六章输入输出和中断技术2ppt课件.ppt
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1、六章输入输出和中断技术2ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望8259A的功能中断申请中断申请管理接口管理接口INT中断申请中断申请接口接口1网络网络接口接口2硬盘硬盘接口接口3软盘软盘接口接口4打印机打印机8088CPUINTRIF1.向向CPU的引脚的引脚INTR发中断申请信号发中断申请信号当当有有多多个个外外设设同同时时发发出出中中断断请请求求时时,能能按按照照一一定定的的优优先先级级顺顺序序,向向CPU发发出出中中断断申申请请,使使CP
2、U能能优优先先响响应优先级最高的外部设备的中断申请。应优先级最高的外部设备的中断申请。2.送中断类型号送中断类型号在在CPU中中断断响响应应周周期期,针针对对不不同同外外设设的的中中断断请请求求,向向CPU传传送送不不同同的的中中断断类类型型号号,使使CPU执执行行相相应应的的中断子程中断子程。中断申请管理接口的主要功能中断申请管理接口的主要功能:在在IBM PC机由机由8259A可编程中断控制器可编程中断控制器(PIC)来完成。来完成。8259A的功能的功能n8259A可编程中断控制器可用于管理可编程中断控制器可用于管理Intel 8080/8085、8086/8088、80286/8038
3、6的可的可屏蔽中断屏蔽中断n8259A的的基本功能基本功能n一片一片8259A可以管理可以管理8级中断,可扩展至级中断,可扩展至64级级n每一级中断都可单独被屏蔽或允许每一级中断都可单独被屏蔽或允许n在中断响应周期,可提供相应的中断向量号在中断响应周期,可提供相应的中断向量号n8259A设计有多种工作方式,可通过编程选择设计有多种工作方式,可通过编程选择8259A的内部结构的内部结构D7D0INTAINT中中断断请请求求寄寄存存器器中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器数据数据总线总线缓冲器缓冲器IR0IR7读读/写写控制控制逻辑逻辑级联级联缓冲器缓冲器比较器比较器RDWRA0CSCAS0CSA1CAS
4、2SP/EN优优先先权权判判别别电电路路中中断断服服务务寄寄存存器器控制逻辑控制逻辑8259A的内部结构的内部结构n1.中断请求寄存器中断请求寄存器IRR保存从保存从IR0IR7来的中断请求信号,某位来的中断请求信号,某位=1表示对表示对应的应的IRi有中断请求有中断请求n2.中断服务寄存器中断服务寄存器ISR保存所有正在服务的中断源,某位保存所有正在服务的中断源,某位=1表示对应的表示对应的IRi中断正在被服务中断正在被服务n3.中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器IMR存放中断屏蔽字,某位存放中断屏蔽字,某位=1表示对应的表示对应的IRi输入被屏蔽输入被屏蔽n4.中断优先权判别电路中断优先权判别电
5、路确定是否向确定是否向CPU发出中断请求,中断响应时确定发出中断请求,中断响应时确定ISR的哪位应置位及把相应中断的类型码放到数据的哪位应置位及把相应中断的类型码放到数据总线上总线上8259A的内部结构的内部结构n5.读读/写控制电路写控制电路用于控制对用于控制对8259A的读、写操作。的读、写操作。n6.数据总线缓冲器数据总线缓冲器双向双向8位位3态缓冲器,由它构成态缓冲器,由它构成8259A与与CPU之间的数据接口。之间的数据接口。n7.级联缓冲级联缓冲/比较器比较器多片多片8259A可级联使用,最多可以组成可级联使用,最多可以组成64级中断优先级控制,级中断优先级控制,此时一片此时一片8
6、259A做主片,另外做主片,另外8片做从片,主从片的片做从片,主从片的CAS0CAS2并接在一起,作为级联总线并接在一起,作为级联总线n8.控制逻辑控制逻辑向向CPU发发INT信号,接收信号,接收CPU发来的发来的INTA信号,控制信号,控制8259A进入中断服务状态。进入中断服务状态。8259A的引脚的引脚 双列直插式芯片,双列直插式芯片,28个引脚个引脚 方方 波波键键 盘盘保保 留留串串 口口2 硬硬 盘盘软软 盘盘打印机打印机IOW18.2HzA0CS8259A总线总线A0数数 据据 线线 IORRDWR片片选选译译码码IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7A5A9D0D7D
