第七章中断技术可编程中断控制器(Intel 8259A).ppt

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1、第七章中断技术、可编程中第七章中断技术、可编程中断控制器（断控制器（Intel 8259A）有关有关I/OI/O接口的基本概念接口的基本概念 I/OI/O端口与其编址方式端口与其编址方式 主机与外设之间的数据传送方式主机与外设之间的数据传送方式 有关中断的基本概念有关中断的基本概念 82598259A A可编程中断控制器可编程中断控制器 80868086中断系统中断系统 输入输入/输出及输出及82598259A A应用举例应用举例 80868086CPUCPU中断响应流程中断响应流程本章内容本章内容本章内容本章内容 掌握微型计算机接口技术的基本概念 了解主机与外设之间的各种数据传送方式 掌握中

2、断技术的基本概念 了解8086中断系统及其对各种类型中断的响应流程 了解8259A中涉及到的有关概念 掌握8259A的编程应用学习目的学习目的学习目的学习目的 8.1 8.1 I/OI/O接口概述接口概述一、接口与接口技术一、接口与接口技术一、接口与接口技术一、接口与接口技术微型计算机系统可通过系统总线与外设相连，进行系统的扩展与开发，而外设必须通过接口接口才能与CPU交换信息。CPU或系统总线I/O接口电路外设外设与外设与外设与外设与CPUCPUCPUCPU连接时存在如下问题：连接时存在如下问题：连接时存在如下问题：连接时存在如下问题：1.速度的匹配问题；2.时序的配合问题；3.信息类型与信

3、号电平的匹配问题；(数字量，模拟量；TTL电平、RS-232C电平等)因此，外设必项通过接口才能与因此，外设必项通过接口才能与CPUCPU相连接。相连接。4.信息表示格式的一致性问题；(二进制格式、ASCII码、BCD码，串行信息、并行信息)接接口口：CPU与与外外设设之之间间的的一一种种缓缓冲冲电电路路，是是CPU与外设之间信息交换的中转站。与外设之间信息交换的中转站。接接口口技技术术：应应用用硬硬件件与与软软件件相相结结合合的的方方法法，研研究究CPU与与外外设设之之间间如如何何实实现现高高效、可靠的信息交换的一门技术。效、可靠的信息交换的一门技术。内存CPU智能仪器接口智能仪器接口通信接

4、口通信接口过程控制接口过程控制接口输入接口输入接口输出接口输出接口外存接口外存接口数字化存储示波器，数字化万用表终端调制解调器TTY 电传机A/D转换器开关量输入D/A转换器开关量输出键盘 数字化仪光笔 图形输入 声音输入 扫描仪点阵打印 CRT 显示激光打印 液晶显示喷墨打印 绘图仪X-Y记录仪硬盘 软盘光盘 磁带微机控制各类接口框图二、二、二、二、CPU CPU 与外设之间的接口信息与外设之间的接口信息与外设之间的接口信息与外设之间的接口信息1.1.数据信息数据信息数据信息数据信息 (DATA)DATA)(1)数字量数字量由键盘、光电输入机等输入的信息。(通常以二进制表示的数或以 ASCI

5、I 码表示的数或字符)CPU与外设交换的基本信息是数据，有三种类型：(2)模拟量模拟量非电量信息传感器电量信号处理A/DCPU(3)开关量开关量两个状态的量(可以用0、1表示)例如电机的启与停，开关的合与开等。2.2.2.状态信息状态信息状态信息状态信息状态信息状态信息(STATUS)STATUS)STATUS)输入时，输入设备是否准备好？(READY)输出时，输出设备是否空闲？(BUSY)反映当前外设工作状态的信息，例如：3.3.3.控制信息控制信息控制信息控制信息控制信息控制信息(CONTROL)CONTROL)CONTROL)例如控制I/O 设备启动或停止等。CPUI/O设备I/O接口1

6、23ABDBCBDATASTATUSCONTROLCPU 与外设之间的接口信息 CPU通过接口输出用以控制外设工作的信息。通过接口输出用以控制外设工作的信息。三、接口的功能三、接口的功能三、接口的功能三、接口的功能接口用以解决CPU与外设连接时存在的矛盾，一般有以下功能：1.数据缓存数据缓存：匹配不同的数据传送速率。2.端口寻址端口寻址：选择某一外设，某一端口。3.命命令令译译码码：解释CPU输出的命令，产生相应的操作控制信号。4.同步控制同步控制：协调时序上的差异。8.2 8.2 I/O I/O 端口的编址方式端口的编址方式接口电路中能被CPU访问的寄存器或某些特定器件称为I/O端端口口。I

