7第七章 可编程中断控制器.ppt
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1、School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用可编程中断控制器可编程中断控制器8259A第七章第七章School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用 中断系统是冯诺中断系统是冯诺.依曼结构计算机的一项重要技术,依曼结构计算机的一项重要技术,尤其为解决当前高速运算尤其为解决当前高速运算CPU与低速外部设备信息交与低速外部设备信息交换之间的矛盾。换之间的矛盾。8086系列有功能很强的中断
2、系统,它可通过系列有功能很强的中断系统,它可通过8259A可编程中断控制器来实现。可编程中断控制器来实现。中断控制器的功能是在有多个中断源系统中,协助中断控制器的功能是在有多个中断源系统中,协助CPU实现对外部中断的管理,对它们进行优先级排队实现对外部中断的管理,对它们进行优先级排队后向后向CPU发出中断请求信号。发出中断请求信号。8259A是可编程的是可编程的8输入输入端中断控制器,其功能很强,也很灵活,但使用时比端中断控制器,其功能很强,也很灵活,但使用时比较复杂。较复杂。概概 述述 School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic
3、University微机原理及应用微机原理及应用Intel8259A芯片有以下特点:芯片有以下特点:单片单片8259A能管理能管理8级中断。若采用级联工作方式,级中断。若采用级联工作方式,可以用可以用9片片8259A构成构成64级主从式中断系统。级主从式中断系统。具有中断判优逻辑功能,且对每一级中断都可以具有中断判优逻辑功能,且对每一级中断都可以屏蔽或允许。屏蔽或允许。中断响应后,能将预置的中断类型码自动提供给中断响应后,能将预置的中断类型码自动提供给CPU。8259A可以通过编程工作在多种不同的方式,从而可以通过编程工作在多种不同的方式,从而能方便的满足多种类型微机中断系统的需要。能方便的满
4、足多种类型微机中断系统的需要。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用1.8259A的内部结构和引脚功能的内部结构和引脚功能 数据总线缓冲器:与数据总线缓冲器:与DBDB挂接(低挂接(低8 8位),传送控制位),传送控制 字字状态信息,中断向量。因为有缓冲器,可直接挂状态信息,中断向量。因为有缓冲器,可直接挂 接在总线上,没有缓冲
5、器的设备,不能直接挂接在接在总线上,没有缓冲器的设备,不能直接挂接在 总线上。总线上。读写控制逻辑:接读写控制逻辑:接CPU 的控制信号。的控制信号。RD:由由IN指令产生,实现读指令产生,实现读8259A(内部寄存器)内部寄存器)WR:由由OUT指令产生,实现写指令产生,实现写8259A(命令字)命令字)School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用A0:地址码,选择内部控制寄存器地址码,选择内部控制寄存器A0=0:选择内部偶地址选择内部偶地址A0=1:选择内部奇地址选择内部奇地址CS
6、:片选信号,凡是挂总线上的芯片都需分配一个来片选信号,凡是挂总线上的芯片都需分配一个来自于系统译码电路的选通信号。自于系统译码电路的选通信号。级联缓冲器:多级联缓冲器:多8259A系统,也称缓冲方式。系统,也称缓冲方式。该缓冲器用来选通某个该缓冲器用来选通某个8259A与与DB连接。连接。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用 CAS0CAS2:级联信号。级联信号。主从片并接,主片为输出信息,从片为输入信息。主从片并接,主片为输出信息,从片为输入信息。主片有主片有8个不同的编码信
7、息,对应个不同的编码信息,对应8个从片。在第个从片。在第 一一 个个INTA时,向所有从发一个编码信息,从片接收到时,向所有从发一个编码信息,从片接收到 编码信息,与自己的编码进行比较,若相同,表明编码信息,与自己的编码进行比较,若相同,表明 本从片被选中。在第二个本从片被选中。在第二个INTA,把中断向量放上数把中断向量放上数 据总线,传送给据总线,传送给CPU。SP/EN:双功能信号,用于级联控制。双功能信号,用于级联控制。缓冲方式时,缓冲方式时,EN=0,表示允许表示允许8259A通过缓冲存储器通过缓冲存储器输出。输出。EN=1,表示,表示CPU写写8259A。非缓冲方式时,非缓冲方式时
