第六章 中断技术.ppt
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1、微型计算机原理微型计算机原理(第六章)第六章)l主讲教师 赖于树lEmail:重庆三峡学院物理电子工程学院重庆三峡学院物理电子工程学院第六章 中断技术本章内容本章内容6.1 中断的基本概念6.2 IBM-PC微机中断系统6.3 可编程中断控制器8259A6.4 8259A在微机系统中的应用6.1 中断的基本概念本章首页本章首页本章首页本章首页1.什么是中断什么是中断外设中断:外设中断:键盘、打印机、显示器等指令中断:指令中断:INT 10H、INT21H等硬件故障中断:硬件故障中断:奇偶错、电源故障等程序性中断:程序性中断:除法溢出、非法操作码等中断:中断:是指CPU在正常运行程序时,由于内部
2、/外部事件或由程序预先安排的事件,引起CPU中断正在运行的程序,转去为该事件服务。服务完毕,再返回去继续运行被暂时中断的程序的过程。中断服务(处理)程序、断点2.中断源与中断识别中断源与中断识别1 1)中断源:)中断源:发出中断请求的外部设备或引起中断的内部原因2 2)中断识别:)中断识别:确定中断源,实现程序转移向量中断:向量中断:中断向量、中断号查询中断:查询中断:软、硬件查询确定中断源3 3)中断向量与中断向量表)中断向量与中断向量表中断向量:中断向量:中断服务程序入口地址,4个字节(偏移地址、段首址)中断向量表:中断向量表:PA=000H3FFH,256个;存储结构(中断号,顺序)6.
3、1 中断的基本概念(续)本章首页本章首页本章首页本章首页4 4)中断类型号与中断向量指针)中断类型号与中断向量指针类型号:类型号:8位,N=00FFH中断向量指针:中断向量指针:PA=4*N5 5)中断向量的装入)中断向量的装入(填写填写)与修改与修改装入:装入:系统配置和使用的系统软件负责CLI CLD MOV AX,0 MOV ES,AX MOV DI,4*N MOV AX,OFFSET INT_SEV STOSW MOV AX,SEG INT_SEV STOSW STI用串操作指令装入用串操作指令装入用系统功能调用装入用系统功能调用装入(参照修改)用用MOVMOV指令装入指令装入设中断类
4、型号为N,服务程序入口为INT_SEVCLI MOV AX,0 MOV ES,AX MOV DI,4*N MOV AX,OFFSET INT_SEV MOV ES:DI,AX MOV AX,SEG INT_SEV MOV ES:DI+2,AX STI;写入偏移地址;写入段首址中断向量的修改中断向量的修改修改方法与步骤修改方法与步骤 保存原中断向量保存原中断向量 INT 21H 的35H号功能设置新中断向量设置新中断向量 INT 21H 的25H号功能恢复原中断向量恢复原中断向量 INT 21H 的25H号功能使用后恢复 6.1 中断的基本概念(续)本章首页本章首页本章首页本章首页 OLD_OF
5、F DW?OLD_SEG DW?s s MOV AH,35H MOV AL,N INT 21H MOV OLD_OFF,BX MOV OLD_SEG,ES CLI MOV AH,25H MOV AL,N PUSH DS MOV DX,SEG INT_SEV MOV DS,DX MOV DX,OFFSET INT_SEV INT 21H POP DS STI s;定义保存原中断向量的2个字单元;保存原中断向量;设置新中断向量s CLI MOV AH,25H MOV AL,N MOV DX,OLD_OFF MOV DS,OLD_SEG INT 21H;恢复原中断向量获取中断向量获取中断向量(功能号
6、AH=35H)入口参数:AL=类型号 出口参数:ES:BX=中断向量设置中断向量设置中断向量(功能号AH=25H)入口参数:AL=类型号 入口参数DS:DX=中断向量 使用的DOS功能调用6 6)中断优先级排队方式)中断优先级排队方式按优先级排队循环轮流排队7 7)中断嵌套)中断嵌套完全嵌套特定完全嵌套6.2 IBM-PC微机中断系统分类:分类:硬中断(外部中断)、软中断(内部中断)1.硬中断硬中断(NMI和INTR)1 1)不可屏蔽中断)不可屏蔽中断NMINMI本章首页本章首页本章首页本章首页随机性随机性中断号中断号IRQ标准应用标准应用02H08H09H0AH70H71H72H73H74H
