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1、第五章 中断系统1.中断的基本概念 2.8086/8088的中断系统 3.可编程中断控制器8259A 4.8259A在微机系统中的应用3.可编程中断控制器8259An一、8259A的功能n二、8259A的外部特性n三、8259A的内部结构n四、8259A的工作方式n五、8259A的中断操作功能及其命令5.3 可编程中断控制器8259An一、8259A的功能中断系统中的硬件中断需使用中断控制 器8259A协助CPU进行中断处理，通过它 可以完成以下工作：1.优先级排队管理2.接受和扩充外部设备的中断请求3.提供中断类型号4.进行中断请求的屏蔽和开放二、8259A的外部特性8259A的外部引脚可分
2、为3组： a.面向CPU的信号线：数据线（D0D7）、地址线 （/CS、A0）、控制线（/WR、/RD、INT、 /INTA）； b.面向I/O设备的信号线：中断请求线（IR0IR7 ）； c.面向同类芯片的信号线：级联控制线（SP/EN、 CAS0CAS3）。二、8259A的外部特性*6三、8259A的内部结构2.8259A的内部结构 （1）中断请求寄存器（IRR）n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 （2）正在服务寄存器（ISR）n保存正在被8259A服务着的中断状态nDi位为1表示IRi中断正在服务中；为0表示没有 被服
3、务 （3）中断屏蔽寄存器（IMR）n保存对中断请求信号IR的屏蔽状态nDi位为1表示IRi中断被屏蔽（禁止）；为0表示 允许三、8259A的内部结构三、8259A的内部结构2.8259A的内部结构 （4）优先权分析器（PR）n负责从所有的中断申请和“正在服务中的中断” 范围内选出级别最高的中断 （5）读写控制逻辑 （6）级联缓冲器/比较器 （6）初始化命令字（ICW） （6）操作命令字（OCW）*微型计算机接口技术及应用98259A的内部结构n7个寄存器的寻址问题: 规定：A0ICW1:用偶地址写入，且D4=1ICW2 ICW3 ICW4紧接着ICW1，用奇地址写 入OCW1:也用奇地址写入，
4、但不紧跟 OCW2OCW3也用偶地址写入，但D4=0即：000采用了专门的“标识 位，以节省输入地址 的引脚数(仅用了A0)*108259A的内部结构n7个寄存器的寻址问题: 规定：A0ICW1:用偶地址写入，且D4=1ICW2 ICW3 ICW4紧接着ICW1，用奇地址写 入OCW1:也用奇地址写入，但不紧跟 ICW1OCW2OCW3也用偶地址写入，但D4=0即：000采用了专门的“标识 位，以节省输入地址 的引脚数(仅用了A0)IR0IR7上出现某一中断请求 信号-IRR对应位被置“1” 由IMR的相应位决定是否将其 屏蔽 PR把新进入的中断请求和当前 正在处理的中断进行优先级比较 若新进
5、入的中断优先级高，该中 断请求被送到CPU。*118259A的内部结构8259A的工作过程1.当有一条或若干条中断请求输入（IR7-IR0）有效时，则使中断请求寄存器的 IRR的相应位置位。2.若CPU处于开中断状态，则在当前指令执行完之后，响应中断，并且发应答信 号（两个连续的INTA#负脉冲）。3.第一个INTA#负脉冲到达时，IRR的锁存，对于IR7-IR0上发来的中断请求信 号不予理睬。4.使中断服务寄存器ISR的相应位置1，以便为中断优先级比较器的工作做好准 备。5.使中断请求寄存器的相应位复位，即清除中断请求。6.第二个INTA#负脉冲到达时，将中断类型寄存器中的内容ICW2，送到
6、数据总 线的D7-D0上，CPU以此作为相应中断的类型码。7.若ICW4中的中断结束位为1，那么，第二个INTA#负脉冲结束时，8259A将 ISR寄存器的相应位清零。否则，直至中断服务程序执行完毕，才能通过输出操 作命令字EOI，使该位复位。 *12第一个INTA#负脉冲到达时， IRR的锁存，对于IR7-IR0上发 来的中断请求信号不予理睬。INTA#负脉冲到达时，将中断类型寄存器 中的内容ICW2，送到数据总线的D7-D0上 ，CPU以此作为相应中断的类型码。四、8259A的工作方式1.引入中断请求（中断触发）的方式 2. 连接系统总线的方式 3.屏蔽中断源的方式 4.设置优先级的方式
7、5.结束中断的处理方式四、8259A的工作方式n8259A通过编程可选择多种工作方式，大致可分 为以下几种：1.引入中断请求（中断触发）的方式a.边沿触发方式：以正跳沿向8259A请求中断 ，上跳沿后可一直维持高电平。b.电平触发方式：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。c.中断查询方式：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。*微型计算机接口技术及应用158259A工作方式n中断触发方式n电平触发方式：由IRi上的有效电平来触发“中断请求触发 器”。n边沿触发方式：由IR
8、i上由低电平向高电平的跳变来触发“ 中断请求触发器”。n由ICW1的LTIM位可以设置中断触发方式。*168259A工作方式n*“中断查询”方式n特点：总的说，既有中断的特点，又有查询 (Polling)的特点。n外设仍然向8259A发中断请求信号，要求CPU服务。nCPU的IF=0，不响应外部的中断请求(对CPU的中断请 求信号不起作用)n此时，CPU需要用软件查询方法来确认中断源，从而实现 对设备的服务n先向8259A发查询命令(poll command)nOCW3:0 0 0 0 1 1 0 0P*178259A的工作方式n紧接着执行一条读指令(IN指令)，读出专门 的“中断状态字”：n