8、,SP表示主从关系,表示主从关系,SP=1,表示主片,表示主片,SP=0表示从片。表示从片。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用控制逻辑:控制逻辑:控制控制CPU发送中断请求信号,处理发送中断请求信号,处理CPU的中断应的中断应答信号答信号INT直接接到直接接到CPU的中断请求输入端的中断请求输入端INTR.INT:8259A向向CPU发出的中断请求信号,高电平有发出的中断请求信号,高电平有效。效。INTA:CPU响应中断时,约两个总线周期,称为响响应中断时,约两个总线周期,称
9、为响应周期。应周期。用来对用来对8259A的中断申请进行响应,在中断响应周的中断申请进行响应,在中断响应周期中产生两个期中产生两个INTA信号,第一个用来使中断请求服务信号,第一个用来使中断请求服务寄存器相应位置寄存器相应位置1,第二个,第二个INTA信号,信号,8259A向向CPU提供中断矢量号。提供中断矢量号。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用中断请求触发器(中断请求触发器(IRR)IRR)8 8位寄存器,接收位寄存器,接收8 8个中断源的中断申请信号,并且个中断源的中断
10、申请信号,并且保持在这!若该中断源未被屏蔽,则进入排队电路。保持在这!若该中断源未被屏蔽,则进入排队电路。中断优先级排队电路中断优先级排队电路(PR)逻辑部件根据逻辑部件根据IRR中置中置1的各位优先级,选中其中优的各位优先级,选中其中优先级最高的位,并在先级最高的位,并在INTA脉冲送来时,选通送入中断请脉冲送来时,选通送入中断请求服务寄存器的相应位。求服务寄存器的相应位。中断服务寄存器中断服务寄存器(ISR)记录优选后的中断申请标志(正在执行的中断服务记录优选后的中断申请标志(正在执行的中断服务程序其程序其ISR相应位置相应位置1),后来的中断申请在优先排队),后来的中断申请在优先排队电路
11、的控制下与当前正在执行的中断过程进行优先级电路的控制下与当前正在执行的中断过程进行优先级排队,以决定是否实现中断嵌套。排队,以决定是否实现中断嵌套。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器IMR 由由CPU设置,以决定某个中断源是否被屏蔽,当设置,以决定某个中断源是否被屏蔽,当该寄存器中某一位置该寄存器中某一位置“1”时,表示禁止该中断请求时,表示禁止该中断请求进入系统。通过进入系统。通过IMR寄存器可实现对各级中断的有寄存器可实现对各级中断的有选择的屏
12、蔽。选择的屏蔽。2.8259A的工作原理的工作原理 8259A接收外部中断,接收外部中断,IRR有有8位,对位,对IR0IR7,IRR接收来自某一引脚的中断请求后,对应位置接收来自某一引脚的中断请求后,对应位置1,锁存请求。逻辑电路根据锁存请求。逻辑电路根据IMR中的对应位是否屏蔽中的对应位是否屏蔽决定是否让其进入优先级排队电路。决定是否让其进入优先级排队电路。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用 ISR寄存器存放的是当前进行的中断服务的标志,寄存器存放的是当前进行的中断服务的
13、标志,如果新来的优先级足够高,则如果新来的优先级足够高,则8259A会通过逻辑电路会通过逻辑电路使输出端使输出端INT向向CPU发中断请求。此时若发中断请求。此时若IF=1,则,则CPU在执行完当前指令后,就可以响应中断。在执行完当前指令后,就可以响应中断。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用 对对8086CPU而言,响应中断
14、申请后,向而言,响应中断申请后,向8259A回送回送两个负脉冲两个负脉冲INTA。第一个第一个INTA到达时,到达时,8259A做做3件事:件事:IRR锁存功能失效,不接受任何申请;锁存功能失效,不接受任何申请;使使ISR相应位置位,提供判优依据;相应位置位,提供判优依据;使使IRR清零。清零。第二个第二个INTA到达时,到达时,8259A做三件事:做三件事:恢复恢复IRR功能;功能;将中断类型号送上数据总线的将中断类型号送上数据总线的D7D0,传给传给CPU;如果方式控制字(如果方式控制字(ICW4),自动中断结束位为自动中断结束位为1,那么在第二个脉冲结束时,那么在第二个脉冲结束时,825