7、/O端口分为数据端口、状态端口和命令端口。其中端口1为数数据据端端口口，端口2为状状态态端口端口，端口3为控制端口控制端口。CPUI/O设备I/O接口123ABDBCBDATASTATUSCONTROLCPU可可用用输输入入/输输出出指指令令或或存存储储器器访访问问指指令令对对端端口口进进行行读读/写写，具具体体应应用用何何种指令应视端口的编址方式而定。种指令应视端口的编址方式而定。通通常常有有两两种种编编址址方方式式：统统一一编编址址方方式和独立编址方式。式和独立编址方式。一、统一编址方式一、统一编址方式一、统一编址方式一、统一编址方式 (存储器对应存储器对应存储器对应存储器对应I/OI/O

8、方式方式方式方式)端口地址与存储器地址统一编址端口地址与存储器地址统一编址译码器CPUAB去存储器去去I/O端口端口RDWR特点：特点：1.I/O端口与存储单元统一编址，占用了存储器空间。2.用存储器访问指令来处理I/O，指令灵活，但指令执行时间较长。二、独立编址方式二、独立编址方式二、独立编址方式二、独立编址方式 (专用专用专用专用I/OI/O方式方式方式方式)译码器8086CPU去存储器去去I/O端口端口译译码码器器A0A15A0A191.I/O端口与存储器，都有自己的地址译码器，地址空间独立，互不影响。2.用专用I/O指令访问端口，程序易读。特点：特点：问题：I/O端口地址译码电路如何设

9、计？I/O 端口地址译码电路设计原则端口地址译码电路设计原则 I/O 端口地址译码一般由地址信号地址信号地址信号地址信号和控控控控制信号制信号制信号制信号的不同组合实现。其原则是：(2)低位地址线直接连接到 I/O 接口芯片，实现片内寻址片内寻址。(1)高位地址与CPU 的控制信号组合，经译 码电路产生 I/O 接口芯片的片选信号()，实现片间寻址片间寻址。8.3 8.3 主机与外设之间的数据传送方式主机与外设之间的数据传送方式微微机机与与外外设设间间的的数数据据传传送送，实实际际上上是是CPUCPU与与I/OI/O接接口口间间的的数数据据传传送送。CPUCPU与与外外设设间间的的数数据据传传

10、送送方方式式一一般般有有三三种种：程程序序控控制制方方式式、中中断方式断方式和和DMADMA方式方式。一、一、一、一、程序控制方式程序控制方式程序控制方式程序控制方式 程序控制方式是指CPU与外设间的数据传送是在程序的控制下完成的一种数据传送方式。这种方式又分为无无条条件件传送方式传送方式和条件传送方式条件传送方式。无条件传送一般适合于数据传送不太频繁的情况，如对开关、数码显示器等一些简单外设的操作。所谓无条件，就是假设外设已处于就绪状态，数据传送时，程序就不必再去查询外设的状态，而直接执行I/O指令进行数据传输。1.1.1.1.无条件传送方式无条件传送方式无条件传送方式无条件传送方式输出锁存

11、器输出设备输入设备输入缓冲器端口译码器数据总线地址总线M/IOWRRD无条件传送输入输出接口框图输入操作：IN AL，PORT M/IO=0，RD=0，地址译码有效，输入 缓冲器被选中。无条件传送输入输出接口框图输出锁存器输出设备输入设备输入缓冲器端口译码器数据总线地址总线M/IOWRRD M/IO=0，WR=0，地址译码有效，输出锁存器被选中。输出操作：OUT PORT，AL2.2.2.2.条件传送方式条件传送方式条件传送方式条件传送方式下图为查询式输入接口电路框图。（1 1）查询查询式式输入输入查询式输入接口电路框图地址总线M/IORD端口译码数据总线READY数据缓冲器三态缓冲器RSQD

12、5V锁存器输入设备数据选通80H81HD7工作原理：CPU读状态口，若READY=0，则循环检测READY；若READY=1，读数据口读入数据，同时置READY=0。地址总线M/IORD端口译码数据总线READY数据缓冲器三态缓冲器RSQD5V锁存器输入设备数据选通80H81HD7NY READY=1？输入状态信息输入数据查询式输入程序流程图WAIT：IN AL，81HTEST AL，80HJZ WAITIN AL，80H下图为查询式输出接口电路框图。（2 2）查询查询式输式输出出查询式输出接口电路框图地址总线端口译码BSUY状态寄存器RDRSDQ输出设备5V应答 M/IOWR数据锁存器数据数