7、0D7VccSP/ENCA0CA1CA2GND+5V203FH用于多片用于多片8259A级连情况级连情况INTAINT INTA INTR串串 口口1 定时器定时器8259A的时序的时序CAS0CAS2D0D7SP/ENIR0IR7CPU响应周期响应周期8259A工作波形工作波形INT第一个周期第一个周期T1 T2 T3 T4ALECLK 第二个周期第二个周期T1 T2 T3 T4第一个前保持为高电平第一个前保持为高电平 INTALOCK8259A的工作方式的工作方式中断触发方式中断触发方式普通全嵌套方式普通全嵌套方式特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式自动循环方式自动循环方式特殊循环方式特殊循环方式
8、优先权固定方式优先权固定方式优先权循环方式优先权循环方式设置优先权方式设置优先权方式普通中断结束方式普通中断结束方式特殊中断结束方式特殊中断结束方式自动中断结束方式自动中断结束方式非自动中断结束方式非自动中断结束方式结束中断处理方式结束中断处理方式屏蔽中断源方式屏蔽中断源方式普通屏蔽方式普通屏蔽方式特殊屏蔽方式特殊屏蔽方式边沿触发方式边沿触发方式电平触发方式电平触发方式优先级控制方式优先级控制方式n两类优先级控制方式:两类优先级控制方式:固定优先级固定优先级和和循环循环优先级优先级n固定优先级方式(普通全嵌套方式和特殊全嵌固定优先级方式(普通全嵌套方式和特殊全嵌套方式)套方式)所有中断请求所有
9、中断请求IRi的中断优先级固定不变的中断优先级固定不变优先级排列顺序可编程改变优先级排列顺序可编程改变加电后加电后8259A的默认方式,默认优先级顺序从的默认方式,默认优先级顺序从高到低为高到低为IR0IR7IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR07654321032107654最低级最高级最高级最低级优先级优先级IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR0默认优先级默认优先级优先级可编程改变优先级可编程改变n固定优先级下的中断嵌套固定优先级下的中断嵌套在中断处理过程中允许被更高优先级的事件所中在中断处理过程中允许被更高优先级的事件所中断称为中断嵌套。断称为中断嵌套。8259A有两
10、种中断嵌套方式:有两种中断嵌套方式:普通全嵌套方式(默认方式)普通全嵌套方式(默认方式)一中断正被处理时,只有一中断正被处理时,只有更高优先级更高优先级的事件可以打的事件可以打断当前的中断处理过程而被服务。断当前的中断处理过程而被服务。特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式一中断正被处理时,允许一中断正被处理时,允许同级或更高优先级同级或更高优先级的事件的事件可以打断当前的中断处理过程而被服务。可以打断当前的中断处理过程而被服务。注注:特殊全嵌套仅用于多个特殊全嵌套仅用于多个8259A级连时的级连时的8259A,而不能用于从属而不能用于从属8259A或单或单8259A系统。系统。D.主主8259AIR0
11、IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7一般嵌套方式:一般嵌套方式:从从片片的的INT被被主主片片封封锁锁,故故更更高高级级别别的的IR0-IR2中中断断也也无无法法得到响应得到响应特殊嵌套方式:特殊嵌套方式:因因主主片片不不封封锁锁从从片片的的INT,故故级级别别高高的的IR0-IR2中中断断可可以以得得到到响响应应。(但但IR3-IR7仍仍被被本本从从片片封锁封锁)C.假定假定IR3发生中发生中断断,并获得服务并获得服务一一般般嵌嵌套套方方式式:IR4的的中中断断被被服服务务时时,这这些些中中断断将将被封锁。被封锁。B.特特殊殊嵌嵌套套方方式式:IR4的的中中断断被被服服务务 时时,只只
12、 封封 锁锁IR5-IR7。A.INTE.从从8259AINTIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7n一般全嵌套方式与特殊全嵌套方式的区别一般全嵌套方式与特殊全嵌套方式的区别 去去CPUn循环优先级方式(自动循环方式和特殊循环方循环优先级方式(自动循环方式和特殊循环方式)式)中断源轮流处于最高优先级,即自动中断优先级循中断源轮流处于最高优先级,即自动中断优先级循环环某中断请求某中断请求IRi被处理后,其优先级别自动降为最低,被处理后,其优先级别自动降为最低,原来比它低一级的中断上升为最高级原来比它低一级的中断上升为最高级 初始优先级顺序可用编程改变(特殊循环方式)初始优先级顺序可用编