9、当8259A收到P=1的查询命令后，在下一个 信号将使ISR的相应位置“1”，就像收到了 一 样，并把上述的“中断状态字”送到数据总线上， 由CPU读入AL。0A0IR W2 W1 W0D7D01:有设备请求服务；0：无设备请求服务。当前最高优先级的中断请求*微型计算机接口技术及应用188259A工作方式n2. 连接系统总线的方式n缓冲方式(ICW4的BUF=1)n8259A通过总线驱动器(如8286)和数据总线相连。n在缓冲方式下，8259A的(SP/EN) 作为输出。此时 ，由ICW4的M/S位来定义(标识)本8259A是主片还 是从片。如图n非缓冲方式(ICW4的BUF=0)n在“非缓冲
10、方式下”，8259A的(SP/EN)作为输入此时，由(SP/EN)端来标识本8259A是主片还是从 片。 在“非缓冲方式下”，ICW4的M/S位无意义。*微型计算机接口技术及应用19缓冲方式级联图*微型计算机接口技术及应用20非缓冲方式级联图四、8259A的工作方式3.屏蔽中断源的方式a.通常屏蔽方式：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，若要开放某一中断时， 则IMR中相应位置0b.特殊屏蔽方式：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 通过OCW3的D6D5=
11、11来设定*微型计算机接口技术及应用22四、8259A的工作方式n4 .设置优先级的方式n(1) 全嵌套方式(FULLY NESTED MODE) 也称固定优先级方式。在这种方式下，由IRi引入的中断请求具有固 定的优先级IR0(最高)IR7(最低).当一个中断请求被响应时，ISR中的对应位ISn被置“1”，8259A把 中断类型码放到数据总线上，然后，进入中断服务程序。一般情况下 (除了“中断自动结束”方式外)，在CPU发出中断结束命令(EOI)前， 此对应位一直保持为“1”封锁同级或低级的中断响应，但并不禁止 比本级优先级高的中断响应实现中断“嵌套”。*微型计算机接口技术及应用23四、82
12、59A的工作方式n(2) 特殊全嵌套方式(SPECIAL FULLY NESTED MODE SFNM)n在处理某一级中断时，不但允许优先级更高的中断请求进入，也允许 同级的中断请求进入。n用于主从结构的8259系统中，将主片设置为“特殊全嵌套方式”。n通过ICW4的“SFNM”位可以设置此种方式。CPUIR0 IR1IR7IR0 IR1IR78259(主片)8259(从片)*微型计算机接口技术及应用24四、8259A的工作方式n(3) 优先级自动循环方式(AUTOMATIC ROTATION)n优先级是循环变化的(不希望有固定的优先级差别)一个 设备的中断服务完成后，其优先级自动降为最低，而
13、将最 高优先级赋给原来比它低一级的中断请求。n开始时，优先级队列还是：IR0-IR7，若此时出现 了IR0请求，响应IR0并处理完成后，队列变为：nIR1，IR2，IR3，IR4 ，IR5 ，IR6 ，IR7，IR0。 若又出现了IR4请求，处理完IR4后，队列变为： IR1，IR2，IR3，IR5 ，IR6 ，IR7，IR0， IR4 。n统中是否采用“自动循环优先级”，由 操作命令字OCW2来设定。*微型计算机接口技术及应用258259A的工作方式n(4)优先级特殊循环方式(SPECIFIC ROTATION)n与“优先级自动循环方式”相比，只有一点不同， 即可以设置开始的最低优先级。例如
14、，设定IR4 为最低优先级，那么IR5就是最高优先级，其余 各级按循环方法类推。四、8259A的工作方式5.结束中断的处理方式a.自动中断结束方式：在中断服务程序中，中断返回之前，不需要发中断结束命令就会自动清除该中断服务程序所对应的ISR位b.非自动中断结束方式：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。5.3 可编程中断控制器8259An五、8259A的中断操作功能及其命令4个初始化命令字ICW1ICW4（寄存器）:8259A工作方式和工作条件的设置3 个操作命令字OCW1OCW3（寄存器）中断处理过程实现动态控制。1. 初始化命令字ICWn初始化命令字IC
15、W最多有4个n8259A在开始工作前必须写入n必须按照ICW1ICW4顺序写入nICW1和ICW2是必须送的nICW3和ICW4由工作方式决定D7D6D5D4D3D2D1D0ICW11LTIMSNGLIC4D7D6D5D4D3D2D1D0表示可以任意 为1为0都可以（建议为0） 1只能为1，作为标志中断触发方式： LTIM1，电平触发方式 LTIM0，边沿触发方式 规定单片或级连方式： SNGL1，单片方式 SNGL0，级连方式是否写入ICW4 IC41，要写入ICW4 IC40，不写入ICW4五、8259A的中断操作功能及其命令2.中断类型号的设置（ICW2）中断类型号8位，其中高5位由ICW2提供，低3位由中断请求 线的IRi的二进制编码决定。ICW2T7T6T5T4T3D7D6D5D4D3D2D1D0设置中断向量号nT7T3为中断向量号的高5位n低3位由8259A自动确定：nIR0为000、IR1为001、 IR7为111五、8259A的中断操作功能及其命令2.中断类型号的设置（ICW2） 例：PC机，硬盘中断类型号高5位为08H，它的中断请求 线连到8259的IR5上，在向ICW2写入中断类型号时，只需 要提供高5位， MOV AL，08HOUT 21H，AL响应中断时，硬盘中断类型号为0DH（00001101B）五、8259A的中断操作功能及其命令3.中断级联方式的设置