13、据总线选通信号90H91HD0工作原理：CPU读状态口，检测BUSY信号，若BUSY=1，则等待；若BUSY=0，则通过数据口输出数据。地址总线端口译码状态寄存器RDRSDQ输出设备5V应答 M/IOWR数据锁存器数据数据总线选通信号90H91HD0BUSYYNBUSY=1？输入状态信息输出数据查询式输出程序流程图WAIT：IN AL，91H TEST AL，01HJNZ WAITMOV AL，DATAOUT 90H，AL二、二、二、二、中断传送方式中断传送方式中断传送方式中断传送方式为了进一步提高CPU的效率和使系统有实时性能，可以采用中断传送方式。在中断传送方式下，当外设准备好时，主主动动

14、向CPU发出中断请求，请求CPU进行数据的输入输出。中断方式输入接口电路框图数据STB输入设备5V数据锁存器中断请求 触发器中断允许触发器DRQ中断类型号三态缓冲器译码器三态缓冲器D7D0RDA15A0M/IOGINTAINTR工作原理：若输入设备准备好数据，且中断允许，则通过中断请求触发器发INTR。如果IF=1，则CPU在当前指令执行完后，进入中断响应周期，发INTA，待到中断类型号，进入中断服务实现数据传送。数据STB输入设备5V数据锁存器中断请求 触发器中断允许触发器DRQ中断类型号三态缓冲器译码器三态缓冲器D7D0RDA15A0M/IOGINTAINTR中断方式的数据输入 采采用用中

15、中断断传传送送方方式式时时,外外设设处处于于主主动动地地位位,无无需需CPU花花费费大大量量时时间间去去查查询询外外设设的的工工作作状状态态。与与程程序序方方式式相相比比，大大大大提提高高了了CPU的效率。的效率。外设请求中断INTR有效主程序中断服务程序输入数据外设准备数据三、三、三、三、DMADMA方式方式方式方式DMA(Direct Memory Access):是是存存储储器器与与外外设设或或存存储储器器之之间间进进行行大大量量数数据据传传送送的的方方法法，是是在在DMA控控制制器器(DMAC)的的控制下进行的。控制下进行的。CPU总线存储器外设程序控制的数据输入/输出DMADMA与程

16、序控制数据传送路径比较1.1.1.1.DMADMADMADMA与程序控制数据传送路径的比较与程序控制数据传送路径的比较与程序控制数据传送路径的比较与程序控制数据传送路径的比较2.2.2.2.DMADMADMADMA传送控制原理图传送控制原理图传送控制原理图传送控制原理图DMA传送控制原理图CPUDMAC存储器外设HLDAHOLDDREQDACKDBIOR/IOWABMEMW/MEMR3.3.3.3.DMADMADMADMA传送的一般操作过程传送的一般操作过程传送的一般操作过程传送的一般操作过程外设准备好进行DMA操作,外设接口向DMAC发DREQDMAC向CPU发HOLDCPU现行总线周期结束

17、,向DMAC发HLDA,AB,CB,DB呈高阻高阻态态DMAC接管总线向外设接口发DACKDMA传送结束?DMAC撤消HOLD信号,CPU重新控制总线NYDMAC向AB发地址信息,向外设,存储器发IOR,MEMW或IOW,MEMR,且自动修改地址指针.4.4.4.4.DMA DMA DMA DMA 控制器的功能控制器的功能控制器的功能控制器的功能 能向能向CPU 发出发出DMA 请求信号。请求信号。CPU 响应后，接管对总线的控制，进入响应后，接管对总线的控制，进入DMA方式。方式。发出读、写控制信号。发出读、写控制信号。决定数据传送的地址和数据传送的长度。决定数据传送的地址和数据传送的长度。

18、判断判断DMA 操作的结束，撤消总线请求信号，操作的结束，撤消总线请求信号，使使CPU 恢复正常工作。恢复正常工作。5.5.5.5.DMA DMA DMA DMA 方式与中断方式的比较方式与中断方式的比较方式与中断方式的比较方式与中断方式的比较中断方式中断方式特点特点DMA方式方式控制控制数据传送数据传送CPU 状态状态响应响应适用性适用性由由DMA控制器控制控制器控制I/O 存储器存储器不破坏不破坏CPU 内内部寄存器状态部寄存器状态请求响应，级别请求响应，级别高于中断高于中断适用于高速适用于高速I/O设备设备和成组数据交换和成组数据交换由由CPU程序控制程序控制I/O CPU 存储器存储器

19、请求响应，级别请求响应，级别比比DMA方式低方式低适用于慢速适用于慢速 I/O设备，实时处理设备，实时处理破坏破坏CPU内部寄存器状态内部寄存器状态 8.4 8.4 中断的基本概念中断的基本概念一一、什什么么叫叫中中断断？一一、什什么么叫叫中中断断？中断申请主程序中断服中断服务程序务程序返回中断示意图所谓中断，是指这样一个过程：当CPU正在执行程序过程中，由于某一突突然然事件的发生，暂暂时时中中止止正在执行的程序，转去处理突然发生的事件（执行中断服务程序），处理完毕，再再返返回回原来被中止的程序继续运行。日常生活中类似日常生活中类似“中断中断”的例子：的例子：例例1：门铃响时，放下手中正在做的

