第7章 典型可编程接口芯片及应用.pdf
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1、7-1第七章第七章典型可编程接口芯片及应用典型可编程接口芯片及应用7.1 7.1 可编程中断控制器芯片可编程中断控制器芯片825982597.2 7.2 可编程定时器可编程定时器/计数器芯片计数器芯片825482547.3 7.3 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片825582557.4 7.4 可编程串行接口芯片可编程串行接口芯片INS 8250INS 82507.5 7.5 可编程可编程DMADMA控制器芯片控制器芯片8237 8237 7-27.1 7.1 可编程中断控制器芯片可编程中断控制器芯片825982597.1.1 7.1.1 基本功能基本功能7.1.2 7.1.2 内部结构与
2、外部引脚内部结构与外部引脚7.1.37.1.3 中断工作过程中断工作过程7.1.4 7.1.4 端口寻址与读端口寻址与读/写控制写控制7.1.5 7.1.5 命令字格式与编程命令字格式与编程7.1.6 82597.1.6 8259在在PCPC系列机中断系统中的应用系列机中断系统中的应用7-37.1.1 7.1.1 基本功能基本功能中断请求锁存中断请求锁存中断源优先级排队中断源优先级排队中断源识别中断源识别中断源屏蔽中断源屏蔽中断向量提供中断向量提供82598259是是IntelIntel公司专为控制优先级中断而设计的公司专为控制优先级中断而设计的NMOSNMOS芯片。内部集成了与中断控制有关的
3、几乎所有基芯片。内部集成了与中断控制有关的几乎所有基本功能,包括本功能,包括:而且各种功能都可通过编程设定或变更。而且各种功能都可通过编程设定或变更。7-47.1.1 7.1.1 基本功能基本功能芯片的外部接口特性芯片的外部接口特性内部工作原理内部工作原理应用编程的方法应用编程的方法对可编程芯片的掌握,关键要从如下几个方对可编程芯片的掌握,关键要从如下几个方面来掌握:面来掌握:7-5具体掌握如下内容:具体掌握如下内容:掌握芯片的外部引线及其功能掌握芯片的外部引线及其功能,以便将它连接到微机,以便将它连接到微机系统中。系统中。掌握芯片的工作方式及工作特点掌握芯片的工作方式及工作特点,以便选择适合
4、于用,以便选择适合于用户要求的工作方式。户要求的工作方式。熟悉芯片内部的控制字和状态字熟悉芯片内部的控制字和状态字,它将决定芯片的工,它将决定芯片的工作方式及工作特点。作方式及工作特点。掌握芯片的寻址和内部各端口寄存器的读写控制方法掌握芯片的寻址和内部各端口寄存器的读写控制方法。掌握芯片的初始化编程。掌握芯片的初始化编程。7.1.1 7.1.1 基本功能基本功能7-6D7D0RDWRA0CSCAS0CAS1CAS2SP/ENICW1ICW2ICW3ICW4初始化初始化命令寄命令寄存器组存器组内部总线内部总线INTAIR0IR1IR2IR7数据总线数据总线缓冲器缓冲器中断中断服务服务寄存寄存器器
5、(ISR)优先优先级分级分析器析器(PR)中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器(IMR)操作命令操作命令寄存器组寄存器组OCW1OCW2OCW3中断中断请求请求寄存寄存器器(IRR)读读/写电路写电路级联缓冲器级联缓冲器/比较器比较器INT控控 制制 逻逻 辑辑7.1.2 7.1.2 内部结构与外部引脚内部结构与外部引脚IRRIRR用于寄存用于寄存所有要求服务的所有要求服务的中断请求中断请求PRPR用于确定中用于确定中断请求寄存器断请求寄存器IRRIRR中各位的优先等级中各位的优先等级ISRISR用于寄存用于寄存所有正在被服务所有正在被服务的中断级的中断级用于控制多片用于控制多片82598259的级联
6、的级联,以实现将优先中以实现将优先中断等级最多扩展到断等级最多扩展到6464级级。7-77.1.3 7.1.3 中断工作过程中断工作过程82598259在在80868086模式下,对外部中断请求的响应和处理过程模式下,对外部中断请求的响应和处理过程如下:如下:当中断请求输入线当中断请求输入线IR0IR0IR7IR7中有一条或多条变高中有一条或多条变高时,则中断请求寄存器时,则中断请求寄存器IRRIRR的相应位置的相应位置11。若中断请求线中至少有一条是中断允许的,则若中断请求线中至少有一条是中断允许的,则82598259由由INTINT引脚向引脚向CPUCPU发出中断请求信号。发出中断请求信号