13、程改变(特殊循环方式)IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR07654321021076543最低级最高级最高级最低级ISR内容内容IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR0IR4的服务结束以前的服务结束以前0101000001000000IR4的服务结束以后的服务结束以后ISRi结束中断处理方式结束中断处理方式n当某一当某一IRi中断被服务时,中断被服务时,ISR中的相应中的相应位位ISRi=1。当服务结束后,则必须清零。当服务结束后,则必须清零该该ISRi位。使位。使ISRi=0是通过向是通过向8259A发出中断结束命令(发出中断结束命令(EOI命令)实现的。命令)实现的。n
14、三种三种EOI命令命令n自动自动EOI(AEOI)(自动(自动EOI方式)方式)n非指定非指定EOI(NSEOI)(普通(普通EOI方方式)式)n指定指定EOI(SEOI)(特殊(特殊EOI方式方式)nAEOI:在第在第2个个INTA#结束时,由结束时,由8259A使使ISRi自动复位;自动复位;因不保留当前正在服务的中断的状态,故因不保留当前正在服务的中断的状态,故AEOI不不能用于中断嵌套方式能用于中断嵌套方式nNSEOI:由由CPU发出正常发出正常EOI命令,该命令,该EOI命令使命令使ISRi=1的位中优先级最高的那一位复的位中优先级最高的那一位复位。位。用于普通全嵌套方式用于普通全嵌
15、套方式nSEOI:由:由CPU发出一条发出一条SEOI命令,该命令,该EOI命令中指出了所要复位的命令中指出了所要复位的ISR的位号。的位号。用于非全嵌套方式用于非全嵌套方式中断服务程序向从PIC发EOI命令读从PIC的ISR全0?向主PIC发EOI命令YIRET恢复现场Nn特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式下的下的EOI处理处理n只有当从只有当从PIC的的中断全部处理完中断全部处理完后,才能向主后,才能向主PIC发发EOI命令命令屏蔽中断源的方式屏蔽中断源的方式n普通屏蔽方式:普通屏蔽方式:nIMR屏蔽字决定了屏蔽字决定了允许或禁止允许或禁止某位某位IRi所对应的所对应的中断中断:IMi=1禁止,
16、禁止,IMi=0允许。允许。n特殊屏蔽方式:特殊屏蔽方式:n提供了允许较低优先级的中断能够得到响应的提供了允许较低优先级的中断能够得到响应的特殊手段。特殊手段。n原理原理:假定当前正在处理:假定当前正在处理IR6,先,先进入特殊屏进入特殊屏蔽方式,然后蔽方式,然后设置设置IM6=1。这时,除。这时,除IR6外的所外的所有中断请求均能得到响应。有中断请求均能得到响应。n特殊屏蔽方式中只能用特殊屏蔽方式中只能用SEOI命令结束中断。命令结束中断。n特殊屏蔽例:特殊屏蔽例:;IR4中断处理程序中断处理程序CLIMOVAL,68H;OCW3:01101000OUT0C0H,AL;设置特殊屏蔽方式;设置
17、特殊屏蔽方式INAL,0C2HORAL,10H;屏蔽;屏蔽IR4OUT0C2H,ALSTI;IR7请求,响应,返回请求,响应,返回CLI;为设命令字;为设命令字INAL,0C2H;读出屏蔽字;读出屏蔽字ANDAL,0EFH;清除;清除IMR4OUT0C2H,ALMOVAL,48H;OCW3:01001000OUT0C0H,AL;取消特殊屏蔽;取消特殊屏蔽STI;继续;继续IR4中断服务中断服务MOVAL,20H;OCW2:00100000(EOI)OUT0C0,ALIRET中断触发方式中断触发方式n边沿触发边沿触发nIRi出现上升沿表示有中断请出现上升沿表示有中断请求求n电平触发电平触发nIR
18、i出现高电平表示有中断请出现高电平表示有中断请求求n在第在第1个个INTA#结束前,结束前,IRi必须保持高电平必须保持高电平中断的级连中断的级连n一个系统中,一个系统中,8259A可以级连,有一个主可以级连,有一个主8259A,若干个(最多若干个(最多8个)从个)从8259An级连时,主级连时,主8259A的三条级连线的三条级连线CAS0CAS2作作为输出线,连至每个从为输出线,连至每个从8259A的的CAS0CAS2n每个从每个从8259A的中断请求信号的中断请求信号INT,连至主,连至主8259A的一个中断请求输入端的一个中断请求输入端IRn主主8259A的的INT线连至线连至CPU的中
19、断请求输入端的中断请求输入端nSP*/EN*在非缓冲方式下,规定该在非缓冲方式下,规定该8259A是主片是主片(SP*1)还是从片()还是从片(SP*0)8259A的编程n8259A的控制命令分为n初始化命令字初始化命令字ICWICW1ICW4向向8259A写入写入ICW的过程称为的过程称为初始化编程初始化编程n操作命令字操作命令字OCW OCW1OCW3向向8259A写入写入OCW的过程称为的过程称为操作方式编操作方式编程程 8259A的编程的编程SP/ENCA0CA1CA2IORIOW总线总线D0D7数数 据据 线线D0D7INTAINTRA0片片选选译译码码A5A9CSA0RD INTA