20、事情，跑去开门，招待客人；客人走后，接着做原来的事情。例例2：教师讲课过程中，同学遇有疑问，不同理解之处，随时向老师提问。问题：请同学们列举类似问题：请同学们列举类似“中断中断”的例子。的例子。二、应用中断技术的优点二、应用中断技术的优点二、应用中断技术的优点二、应用中断技术的优点1.1.1.1.实实实实现现现现CPU CPU CPU CPU 与与与与外外外外设设设设的的的的并并并并行行行行工工工工作作作作，提提提提高高高高了了了了 CPU CPU CPU CPU 的效率。的效率。的效率。的效率。NYREADY？输入状态信息输入数据查询方式的数据输入中断方式的数据输入外设请求中断INTR有效主

21、程序中断服务程序输入数据外设准备数据二、应用中断技术的优点二、应用中断技术的优点二、应用中断技术的优点二、应用中断技术的优点1.实现实现CPU 与外设的并行工作，提与外设的并行工作，提高了高了 CPU 的效率。的效率。2.实现实时处理。实现实时处理。3.实现故障处理。实现故障处理。三、中断源三、中断源三、中断源三、中断源引起中断的原因，产生中断请求的来源。通常有以下几种：通常有以下几种：1.一般的一般的I/O 设备，如键盘、打印机等。设备，如键盘、打印机等。2.实时时钟。实时时钟。3.故障源。故障源。4.为了调试程序而设置的中断。为了调试程序而设置的中断。(例如设置断点，单步运行等例如设置断点

22、，单步运行等)四、中断系统的功能四、中断系统的功能四、中断系统的功能四、中断系统的功能计算机系统中，用于实现中断功能的硬件和软件的集合，称为中断系统。中断系统应解决如下问题：中断系统应解决如下问题：1.中断请求信号的产生(中断源如何申请中断？)2.CPU如何响应？(如何知道有中断请求？3.是否有求必应？响应后的处理过程？)3.中断优先权问题4.中断的具体服务5.中断服务完毕，如何返回原程序？五、实现中断优先权的方法五、实现中断优先权的方法五、实现中断优先权的方法五、实现中断优先权的方法 判判断断和和确确定定中中断断源源的的中中断断优优先先权权，可可以以采采用用软件软件和和硬件硬件两种方法。两种

23、方法。当系统中有多个中断源存在时，若有几个中断源同时提出申请，CPU先响应谁先响应谁？当CPU正响应某一中断过程中，又有另外的中断源提出中断请求，CPU是否响应是否响应？为此提出了中断优先权的概念。为此提出了中断优先权的概念。1.1.1.1.用软件确定中断优先权用软件确定中断优先权用软件确定中断优先权用软件确定中断优先权优先权管理电路三态缓冲器译码锁存器INTRD7 D0A15A0中 断 源 A中 断 源 B中 断 源 CM/IO1.1.用软件确定中断优先权用软件确定中断优先权软件查询流程图优先权管理电路三态缓冲器译码锁存器INTRD7 D0A15A0中 断 源 A中 断 源 B中 断 源 C

24、IOM在 中 断 服 务 中读 入 请 求 状 态A 申 请？B 申 请？中 断 返 回为中断源A服务的程序段YC 申 请？为中断源B服务的程序段为中断源C服务的程序段YY 采用软件查询方式的特点：采用软件查询方式的特点：询问的次序，即为优先权的次序。询问的次序，即为优先权的次序。硬件简单。硬件简单。由查询转至相应的服务程序的时间长，由查询转至相应的服务程序的时间长，尤其在中断源较多的情况。尤其在中断源较多的情况。2.2.2.2.硬件方式硬件方式硬件方式硬件方式（1）若CPU 未处理任何中断，则“优先权失 效”信号为高，当任一中断源请求中断时，通过门2发出INTR 信号。128-3优先权编码器

25、优先权寄存器A B比较器A2A1A0B2B1B0比较失效 中断请求0 中断请求1 中断请求2 7D7 D0INTR 编码器和比较器的优先权排队电路（2）若CPU 正在进行中断处理，当某一中断源请求中断时，能否向CPU 发出INTR信号，受比较器的控制。2.2.硬件方式硬件方式128-3优先权编码器优先权寄存器A B比较器A2A1A0B2B1B0比较失效 中断请求0 中断请求1 中断请求2 7D7 D0INTR 编码器和比较器的优先权排队电路 12.硬件方式硬件方式128-3优先权编码器优先权寄存器A B比较器A2A1A0B2B1B0比较失效 中断请求0 中断请求1 中断请求2 7D7 D0IN