7、。82598259在接收到在接收到CPUCPU的的INTAINTA信号后,使最高优先级的信号后,使最高优先级的ISRISR位置位置“1 1”,而相应的,而相应的IRRIRR位清位清“0 0”,但在该中断响应,但在该中断响应周期中,周期中,82598259并不向系统总线送任何内容。并不向系统总线送任何内容。如如CPUCPU是处于开中断状态,则在当前指令执行完后,是处于开中断状态,则在当前指令执行完后,用用INTAINTA信号作为响应。信号作为响应。7-87.1.4 7.1.4 端口寻址与读端口寻址与读/写控制写控制A0A0、RDRD、WRWR、CSCS对对82598259读写操作的控制作用读写操
8、作的控制作用禁止禁止1 1禁止禁止1 11 1IMRIMR数据总线数据总线1 10 00 01 1IRRIRR、ISRISR、中断级、中断级BCDBCD码码数据总线数据总线 1 10 00 00 0数据总线数据总线 ICW2ICW2、ICW3ICW3、ICW4ICW4、OCW1 OCW1 0 01 10 01 1数据总线数据总线ICW1ICW11 10 01 10 00 0数据总线数据总线OCW3OCW31 10 00 01 10 00 0数据总线数据总线OCW2OCW20 00 00 0 1 10 00 0D3D3CSCSA0A0RDRDWRWRD4D4读写操作读写操作 这些命令的输入顺序由
9、这些命令的输入顺序由82598259内部的时序逻辑通过适当的时序内部的时序逻辑通过适当的时序控制加以保证。控制加以保证。对对IRRIRR、ISRISR或中断级或中断级BCDBCD码的选择,决定于在读出操作之前,码的选择,决定于在读出操作之前,CPUCPU写入的操作命令字写入的操作命令字OCW3OCW3的内容。的内容。7-97.1.5 7.1.5 命令字格式与应用编程命令字格式与应用编程82598259的编程是指用户通过写操作送一些命的编程是指用户通过写操作送一些命令字(也叫控制字)到令字(也叫控制字)到82598259内部的控制寄存器内部的控制寄存器(命令字寄存器命令字寄存器),),用于设定或
10、动态改变它的工作用于设定或动态改变它的工作方式和控制模式。方式和控制模式。初始化命令字与初始化编程初始化命令字与初始化编程操作命令字与操作方式编程操作命令字与操作方式编程可编程设置的工作方式可编程设置的工作方式7-10对初始化编程要注意两点:对初始化编程要注意两点:写写ICWICW的流程必须按规定的流程必须按规定顺序写,不能颠倒。顺序写,不能颠倒。各各ICWICW的格式的格式/功能。功能。1.1.初始化命令字与初始化编程初始化命令字与初始化编程初始化编程是通过写初始初始化编程是通过写初始化命令字化命令字ICWICW1 1ICWICW4 4来实现的来实现的,写入流程如图所示。写入流程如图所示。写
11、写ICWICW1 1写写ICWICW2 2初始化完初始化完写写ICWICW3 3级联?级联?Y Y写写ICWICW4 4要要ICWICW4 4?N NY YN N7.1.5 7.1.5 命令字格式与编程命令字格式与编程7-11格式:格式:A0A0D7D7D6D6D7D7 D4D4D3D3D2D2D1D1D0D00 0A7A7A6A6A7A71 1LTIMLTIM A AS SIC4IC4设置中断请求触发方式。设置中断请求触发方式。清除中断屏蔽寄存器,设置中断优先级排清除中断屏蔽寄存器,设置中断优先级排队队,IRQ,IRQ0 0IRQIRQ7 7依次降低。依次降低。指明系统使用的指明系统使用的8
12、2598259是单片还是多片级联。是单片还是多片级联。0 0-不需不需ICWICW4 41 1-需要需要ICWICW4 40 0-多片多片825982591 1-单片单片82598259地址间距地址间距0 0-间距间距8 81 1-间距间距4 40 0-边沿触发边沿触发1 1-电位触发电位触发中断向量地址中断向量地址,仅在仅在8080/80878080/8087模式下用模式下用初始化初始化命令字命令字 ICWICW1 1 ICWICW2 2 ICWICW3 3 ICWICW4 4ICWICW1 1的功能:的功能:7.1.5 7.1.5 命令字格式与编程命令字格式与编程7-12ICWICW2 2