7、75H76H77H0BH0CH0DH0EH0FHNMI0128910111213141534567奇偶检验错、I/O检测错中断定时器T0中断键盘输入中断接收从片8259A的中断请求实时钟中断改向INT 0AH(以IR2出现)保留保留保留协处理器中断硬磁盘控制器中断保留串行通信(COM2)中断串行通信(COM1)中断打印机(LPT2)中断软磁盘控制器中断打印机(LPT1)中断系统系统硬中硬中断断不可屏蔽:不可屏蔽:不受IF状态影响类型号固定:类型号固定:02H有效信号:有效信号:上升沿 紧急故障处理:紧急故障处理:RAM奇偶校验错、I/O通道校验错、协处理器运算错协处理器INTNMINMI产生逻
8、辑产生逻辑&PCKIO CHCKNMIDQCLRD7写0A0HRESETCPU作用作用6.2 IBM-PC微机中断系统(续)2 2)可屏蔽中断)可屏蔽中断INTRINTR可屏蔽:可屏蔽:IF=1,开放;IF=0,屏蔽类型号由类型号由8259A8259A提供提供(PC机08H0FH)有效信号:有效信号:高电平 INTR的处理过程开中断,接收请求发2个INTA,取得类型号N(PSW)(SP),IF=TF=0(CS)(SP),(4*N+2)CS(IP)(SP),(4*N)IP执行中断服务程序执行IRET时 (SP)(IP),(SP)(CS)(SP)(PSW)继续运行原程序2.软中断软中断1 1)双字
9、节指令形式的中断)双字节指令形式的中断(INT(INT n)n)ROM-BIOSROM-BIOS中断:中断:INT 10H;INT 16HDOSDOS中断:中断:INT 21H;INT 20H未定义中断:未定义中断:INT 60H;INT 78H 2 2)特殊中断)特殊中断除法溢出中断除法溢出中断(N=0)条件:条件:商超出规定寄存器的表示范围;字(AX),字节(AL)单步中断单步中断(N=1)条件:条件:TF=1;调试工具或程序设置断点中断断点中断(N=3)条件:条件:调试工具中使用PUSHF POP AX AND AH,0FEH(OR AH,01H)PUSH AX POPFTF=0TF=1
10、溢出中断溢出中断(N=4)条件:条件:OF=1且执行INTO指令本章首页本章首页本章首页本章首页6.2 IBM-PC微机中断系统(续)3.硬中断与软中断的比较硬中断与软中断的比较本章首页本章首页本章首页本章首页特点特点软中断软中断硬硬中断中断(INTR)(INTR)随机性、突发性随机性、突发性否是中断响应周期中断响应周期无有类型号的提供类型号的提供指令或固定中断 控制器可屏蔽可屏蔽否是NMINMI具有随机具有随机性性,其他特其他特点同软中断点同软中断4.软中断的应用软中断的应用ROM-BIOSROM-BIOS中断中断DOSDOS中断中断5.中断的处理过程中断的处理过程(INTR)不同中断的处理
11、过程区别:获取类型号的方法不同;另,软中断无申请阶段1 1)中断申请)中断申请2 2)中断响应)中断响应3 3)中断服务)中断服务4 4)中断返回)中断返回CPU执行完每条指令检测INTR;高电平,IF=1,且无DMA请求,当前指令执行完进入响应阶段执行中断服务程序执行到IRET恢复断点,返回原程序中断服务程序的结构中断服务程序的结构 保护现场 STI ;若允许中断嵌套 服务程序主体 恢复现场 中断结束(EOI)命令 IRETCPU连续发出2个INTA负脉冲;取得类型号N;保护断点;查表将中断向量赋予IP、CS;进入中断服务程序6.2 IBM-PC微机中断系统(续)本章首页本章首页本章首页本章
12、首页6.中断响应周期中断响应周期及及INTAINTA的作用的作用两个连续中断应答信号两个连续中断应答信号INTAINTA负负脉冲组成一个中断响应周期脉冲组成一个中断响应周期第第1 1个负脉冲:个负脉冲:第第2 2个负脉冲:个负脉冲:CPU:CPU:LOCK=0;8259A:8259A:IRRi=0;ISRi=1CPU:CPU:LOCK=1;ALE=0;8259A:8259A:类型号 CPU 自动结束方式ISRi=0CLKT1T2T3T4T1T2T3T4类型号ALED07INTALOCK6.3 可编程中断控制器8259A1.1.8259A8259A协助协助CPUCPU完成的工作完成的工作接收和扩
13、充外设的中断请求接收和扩充外设的中断请求(一片可管理8级中断;两级级联最多管理64级)优先级排队管理优先级排队管理(固定优先级、循环优先级)控制中断请求的屏蔽与开放控制中断请求的屏蔽与开放提供中断类型号提供中断类型号(向量中断,还可实现查询中断)本章首页本章首页本章首页本章首页6.3 可编程中断控制器8259A(续)2.2.8259A8259A的外部特性和内部结构的外部特性和内部结构1 1)引脚)引脚(28脚)D D0 07 7、CSCS、RDRD、WRWRA A0 0:端口选择信号;输入INTINT :8259A的中断申请;输出;高有效;向CPU发出中断申请INTA:INTA:中断响应;输入