26、TR 编码器和比较器的优先权排队电路思思考考题题：与与软软件件查查询询方方式式比比较较，采采用用硬硬件件方方式式有何特点？有何特点？六、六、六、六、80868086CPU CPU 响应外部中断的过程响应外部中断的过程响应外部中断的过程响应外部中断的过程 CPU 在每一个指令周期的最后一个总线周期的最后一个T状态采样INTR 或NMI 信号线。下面以INTR 为例，说明8086 CPU 响应中断的过程。执行一条指令最后一个总线周期的最后一个T状态？有INTR？中断开放？(FR中的IF=1?)关中断(置FR中IF=0)断号地址(CS.IP)入栈FR 入栈识别中断源，转入相应中断服务程序保护现场中断

27、服务处理恢复现场开中断STI(置FR中IF=1)中断返回IRET取下一条指令NoNoNoYesYesYes讨论：讨论：1.为什么要在中断服务程序中执行STI 指令？2.STI 指令在中断服务程序中的不同位置时，对CPU 处理中断有何影响？七、小结七、小结1.实现断点地址的保护与恢复。实现断点地址的保护与恢复。2.实现现状信息的保护。实现现状信息的保护。3.实现中断优先权的排队。实现中断优先权的排队。4.实现中断的嵌套。实现中断的嵌套。中断服务2(高优先级)主程序中断服务1中断过程由计算机的中断系统，配合用户设计的中断服务程序来实现。中断应具备以下功能：INT n 指令 中断逻辑非屏蔽中断请求中

28、断控制系统（8259A）INT 3指令INTO指令单步中断除数为0中断 可屏蔽中断请求NMIINTR硬件中断软件中断 8.5 8086 8.5 8086的中断系统的中断系统一、中断类型一、中断类型一、中断类型一、中断类型8086能处理256种中断，分为两大类：外部中断和内部中断。其中断分类如右图8086的中断分类1.1.外部中断外部中断外部中断外部中断 (硬件中断硬件中断硬件中断硬件中断)（1）非屏蔽中断非屏蔽中断 NMI (类型号为类型号为2)有效，不受FR 中IF 的影响，常用于处理系统的重大故障。（2）可屏蔽的中断可屏蔽的中断INTR 高有效，CPU 是否响应，取决于 FR 中IF 的状

29、态。常用于各种外设的中断。2.2.内部中断内部中断内部中断内部中断 (软件中断软件中断软件中断软件中断)通常由三种情况引起：(1)INT n 指令中断指令中断(n 为中断类型号为中断类型号)(2)处理处理CPU 某些错误的中断某些错误的中断 除法错中断 (中断类型号为0)溢出中断(INTO)(中断类型号为4)(3)为调试程序设置的中断为调试程序设置的中断a 单步中断当FR 中TF=1时，每执行一条指令，CPU 产生类型为1 的单步中断。b 断点中断设置断点实际上是把指令“INT 3”插入到程序中，CPU 每执行到断点处的“INT 3”指令，便产生类型为3 的中断。二、中断优先级二、中断优先级二

30、、中断优先级二、中断优先级8086 系统中，中断优先级的次序为：系统中，中断优先级的次序为：高低内部中断(除法错、INTO、INT n)NMIINTR单步中断三、中断向量表三、中断向量表三、中断向量表三、中断向量表 CPU 响应中断后，如何得到中断服务程序的入入口口地地址址(中中断断向向量量)，转入到中断服务程序？8086CPU 通过建立中断向量表的方法解决。中中 断断 向向量量(中中断断服服务务程程序序入入口口地地址址)在在表表中中的的地地址址=中中断断类型号类型号 4中断向量表溢出中断0000 :0014 H0000 :0013 H0000 :0010 H0000 :000F H0000

31、:000C H0000 :000B H0000 :0008 H0000 :0007 H0000 :0004 H0000 :0003 H0000 :0000 H类型5类型255供用户定义的中断（共224个）0000 :007 FH0000 :007 EH0000 :03 FFHCS IPCS IPCS IPCS IPCS IPCS IPCS IP专用的中断（共5个）保留的中断（共27个）类型32 类型31类型0类型4类型3类型2类型1除数为 0 中断非屏蔽中断单步中断断点中断四、中断向量的装入四、中断向量的装入四、中断向量的装入四、中断向量的装入 BIOS 负责01FH 共32个中断向量的装入。

