微机原理8-中断控制接口课件

《微机原理8-中断控制接口课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理8-中断控制接口课件（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1,2,第8章 中断控制接口,教学重点 8088 CPU的中断系统 8259A的中断工作过程和工作方式 中断服务程序的编写,3,8.1 8088中断系统,中断是微机系统中非常重要的一种技术。 利用外部中断，微机系统可以实时外部设备的数据传送请求，可以及时处理外部意外或紧急事件。 利用内部中断，微处理器为用户提供了发现、调试并解决程序执行时异常情况的有效途径。 利用内部中断指令，程序员可以调用ROM-BIOS和DOS系统提供的各种功能。,4,8088的中断系统采用向量中断机制 一共可处理256个中断 采用中断向量编号0255，对256个中断加以区别 可屏蔽中断需借助专用的中断控制器 Intel

2、8259A对系统中的可屏蔽中断资源进行管理,5,8.1.1 8088的中断类型,中断逻辑,INTO 指令,单步 中断,除法 错误,INT N 指令,CPU,NMI,8259A 中断 控制器,IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7,外 设 中 断 源,-INTA,可屏蔽中断申请,INTR,不可屏蔽中断申请,可屏蔽中断源,不可屏蔽中断源,内部中断,6,1. 内部中断,内部中断是由于8088内部执行程序出现特殊情况而引起的中断 除法错中断：向量号为0 指令中断（int n）：向量号为n 断点中断（int 3 ）：向量号为3 溢出中断（into ） ：向量号为4 单步中断：向量

3、号为1,内部中断的中断向量号已由Intel公司确定,7,2. 外部中断,外部中断是由于8088外部通过CPU引脚提出中断请求而引起的中断 非屏蔽中断（NMI）： 向量号为2 外部通过非屏蔽中断NMI请求，必须响应 非屏蔽中断主要用于处理系统的意外或故障（电源掉电、存储器读写错误或受到严重的干扰时） 可屏蔽中断（INTR）： 向量号由中断控制器提供 外部通过可屏蔽中断 INTR 请求，由标志位 IF 控制是否响应；响应时将产生有效的 INTA 信号 可屏蔽中断主要用于外设中断请求（请求交换数据等服务）,标志位IF控制对可屏蔽中断的响应,8,中断标志IF的状态,IF0的条件 系统复位，使IF0 任

4、何一个中断被响应，使IF0 执行指令CLI，使IF0 IF1的条件 执行指令STI，使IF1 执行指令 IRET 后IF 将恢复为中断前的状态,9,8.1.2 8088的中断响应过程,当微处理器执行程序过程中出现内部中断或当有外部中断请求信号时，8088按照以下顺序查询，并得到查询到中断对应的中断向量号： 软件中断 除法错中断 指令中断 溢出中断 非屏蔽中断 可屏蔽中断 单步中断,高,低,三种软件中断是同级的，它们不会同时产生。,10,8088的中断响应过程,NMI,N,软件中断,INTR,TF=1,中断响应周期 读中断向量号,下条指令,现行指令,IF1,N,N,N,N,Y,Y,Y,Y,Y,执

5、行中断服务,这是一个查询的过程,11,8088的中断响应过程（续）,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,（6）,单步中断,8088对各类中断的响应过程都是一致的,问题： 1、如何获取中断向量？ 2、送往何处？ 3、第（6）步如何完成？ 4、多种中断同时请求时，最先响应的是？,12,8088的中断响应过程（续）,8088各种中断源的优先权，实际上是指被识别的先后顺序 多种中断同时请求时，最先响应的则可能是单步中断或 NMI中断,13,8.1.3 8088的中断向量表,中断向量：指示中断服务程序的入口地址，该地址包括：偏移地址IP 、段地址CS （共32位） 每个中断向量的低字是偏移地址、高字

