного значения. По окончании счета на выходе OUT устанавливается сигнал Н-уровня. Загрузка в счетчик нового значения младшего байта в процессе счета останавливает счет, а загрузка старшего байта начинает новый цикл счета.

Рис.3.22. Режим программируемой задержки

            Режим 1. Программируемый мультивибратор. На выходе счетчика формируется импульс L-уровня с программно-управляемой продолжительностью, причем точкой начала отсчета является задний фронт первого импульса CLK после появления Н-уровня сигнала GATE (рис.3.23).

            При появлении сигнала GATE = 1 на выходе OUT формируется импульс L-уровня продолжительностью N периодов тактовых импульсов CLK. Загруз­ка в процессе счета нового значения N не изменяет текущего режима счета.

            Мультивибратор автоматически перезапускается по каждому переднему фронту сигнала GATE .

Рис.3.24. Режим программируемого мультивибратора

            Режим 2. Программируемый генератор тактовых импульсов. В этом режиме (рис.3.25) выбранный канал осуществляет деление частоты импульсов CLK на программно-управляемый коэффициент N, т. е. генерирует периодический сигнал с частотой, в N раз меньше частоты тактовых импульсов CLK.

Рис.3.25. Режим программируемого генератора тактовых импульсов

            Выходной сигнал L-уровня устанавливается на последнем такте периода. Загрузка счетчика новым значением N в процессе счета приводит к измене­нию периода. Сигнал GATE можно использовать для внешней синхрониза­ции программируемого таймера, поскольку значение GATE = 0 запрещает счет, устанавливая сигнал OUT = 1, а значение GATE = 1 начинает счет сначала.

            Режим 3. Генератор прямоугольных импульсов. Выбранный канал формиру­ет прямоугольные импульсы с программно-управляемым периодом. Дейст­вие сигнала GATE аналогичное режиму 0. При четном значении N на выхо­де счетчика генерируется сигнал Н-уровня на протяжении первой половины периода и L-уровня на протяжении второй. При нечетном N продолжительность Н-уровня на один такт больше, чем для L-уровень. В режиме 3 число N = 3 нельзя загружать в счетчик. Временные диаграммы для этого режима приведены на рис.3.26.

Рис.3.26. Режим генератора прямоугольных импульсов

            Режим 4. Программно-управляемый строб. В этом режиме на выходе тайме­ра формируется строб L-уровня продолжительностью Т_CLK с программно-управляемой задержкой относительно момента записи младшего байта кода предустановки. Перезагрузка младшего байта в процессе счета не влияет на текущий счет, а загрузка старшего байта начинает новый цикл счета.

            Резким 5. Аппаратно-управляемый строб. Этот режим аналогичен режиму 4. Его отличие от режима 4 состоит в том, что началом отсчета программно-управляемой задержки является передний фронт сигнала GATE. Запуск счетчика осуществляется передним фронтом сигнала GATE. Загрузка в счетчик нового значения N в процессе счета не влияет на продолжительность текущего цикла, но такой цикл будет соответствовать новому значению N.

            Диаграммы работы таймера, которые иллюстрируют действие сигнала GATE, показаны на рис.3.27, а для таймера КР580ВИ53 и таймера КР1810ВИ54 — на рис.3.27, б. Для таймера КР580ВИ53 с появлением L-уровня сигнала GATE счет прекращается, а с появлением Н-уровня — вос­станавливается с прерванного значения. Для таймера КР1810ВИ54 L-уровень сигнала GATE также прекращает счет, а Н-уровень — начинает со значения кода предустановки.

Рис.3.27. Диаграммы работы таймера: а — для таймера КР580ВИ53; б - для таймера КР1810ВИ54