32、用户若想装入自己的中断向量到向量表中的，可用以下方法：1.1.用用用用STOS STOS 指令填空中断向量表指令填空中断向量表指令填空中断向量表指令填空中断向量表假设类型号为假设类型号为60H 的中断向量为的中断向量为 CLICLDMOVAX,0MOVES,AXMOV DI,4 60H;DI 指向表中对应位置指向表中对应位置MOVAX,OFFSET_INTR;取偏移地址取偏移地址STOSW;ALDI,AHDI+1 ；DI+2DI MOV AX,SEG_INTR;取段基址取段基址STOSWSTI SEG_INTR:OFFSET_INTR。2.2.利用利用利用利用MOV MOV 指令写入中断向量指

33、令写入中断向量指令写入中断向量指令写入中断向量 CLIMOVAX,00HMOVES,AXMOVBX,4 60H;BX 指向表中对应位置指向表中对应位置MOVAX,OFFSET_INTRMOVES:BX,AX;装入编程地址装入编程地址MOVAX,SEG_INTRMOVES:BX+2,AX;装入段基址装入段基址方方法法1，2由由用用户户直直接接操操作作中中断断向向量量表表，因因此，要熟悉中断向量表的具体组织。此，要熟悉中断向量表的具体组织。3.3.利用利用利用利用DOS DOS 功能调用功能调用功能调用功能调用“INT 21H”INT 21H”的的的的AH=25 AH=25 H H 装入中断向量装

34、入中断向量装入中断向量装入中断向量MOVAL,60H；类型号类型号ALMOVAH,25H；功能号功能号25HAHMOVDX,SEG_INTRMOVDS,DXMOVDX,OFFSET_INTR；DS:DX=中断向量中断向量INT21H方方法法3由由DOS功功能能调调用用具具体体实实现现，中中断断向量表对用户是透明的。向量表对用户是透明的。1.取类型号；取类型号；2.计算向量地址；计算向量地址；3.根据向量地址查表，将偏移地址送根据向量地址查表，将偏移地址送IP，段基段基址送址送CS；4.转入中断服务程序，进行中断处理。转入中断服务程序，进行中断处理。五、五、五、五、80868086CPU CPU

35、 转入中断服务程序的过程转入中断服务程序的过程转入中断服务程序的过程转入中断服务程序的过程8086转入中断处理程序的过程1800HF000H00H18H00HF0HPUSH IRET例：执行INT21H 向量地址 21H 4 84H CPU IP CSMEM（4）（1）（2）（3）0 :0000H0 :0084H0 :0087H0 :03FFHF000 :1800H中断向量表2.计算向量地址；计算向量地址；向量地址21H 4 84H3.根据向量地址查表，将偏移地址送根据向量地址查表，将偏移地址送IP，段基址送段基址送CS；4.转入中断服务程序，进行中断处理。转入中断服务程序，进行中断处理。1.

36、取类型号；取类型号；21H 8.6 8259 8.6 8259A A 可编程中断控制器可编程中断控制器 在在微微机机系系统统中中，可可以以使使用用82598259A A 扩扩展展外外部部中中断断，Intel Intel 8259A 8259A 可可编编程程中中断断控控制制器，主要有以下功能：器，主要有以下功能：3.在在中中断断响响应应周周期期，8259A 可可提提供供相相应应的的中中断类型号。断类型号。1.1片片8259A 能能管管理理8级级中中断断，通通过过级级联联用用9片片8259A可以构成可以构成64 级主从式中断系统。级主从式中断系统。2.每一级中断可以屏蔽或允许。每一级中断可以屏蔽或

37、允许。4.可编程使可编程使8259A 工作在多种不同的方式。工作在多种不同的方式。一、一、一、一、82598259A A 的内部结构与引脚信号的内部结构与引脚信号的内部结构与引脚信号的内部结构与引脚信号 控制逻辑中断服务寄存器ISR优先权电路PR中断请求寄存器IRR中断屏蔽寄存器IMR读写控制逻辑级联缓冲比较器数据总线缓冲器D0D7A0CAS0CAS1CAS2INTIR0IR1IR78259A内部逻辑框图1.数据总线缓冲器数据总线缓冲器 8位、双向、三态，是8259A与 CPU 之间的数据接口。D0D7直接与CPU 数据总线的低8位连结。2.读读/写控制逻辑写控制逻辑A0：常常与地址信号线A0