6、是段地址，需占用4个字节（低对低，高对高）。 8088 微处理器从物理地址000H开始到3FFH（1KB），依次安排各个中断向量，向量号从0到255。 256个中断向量所占用的1KB区域，称中断向量表,几个概念：向量号N/中断向量/ 中断服务程序的入口地址 中断向量的存放首址N4,4B,4B,中断向量表,1KB,3FFH,0H,0号中断向量,IP,CS,14,8.2 内部中断服务程序,略,15,8.3 8259A中断控制器,Intel 8259A是可编程中断控制器PIC 可配合CPU（I8080/85、I8086/88/286/386等）管理可屏蔽中断 一片8259可管理8级中断，用多片825

7、9A级联可扩展到64级中断。可为CPU提供中断向量号。 8259A有多种工作方式，可通过编程设置在某一种工作方式下使用。,16,8.3.1 8259A的内部结构和引脚,D7D0,-INTA,INT,中断请求寄存器,中断屏蔽寄存器,数据 总线 缓冲器,IR0,IR7,读/写 控制 逻辑,级联 缓冲器 比较器,-RD,-WR,A0,-CS,CAS0,CAS1,CAS2,-SP/-EN,优先权判别电路,中断服务寄存器,控制逻辑,17,1. 中断控制,8259A的主要任务是什么？ 辅助处理器对可屏蔽中断进行优先权管理 谁来确定优先权最高的中断请求？ 优先权电路（Priority Rank） 如何产生中

8、断请求信号？ 控制逻辑,18,中断请求寄存器IRR 保存8条外界中断请求信号IR0IR7的请求状态 Di位为1表示IRi引脚有中断请求；为0表示无请求 中断服务寄存器ISR 保存正在被8259A处理的中断的状态 Di位为1表示IRi中断正在处理中；为0表示没有被处理 中断屏蔽寄存器IMR 保存对中断请求信号IRi的屏蔽状态 Di位为1表示IRi中断被屏蔽（禁止）；为0表示允许,对用户来说，主要关心三个可读写8位存储器：,19,2. 与处理器接口,8259A要与CPU进行数据交换，交换的数据有4个ICW（Initialization Command Words）、3个OCW（Operation

9、Command Words）和4个状态字（Status Words），还要在中断响应时，送出中断向量号。,20,CAS0 IR0 CAS1 IR1 CAS2 IR2 IR3 -INTA IR4 IR5 INT IR6 IR7 -SP/-EN,CAS0 -INTA CAS1 CAS2 INT IR0 IR1 -SP/-EN IR7,CAS0 IR0 CAS1 IR1 CAS2 IR2 IR3 -INTA IR4 IR5 INT IR6 IR7 -SP/-EN,-INTA,INTR,+5V,8259级联工作示意图,3. 8259A的级连（Cascade）,主片,从片,-SP/-EN，从片/开启缓冲

10、器信号。 在非缓冲方式时，确定是主片还是从片，在缓冲方式时，是缓冲器的使能信号。,21,8.3.2 8259A处理中断的过程（P198）,22,8.3.3 8259A的工作方式,普通全嵌套方式,特殊全嵌套方式,自动循环方式,特殊循环方式,优先权固定方式,优先权循环方式,设置优先权方式,普通中断结束方式,特殊中断结束方式,自动中断结束方式,非自动中断结束方式,结束中断方式,中断屏蔽方式,普通屏蔽方式,特殊屏蔽方式,中断触发方式,边沿触发方式,电平触发方式,数据线连接方式,缓冲方式,非缓冲方式,与CPU配合方式,与8080/8085 CPU配合,与8086/8088 CPU配合,级连方式,级连,不

11、级连,23,与CPU的配合方式,与8080/8085 CPU配合 中断响应时，-INTA信号3次有效，8259A送CALL XXXXH指令（3个字节）的机器代码到数据总线; 与8086/8088 CPU配合中断响应时， -INTA信号2次有效，8259A送相应的中断向量号（1个字节）到数据总线。,24,级连方式,不级连只用1片，如 PC/XT 级连使用29片，如 PC/AT（2片）,25,设置优先权方式,普通全嵌套方式（用的最多） 8259A的中断优先权顺序固定不变，从高到低依次为: IR0、IR1、IR2、IR7 中断请求后，8259A对当前请求中断中优先权最高的中断 IRi 予以响应，将其