13、的格式:的格式:A0A0D7D7D6D6D7D7D4D4D3D3D2D2 D1D1 D0D01 1A17/A17/T7T7 A14/A14/T6T6 A13/A13/T7T7 A12/A12/T4T4 A11/A11/T3T3 A10A10 A9A9A8A88080/80878080/8087模式下模式下A17A17A8A8中断向量地址中断向量地址8086/80888086/8088模式下模式下T7T7T3T3中断向量号中断向量号在在8080/80878080/8087模式系统中,用于设定模式系统中,用于设定中断向量中断向量地址的高地址的高8 8位:位:A17A17A8A8;而在;而在8086
14、/80888086/8088模式系统模式系统中,则用于设定中,则用于设定中断向量号的高中断向量号的高7 7位:位:T7T7T3T3。初始化初始化命令字命令字 ICWICW1 1 ICWICW2 2 ICWICW3 3 ICWICW4 4ICWICW2 2的功能:的功能:7.1.5 7.1.5 命令字格式与编程命令字格式与编程7-13ICWICW3 3是级联命令字。用于定义是级联命令字。用于定义8259 88259 8根中断根中断请求线上有无级联请求线上有无级联82598259从片。从片。若系统只有一片若系统只有一片82598259,则不用,则不用ICWICW3 3,若有多,若有多片片82598
15、259级联级联,则每一片则每一片82598259都必须使用都必须使用ICWICW3 3,且,且主、从片的主、从片的ICWICW3 3格式不同。格式不同。主片主片ICWICW3 31 1IRQIRQi i线上有从片线上有从片0 0IRQIRQi i线上无从片线上无从片A A0 0D D7 7D D6 6D D7 7D D4 4D D3 3D D2 2D D1 1D D0 0S7S7 S6S6 S7S7 S4S4 S3S3 S2S2 S1S1 S0S01 1A0A0D7D7 D6D6 D7D7 D4D4 D3D3 D2D2 D1D1 D0D01 10 00 00 00 00 0 ID2ID2ID1
16、ID1ID0ID00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 12 23 34 47 76 67 7IRQiIRQi从片从片ICWICW3 3初始化初始化命令字命令字 ICWICW1 1 ICWICW2 2 ICWICW3 3 ICWICW4 4ICW3的功能:的功能:7.1.5 7.1.5 命令字格式与编程命令字格式与编程7-14用于定义用于定义82598259的工作模式,以及中断服务的工作模式,以及中断服务程序是否要送出程序是否要送出EOIEOI命令,以清除中断服务寄存命令,以清除
17、中断服务寄存器器ISR,ISR,允许其他中断。允许其他中断。A0A0D7D7D6D6D7D7D4D4D3D3D2D2D1D1D0D01 10 00 00 0SFNMSFNMBUFBUF M/SM/SAEOIAEOI PMPMICWICW4 4格式:格式:初始化初始化命令字命令字 ICWICW1 1 ICWICW2 2 ICWICW3 3 ICWICW4 41 1-特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式0 0-一般全嵌套方式一般全嵌套方式0 0 非缓冲方式非缓冲方式1 0 1 0 缓冲方式缓冲方式/从控制器从控制器1 1 1 1 缓冲方式缓冲方式/主控制器主控制器1 1-8086/80888086/808
18、8模式模式0 0-8080/80878080/8087模式模式1 1-自动自动EOIEOI0 0-正常正常EOIEOIICWICW4 4的功能:的功能:7.1.5 7.1.5 命令字格式与编程命令字格式与编程7-15再编写初始化程序段再编写初始化程序段ICW2ICW2A0A0D7D7D6D6D7D7D4D4D3D3D2D2 D1D1 D0D01 1A17/A17/T7T7 A14/A14/T6T6A13/A13/T7T7A12/A12/T4T4A11/A11/T3T3A10A10A9A9A8A88080/80878080/8087模式下模式下A17A17A8A8中断向量地址中断向量地址8086
19、/80888086/8088模式下模式下T7T7T3T3中断向量号中断向量号A0A0D7D7D6D6D7D7 D4D4D3D3D2D2D1D1D0D00 0A7A7A6A6A7A71 1LTIMLTIM A AS SIC4IC40 0-不需不需ICW4ICW41 1-需要需要ICW4ICW40 0-多片多片825982591 1-单片单片82598259地址间距地址间距0 0-间距间距8 81 1-间距间距4 40 0-边沿触发边沿触发1 1-电位触发电位触发中断向量地址中断向量地址,仅在仅在8080/80878080/8087模式下用模式下用例例7.17.1 某某80X8680X86微机的中