38、相连。8259A的两个端口地址CPU 通常利用：OUT 指令，IN 指令，3.中断请求寄存器中断请求寄存器 IRR 8 位，若IRi 有效(“1”,)，对应位置“1”，直到IRi 得到响应。因此，因此，IRRIRR记录外中断源记录外中断源IRIRi i的请求信息。的请求信息。4.中断服务寄存器中断服务寄存器 ISR8位，当IRi得到响应时，对应位置“1”。ISR 记录正在处理的IRi，当中断嵌套中断嵌套时，可能多位置“1”。因此，因此，ISRISR记录记录CPUCPU对对IRiIRi的响应情况。的响应情况。5.中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器 IMR8位，某位置“1”，对应IRi 禁止产生中断。因

39、此，因此，IMRIMR控制是否对控制是否对IRiIRi进行屏蔽操作进行屏蔽操作。6.优先权电路优先权电路实现优先权的判断与处理，采用编码器和比较器电路，如下图所示。8259A中的中断优先权电路7.控制逻辑控制逻辑（1）由IRR 和PR 的情况，向8259A 其它部件发出控制信息。（2）向CPU 发出INT 信号，接收CPU 信号。8.级联缓冲级联缓冲/比较器比较器可以实现8259A的级联，扩展外中断。(1)CAS2、CAS1、CAS0 引脚 主主8259A:CAS2CAS0 输出，输出被输出，输出被 响应的从片的标志码。响应的从片的标志码。问问题题：82598259A A级级联联时时，如如何何

40、确确定定主主82598259A A的的IRIRi i接接有有从从片片，从从片片接接入入主主82598259A A的的IRIRi i？8259A从片 A 8259A主片8259A从片 B INTCAS0CAS1CAS2 IR0INTCAS0CAS1CAS2 IR0 INTCAS0CAS1CAS2 IR7 IR6 IR3 IR0 SP/EN SP/ENIR7CS A0 INTACS A0 INTACS A0 INTAIR7SP/ENIR7ABCBDBGND GND Vcc 从从8259A:CAS2CAS0 输输入入，接接收收主主片片发发出出的的标标志志码码，与与自自己己的的标标志志码码比比较较。若

41、若相相等等，下下一一个个INTA信信号号到到来来时，将中断时，将中断类型号类型号送至数据总线。送至数据总线。从片A标去码：011，从片B标志码：110(2)SP/EN引脚 当当8259A 工作于非缓冲方式工作于非缓冲方式(直接与直接与CPU 的的DB 相连相连)为输入，是主从芯片定义引脚。当当8259A 工作于缓冲方式工作于缓冲方式(通过总线缓冲器与通过总线缓冲器与 CPU 的的DB 相连相连)EN为输出，用于CPU与8259A传送数据信息时启动数据总线驱动器。DBDBCPU数据总线驱动器8259A此时，主从芯片的定义由ICW4中的M/S实现。8259A 的引脚图二、二、二、二、8259825

42、9A A 的中断处理过程的中断处理过程的中断处理过程的中断处理过程下面以8259A单片使用为例，说明其中断处理过程。1、当一条或多条中断请求线IR0 IR7变变高高时，设置相应的IRR位。2、PR对中断优先权和中断屏蔽寄存器的状态进行判断之后，如某中断优先权最高且为允许中断状态，就向CPU发高电平信号INT，请求中断服务。3、CPU响应中断时，送回应答信号 INTA。4、8259A接到来自CPU的第一个信号INTA时，当前中断服务寄存器（ISR）中相应位置位，并把IRR中相应位复位。同时，8259A准备向数据总线发送中断类型号。5、在8259A发送中断类型号的后一个INTA 脉冲期间，如果是在

43、AEOI(自动结束中断)方式下，在这个 INTA 脉冲结束时复位ISR的相应位。在非自动中断结束方式下，ISR相应位要由中断服务程序结束时发出的EOI命令来复位。三、三、三、三、82598259A A 的工作方式的工作方式的工作方式的工作方式8259A有多种工作方式，这些工作方式可以通过初始化命令字（ICW1ICW4）和操作命令字（OCW1OCW4）来设置。1.引入中断请求的方式引入中断请求的方式边边沿沿触触发发方方式式。以上跳沿向8259A请求中断，上跳沿后可一直维持高电平，不会再产生中断。电电平平触触发发方方式式。以高电平申请中断，但在响应中断后必须及时清除高电平，以免引起第二次误中断。中

44、中断断查查询询方方式式。外设通过8259A申请中断，但8259A却不使用INT信号向CPU申请中断，CPU用软件查询确定中断源，并为其服务。2.连接系统总线的方式连接系统总线的方式 在大系统中，要求数据总线有总线缓冲器。8259A与这种带总线缓冲器的系统总线连接的方式称缓冲器方式缓冲器方式。在小系统中，则8259A不需要总线缓冲器而是将其直接接至数据总线。8259A与这种不需总线缓冲器而直接连到系统总线的方式称非非缓冲器方式缓冲器方式。3.屏蔽中断源的方式屏蔽中断源的方式 普普通通屏屏蔽蔽方方式式。利用操作命令字OCW1，使屏蔽寄存器IMR中的一位或几位置1来屏蔽一个或几个中断源的中断请求。若