15、9A会将第一个会将第一个INTA脉冲到来时设置的脉冲到来时设置的ISR清清0。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用 每一个中断源都有一个中断矢量号(设备号)。每一个中断源都有一个中断矢量号(设备号)。8259A中断类型码的确定中断类型码的确定 D7D6D5D4D3D2D1D0与用户选择类型码有关,与用户选择类型码有关,选择系统没有占用的。选择系统没有占用的。0 0 0 IR00 0 1 IR10 1 0 IR20 1 1 IR31 0 0 IR41 0 1 IR51 1 0 I
16、R61 1 1 IR73.中断矢量号的设置中断矢量号的设置School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用 8259A具有非常灵活的中断管理方式,可满足使具有非常灵活的中断管理方式,可满足使用者的不同要求,而中断优先级是中断管理的核心用者的不同要求,而中断优先级是中断管理的核心问题。问题。中断优先级确定后,一般的处理原则:中断优先级确定后,一般的处理原则:高级中断打断低级中断而被优先处理,禁止低级高级中断打断低级中断而被优先处理,禁止低级打断高级或同级中断相互打断。打断高级或同级中断相互打
17、断。中断类型码肯定是连续的中断类型码肯定是连续的,它们在中断类型表中它们在中断类型表中的位置取决于的位置取决于D7D3 位的状态。位的状态。例:例:D7D3=01000 则中断类型码将则中断类型码将40H47H 该控制字由指令送到该控制字由指令送到8259A,当当CPU响应中断时,响应中断时,由第二个由第二个INTA信号将它取走,送给信号将它取走,送给CPU,取得中断服取得中断服务程序入口地址。务程序入口地址。4.8259A的优先级管理方式的优先级管理方式School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用
18、微机原理及应用完全嵌套方式完全嵌套方式自动嵌套方式自动嵌套方式中断屏蔽方式中断屏蔽方式特殊完全嵌套特殊完全嵌套 完全嵌套方式完全嵌套方式 系统复位后自动进入的一种默认的基本方式,系统复位后自动进入的一种默认的基本方式,8259A的的8个中断源在该方式下自动将个中断源在该方式下自动将IR0设置设置为最高级,为最高级,IR7级别最低。要求在中断服务程序级别最低。要求在中断服务程序结束之前,执行一段程序,将要结束的中断请结束之前,执行一段程序,将要结束的中断请求的求的ISR相应位清相应位清“0”,以便响应下一级的中断请以便响应下一级的中断请求。求。CPU响应中断时,要占用两个总线周期响应中断时,要占
19、用两个总线周期(2个个INTA信号)并且进行断点(信号)并且进行断点(CS:IP,4字字节节)和现场(和现场(FR,2字节以及其它资源)保护,字节以及其它资源)保护,占用大量的栈空间。占用大量的栈空间。School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用 在中断嵌套的过程中,在中断嵌套的过程中,CPU每响应一次中断进入每响应一次中断进入中断服务程序后,执行一条中断服务程序后,执行一条STI指令,将指令,将IF置置“1”,否则高级中断将无法进入系统。,否则高级中断将无法进入系统。任何一级中断处理
20、完毕,任何一级中断处理完毕,CPU应向应向8259A回送回送EOI结束命令,以便结束命令,以便8259A将将ISR寄存器中的相应位寄存器中的相应位清清“0”,标志本级中断结束。,标志本级中断结束。普通结束方式普通结束方式特殊结束方式特殊结束方式自动结束方式自动结束方式School of Engineering&Automation Tianjin Polytechnic University微机原理及应用微机原理及应用 普通结束方式普通结束方式 在服务程序结束之前,执行一段中断结束程序,但在服务程序结束之前,执行一段中断结束程序,但是要求当前结束的中断服务应是最高级的,并且清是要求当前结束的中
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