20、断系统有微机的中断系统有7 7个外部中断源,接个外部中断源,接在在82598259的的IRIR3 3IRIR7 7端,端,中断类型码分别为中断类型码分别为7BH7BH、7CH7CH、7DH7DH、7EH7EH和和7FH7FH,82598259的端口地址为的端口地址为B0HB0H、B1HB1H。允许它们以全。允许它们以全嵌套工作方式工作,中断请求采用电平触发方式。试编写嵌套工作方式工作,中断请求采用电平触发方式。试编写82598259的初始化程序。的初始化程序。解解:先确定初始化命令字先确定初始化命令字ICWICWICWICW1 1:0001101100011011ICWICW2 2:01011
21、00001011000ICWICW3 3:不写不写ICWICW4 4:0000000100000001MOV DXMOV DX,0B0H 0B0H ;指向端口;指向端口0 0MOV ALMOV AL,1BH 1BH ;ICWICW1 1OUT DXOUT DX,AL AL ;写;写ICWICW1 1INC DXINC DX;指向端口;指向端口1 1MOV ALMOV AL,78H 78H ;ICWICW2 2OUT DXOUT DX,AL AL ;写;写ICWICW2 2MOV ALMOV AL,01H 01H ;ICW4ICW4OUT DXOUT DX,AL AL ;写;写ICWICW4 4
22、7.1.5 7.1.5 命令字格式与编程命令字格式与编程1 1-8086/80888086/8088模式模式0 0-8080/8087 8080/8087 模式模式1 1-特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式0 0-一般全嵌套方式一般全嵌套方式1 1-自动自动EOIEOI0 0-正常正常EOIEOI非缓冲方式非缓冲方式缓冲方式缓冲方式/从控制器从控制器缓冲方式缓冲方式/主控制器主控制器0 00 01 11 11 1A0A0D7D7D6D6D7D7D4D4D3D3D2D2D1D1D0D01 10 00 00 0SFNMSFNMBUFBUF M/SM/SAEOIAEOI PMPMICWICW4 47-16
23、例例7.2 7.2 某某80X8680X86系统的中断系统由二片系统的中断系统由二片82598259级联而成,主、级联而成,主、从从82598259的的IRIR7 7上各接有一个外部中断源,其中断向量号分上各接有一个外部中断源,其中断向量号分别为别为0DH0DH,87H87H。假设它们的中断入口地址均在同一段中,。假设它们的中断入口地址均在同一段中,段基址为段基址为4310H,4310H,偏移地址分别为偏移地址分别为1230H1230H、2340H;2340H;所有中断所有中断都采用边沿触发方式、全嵌套方式、正常都采用边沿触发方式、全嵌套方式、正常EOIEOI结束方式。结束方式。写出主、从写出
24、主、从82598259中断向量号范围;中断向量号范围;假定主、从片端口地址分别为假定主、从片端口地址分别为20H20H21H21H、26H26H27H27H,试画出电路连线图;,试画出电路连线图;试编写全部初始化程序。试编写全部初始化程序。7.1.5 7.1.5 命令字格式与编程命令字格式与编程7-17有选择地写操作命令字有选择地写操作命令字OCWOCW1 1OCWOCW3 3到操作命令到操作命令寄存器组。寄存器组。这项工作可在这项工作可在82598259已经初始化后的任何时候进行,已经初始化后的任何时候进行,目的是对中断处理过程实现动态控制。目的是对中断处理过程实现动态控制。如果不写操作命令
25、字,如果不写操作命令字,82598259就按初始化编程所设就按初始化编程所设置好的方式和模式工作置好的方式和模式工作,工作于工作于IRIR0 0优先级最高优先级最高,从从IRIR0 0IRIR7 7优先级依次降低的固定优先级的全嵌套工作方式。优先级依次降低的固定优先级的全嵌套工作方式。如需改变初始化时设置的中断控制方式如需改变初始化时设置的中断控制方式,或屏蔽某或屏蔽某些中断级,读出一些状态信息,就必须在些中断级,读出一些状态信息,就必须在82598259进入工进入工作之前或工作过程中酌情写入操作命令字作之前或工作过程中酌情写入操作命令字OCWOCW。2.2.操作命令字与操作方式编程操作命令字
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