45、要开放某一个中断源的中断请求，则将IMR中相应的位置0。特特殊殊屏屏蔽蔽方方式式。在某些场合，在执行某一个中断服务程序时，要求允许另一个优先级比它低的中断请求被响应，此时可采用特殊屏蔽方式。它可通过OCW3的D6D511来设定。4.优先级排队的方式优先级排队的方式全全嵌嵌套套方方式式。在此种方式下中断优先级按0 7顺序进行排队，只允许中断级别高的中断源去中断中断级别低的中断服务程序。特特殊殊全全嵌嵌套套方方式式。它和全嵌套方式基本相同，所不同的是在特殊全嵌套方式下，当执行某一级中断服务程序时，可响应同级的中断请求，从而实现对同同级级中中断断请求的特殊嵌套(8259A级级联联使使用用时时，某某从

46、从片片的的8个个中中断断源源对对主主片片来来说说，可可以以认认为为是是同同级级的的)。特殊全嵌套方式用于多片级联。优优先先级级自自动动循循环环方方式式。在这种方式下，优先级顺序不是固定不变的，一个设备得到中断服务后，其优先级自动降为最低。其初始的优先级顺序规定为IR0，IR1，IR7。该方式用在系统中多个中断源优先级相等的场合。优优先先级级特特殊殊循循环环方方式式。这种方式与优先级自动循环方式唯一的区别是，其初始的优先级顺序不是固定IR0为最高，然后开始循环，而是由程序指定IR0 IR7中任意一个为最高优先级，然后再按顺序自动循环，决定优先级。5.结束中断的处理方式结束中断的处理方式自自动动中

47、中断断结结束束方方式式。在中断服务程序中，中断返回之前，不需发中断结束命令就会自动清除该中断源所对应的ISR位（实际上在CPU发第二个信号时，8259即自动消除ISR中的对应位）。这种方式用在多个中断不会嵌套的系统中。非非自自动动中中断断结结束束方方式式。在中断服务程序返回之前，必须发中断结束命令才能使ISR中的当前服务位清除。四、四、四、四、82598259A A 的初始化命令字的初始化命令字的初始化命令字的初始化命令字 8259A 初始化编程时，有四个初始化命令字ICW(Initialiation Command Word)，即ICW1ICW4；8259A工作期间，有三个操作命令 字 OC

48、W(Operation Command Word)，即OCW1OCW3。8259A 只有两个端口地址A0=0 偶地址端口1 奇地址端口因此，对8259A读/写操作时，要注意控制字写入的端口地址写入的顺序有关的标志位1.ICW1(IRi 触发方式，是否单片使用，是否写入ICW4)01LTIM SNGL IC4A0D7D6D5D4D3D2D1D0标志位标志位 LTIM：规定IRi的触发方式1高电平触发0 触发=SNGL：是否单片使用1单片使用0级联使用=IC4：是否写入ICW41后面写入ICW40不写入ICW4=例例：某8086微机系统中，使用单片8259A，中断请求信号为上升沿触发，需要设置IC

49、W4，端口地址为20H，21H，则其初始化命令字ICW1应为：0001001113H，设置ICW1的指令为：MOVAL，13HOUT20H，AL2.ICW2(中断类型号的高5位)(中断类型号的低3位由8259A 自动编码产生)1T7T6T5T4T3A0D7D6D5D4D3D2D1D0IRi 对应中断类型号的高5位T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0由ICW2规定0 0 00 0 10 1 01 1 1IR0IR1IR2IR7例例：某PC机中8个可屏蔽中断（IR0 IR7）的类型号为08H 0FH，A01，端口地址为21H，则ICW2为：08H，设置ICW2的指令为：MOVAL，08H

50、OUT21H，AL3.ICW3(级联时，主从芯片的级联引脚)若ICW1 中SNGL=1不写入ICW30写入ICW3(1)(1)写给主片的写给主片的写给主片的写给主片的ICWICW3 3Si=1,表示主片IRi上接有从片。1S7S6S5S4S3S2S1S0A0D7D6D5D4D3D2D1D0(2)(2)写给从片的写给从片的写给从片的写给从片的ICWICW3 3ID2 ID1 ID0该从片 0 0 0接入主片的IR0 0 0 1接入主片的IR1 1 1 1接入主片的IR7100000ID2ID1ID0A0D7D6D5D4D3D2D1D0从片的标志码例例：某某8086微微机机系系统统中中，主主片片8