14、;接收CPU的中断响应信号,第2个负脉冲中送出类型号面向面向CPUCPU的信号的信号(14)面向外设的信号面向外设的信号(8)IRIR0 07 7:外设的中断申请;输入;触发方式由编程设定面向同类芯片的信号面向同类芯片的信号(4)CASCAS0 03 3:级联信号;双向;主片向从片发送级联代码SP/EN:SP/EN:主从定义/缓冲器方向;双功能;缓冲方式:输出,控制缓冲器传送方向,非缓冲方式:输入,定义主从片,1:主片,0:从片读/写逻辑数据总线缓冲器D0D7A0IORIOW级联/缓冲比较器CS优先级分析器PRCAS0CAS2CAS1SP/EN正在服务寄存器ISR中断请求寄存器ISR控制逻辑中
15、断屏蔽寄存器IMRIR0IR1IR7INTAINT2 2)内部结构)内部结构本章首页本章首页本章首页本章首页6.3 可编程中断控制器8259A(续)中断请求寄存器中断请求寄存器(IRR):8位,寄存有请求的中断级,IRi有请求,IRRi=1正在服务寄存器正在服务寄存器(ISR):8位,寄存正在服务的中断级,IRi被响应且未服务完,ISRi=1,ISR可能多位同时为1中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器(IMR):8位,寄存中断级的屏蔽情况,IMRi=1,IRi被屏蔽优先级分析器优先级分析器(PR):由IRR、IMR、ISR的状态确定INT引脚的输出;优先级编码器+比较电路何时何时中断嵌套中断嵌套INT
16、AB比较器中断屏蔽寄存器IMRIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7中断请求寄存器IRR中断请求优先级编码器1B0B1B2A0A1A2ISR编码器&D1D0D7D5D4D2D3D6工作原理工作原理本章首页本章首页本章首页本章首页6.3 可编程中断控制器8259A(续)级联缓冲器级联缓冲器/比较器比较器:级联时传送级联代码;缓冲方式控制传送方向读写控制逻辑读写控制逻辑:中断类型号的读取不是读写逻辑控制的INTAFFDEH0A1H21H读IMR1010FFDCH0A0H20H读IRR,ISR,查询字0010FFDEH0A1H21H写ICW24,OCW11100FFECH0A0H20H写I
17、CW1,OCW230100TP86ATP86A从片从片主片主片读写操作读写操作A A0 0RDRDWRWRCSCS3.3.8259A8259A的工作方式的工作方式1 1)中断触发方式)中断触发方式2 2)连接系统总线的方式)连接系统总线的方式3 3)中断屏蔽的方式)中断屏蔽的方式4 4)优先级排队的方式)优先级排队的方式5 5)中断结束的方式)中断结束的方式 电平触发:高电平 边沿触发:上升沿 向量中断 查询中断 缓冲方式 非缓冲方式SP/ENSP/EN的的作用作用 常规屏蔽:设置IMR 特殊屏蔽:开放低级中断 固定:IR0最高,IR7最低 轮换 自动轮换 指定轮换 用于非嵌用于非嵌套系统套系
18、统 自动结束方式:第2个INTA后沿自动清除ISRi 非自动结束方式:由程序发EOI命令清除ISRi 不指定EOI 指定EOI EOI命令 固定:IR0最高,IR7最低 轮换 自动轮换 指定轮换 自动结束方式:第2个INTA后沿自动清除ISRi 非自动结束方式:由程序发EOI命令清除ISRi 不指定EOI 指定EOI EOI命令本章首页本章首页本章首页本章首页6.3 可编程中断控制器8259A(续)4.4.8259A8259A的编程命令及中断操作功能的编程命令及中断操作功能1 1)ICWICW1 14个初始化命令字(ICW14)、3个操作命令字(OCW13);写入到2个端口中同一端口写入多个命
19、令字的区分方式:设置特征位、规定写入顺序1 1LTIMSNGLIC4特征位特征位:16位机无效,一般写0LTIM:LTIM:触发方式,=0,边沿触发;=1,电平触发 SNGL:SNGL:=0,多片级联;=1,单片系统 ICIC4 4:=0,不写入ICW4;=1,要写入ICW4,16位机要写入ICWICW1 1还实现对还实现对8259A8259A的复位的复位如如PCPC机机:边沿触发,单片MOV AL,13H OUT 20H,AL2 2)ICWICW2 2T7T6T5T4T3A00A01如如PCPC机机:类型号08H0FHMOV AL,08H OUT 21H,AL确定中断类型号的高五位 高五位:
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