20、WRINT 1 I3 I4ICW1 芯片控制芯片控制 ICW2 中断类型号中断类型号 ICW3 主从片连接关系主从片连接关系 ICW4 方式控制方式控制0111A01 0 0 1 0 1 0 0OCW1 中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器 IMR 0 0 OCW2 优先级设置、发优先级设置、发EOI 0 1 OCW3特殊屏蔽特殊屏蔽,查询方式设置查询方式设置处理部分处理部分控制部分控制部分000 0 0 0 0 0 ISR当前当前中断中断服务服务寄存器寄存器PR优先级优先级裁决器裁决器VCCGND1 10 00 0A0IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7IRR中断中断申请申请寄存器寄存器
21、000 0 0 0 0 0 n4个初始化命令寄存器 ICW1、ICW2 ICW3、ICW4 n3个操作命令寄存器 OCW1(IMR)OCW2、OCW3n当前中断服务寄存器 ISRn中断申请寄存器 IRR 8259A内部有内部有9个个 可读写的寄存器可读写的寄存器8259A的编程结构的编程结构 1 I3 I4ICW1 芯片控制芯片控制 ICW2 中断类型号中断类型号 ICW3 主从片关系主从片关系 ICW4 方式控制方式控制处理部分处理部分控制部分控制部分000 0 0 0 0 0 ISR当前当前中断中断服务服务寄存器寄存器PR优先级优先级裁决器裁决器IRR中断申请中断申请寄存器寄存器000 0
22、 0 0 0 0 中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器 IMROCW2 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 OCW3OCW18259A中断控制器中断控制器8259A内部寄存器的寻址方法CS#RD#WR#A0D4D3读写操作010000写写OCW2写写OCW3写写ICW1写写ICW2,ICW3,ICW4,OCW1(顺顺序写入序写入)00101x1xx00101xx读读出出IRR、ISR读读出出IMRn需要需要CS#、A0、RD#、WR#和和D4、D3的配的配合合n内部寄存器的访问方法如下表:内部寄存器的访问方法如下表:8259A的初始化顺序 n8259的初始化流程如图n注意次序不可颠倒 写写
23、ICW1写写ICW2级连?级连?写写ICW3需需ICW4?写写ICW4NNYY8259A的控制命令字n初始化8259A必须从ICW1开始n写写ICW1意味着重新初始化意味着重新初始化8259An写入写入ICW1后,后,8259A的状态如下的状态如下:清除清除ISR和和IMR(全全0);将中断优先级设成初始状态:将中断优先级设成初始状态:IR0最高,最高,IR7最最低;低;设定为一般屏蔽方式;设定为一般屏蔽方式;采用非自动中断结束方式;采用非自动中断结束方式;状态读出逻辑预置为读状态读出逻辑预置为读IRR。准备顺序接收其他准备顺序接收其他ICWICW1初始化字1LTIMSNGLIC4D7D6D5
24、D4D3D2D1D0表示可以任意表示可以任意为为1为为0都可以(建议为都可以(建议为0)1只能为只能为1,作为标志,作为标志中断触发方式:中断触发方式:LTIM1,电平触发方式,电平触发方式LTIM0,边沿触发方式,边沿触发方式 规定单片或级连方式:规定单片或级连方式:SNGL1,单片方式,单片方式SNGL0,级连方式,级连方式是否写入是否写入ICW4IC41,要写入,要写入ICW4IC40,不写入,不写入ICW4,即,即ICW4规定的位全为规定的位全为0A0=0ICW2中断向量码A0=1T7T6T5T4T3D7D6D5D4D3D2D1D0设置中断向量号设置中断向量号nT7T3为中断向量号的高
25、为中断向量号的高5位位n低低3位由位由8259A自动确定:自动确定:nIR0为为 000、IR1为为 001、IR7为为111ICW3级连控制字 S7/0S6/0S5/0S4/0S3/0S2/ID2S1/ID1S0/ID0D7D6D5D4D3D2D1D0级连命令字级连命令字n主主片片8259A:Si1对对应应IRi接接有有从从片片;否则否则IRi没有连接从片没有连接从片n从从片片8259A:ID0ID2编编码码说说明明从从片片INT引脚接到主片哪个引脚接到主片哪个IR引脚引脚A0=1ICW3级连控制字(续)nICW3必须与主从片的连接关系一致:例如,主片的IR4与从片的INT线连接,则主片的I
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