12、向量号送上数据总线，对应ISR的 Di位置位，至到中断结束（ISR的 Di 位复位） 在ISR的 Di 位置位期间，禁止再发生同级和低级优先权的中断，但允许高级优先权中断的嵌套,26,特殊全嵌套方式允许同级中断嵌套，其它与普通全嵌套同。 用于级联方式下的主片！这样，来自从片的某一中断请求正在处理时，既能允许主片上更高优先级的中断请求，又能允许从片上高优先级的中断请求。 优先权自动循环方式优先权队列在不断变化。 初始状态：由高到低IR0、IR1、IR7 若正在处理IR5的中断请求，则优先权顺序变为IR6、IR7、IR0、IR4 优先权特殊循环方式初始最低优先权的中断源通过编程指定（OCW2，详见

13、P203表8-8）。,27,中断结束字,什么是8259A的中断结束字（EOI）？ IRi被响应时，ISR中对应的Di位被置1； 中断处理完毕，相应的Di位应置0。 向8259A送中断结束指令，使ISR的某位清0，指令的内容叫作中断结束字。,28,结束中断处理方式,自动中断结束方式 中断响应后自动送结束字，清0 ISR中当前优先级最高的中断服务标志。 普通中断结束方式中断结束时用户用指令送结束字（P203表8-3） 当CPU用输出指令往8259A发出普通中断结束EOI命令时，8259A就会清0 ISR中当前优先级最高的中断服务标志 特殊中断结束方式中断结束时用户用指令送特定的结束字，指明要清除I

14、SR中的哪一位（P203表8-3）,29,屏蔽中断源方式,普通屏蔽方式 将 IMR的 Di 位置1，对应的中断 IRi 将被屏蔽，该中断请求将不能从8259A送到CPU 如果将 IMR 的Di位置0，则允许对应的中断产生 特殊屏蔽方式 将IMR的 Di位置1，中断IRi被屏蔽；同时，ISR的Di位将置0，允许发生低级的中断。 若ISR中的Di位为1，则不允许优先级低的中断（普通屏蔽方式）。,设置IMR允许或禁止某些中断源,30,6. 中断触发方式,边沿触发方式 中断请求输入端出现上升沿为有效的中断请求信号 电平触发方式 中断请求端出现高电平为有效的中断请求信号,31,7. 数据线连接方式,缓冲

15、方式 对8259A的数据线（输出中断向量）加缓冲器予以隔离和驱动 -SP/-EN引脚作为输出端，输出允许信号，用以关闭或开启缓冲器 非缓冲方式 -SP/-EN引脚作为输入端 在8259A级连时，用它选择该芯片充当主片或从片,32,8.3.4 8259A的编程,初始化编程 8259A开始工作前用户必须对8259A进行初始化编程。通过写入初始化命令字ICW对8259A进行初始化 中断操作编程 在8259A工作期间，可以随时向8259A写入操作命令字OCW，使之按用户设置的新的工作方式进行工作 用户还可以通过写操作命令字OCW通知8259A，下面的操作要读取8259A中的状态信息，以便了解其工作情况,33,1. 初始化命令字ICW,8259A在开始工作前必须写入初始化命令字 初始化命令字ICW最多可以有4个： ICW1ICW4 必须按照顺序依次写入 其中 ICW1 和 ICW2 是必须的 ICW3和ICW4是否需要，由具体的工作方式决定,流程,34,8259A芯片的初始化流程,35,ICW1：芯片初始化（A0=0）,D4=1，ICW1的标志位，区别于OCW2、OCW3。它们都要写入偶地址端口,LTIM：Level trigggering input mode，中断请求信号形式；1-电平触发，2-边沿触发,SNGL：Single，指出是否级联；