《微型计算机原理与应用 教学课件 ppt 作者 王法能 杨永生 主编 潘晓中 周晓娟 副主编 第十章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机原理与应用 教学课件 ppt 作者 王法能 杨永生 主编 潘晓中 周晓娟 副主编 第十章（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十章 中断控制器,【本章重点】 本章重点介绍中断的概念、功能及可编程中断控制器8259A的基本结构、初始化命令字（ICW）、状态寄存器（OCW）以及编程步骤。 【本章难点】 本章难点是理解掌握微机系统中对中断处理的过程和8259A的硬件连接及应用编程。,10.1 中断概述 10.1.1 中断的基本概念 1.中断的概念 在CPU执行程序的过程中，由于某种突发事件的发生，强迫CPU暂时停止正在执行的程序，转向对该突发事件进行处理，对这个事件处理结束后又能回到原中止的程序,接着中止前的状态继续执行原来的程序，这一个过程就称为中断。把引起中断的原因或触发中断请求的来源称为中断源。 2.中断类型 根据
2、中断源的位置不同可分为内中断和外中断。 根据中断是否可屏蔽，分为不可屏蔽中断和可屏蔽中断。,10.1.2 中断响应的过程 1.中断申请 1）外部设备发中断请求的条件。当外设准备就绪或本身工作已经完成时，才向CPU提出中断请求。 2）外部设备中断请求的标志。当外设要求和CPU进行数据交换时，将中断请求信号送往中断请求触发器或中断控制器，经它们处理后，向CPU发出中断请求。 2.中断响应 如果CPU处于开中断状态，经判优后响应其中最高优先级的中断请求，关中断，将断点压入堆栈中（有的微机还将程序状态字和相关寄存器的内容压入堆栈）保存，以备返回原程序，紧接着将相应的中断处理程序入口地址或中断向量送CP
3、U，转入中断服务程序。,3.中断处理 1）保护现场。首先要将在中断处理程序中使用的有关寄存器的内容压入堆栈保护起来。对于有的微机现场保护是由硬件自动完成的，而有的微机则需要编程实现现场保护，在现场保护的过程中，绝对不允许被中断（应禁止中断），否则现场将被破坏。当现场保护好后应开中断。 2）执行中断服务程序。中断服务程序要根据具体情况编写。在编写时，应使中断处理过程尽量简短，使执行时间进可能缩短，以便尽快返回被中断的程序。 3）恢复现场。当中断服务结束后，应用中断结束命令清除中断标志，立即关中断，以保证恢复现场的过程不受干扰。恢复现场就是把原来压入堆栈的有关寄存器的内容弹出。现场恢复后应开中断，
4、以便CPU响应更高级的中断请求。 4.中断返回 中断返回是中断服务程序中的最后一条指令，其操作是将压入的断点地址弹出，保证被中断的程序按原来状态执行下去。,10.1.3 中断优先级与中断嵌套 1.中断优先级 （1）如果有多个不同优先级的中断源同时提出中断请求时，CPU应当先响应最高优先级的中断源。 （2）如果CPU正在对某一中断源服务时，比它优先级更高的中断源提出中断请求时，CPU能够暂停正在执行的中断服务程序转向对优先级高的中断源进行服务，当服务结束后再返回原优先级较低的中断服务程序继续执行。 2.中断嵌套 正在运行的中断处理程序，被优先级高的中断源中断，从而转入新的中断处理程序，当新的中断
5、处理程序执行完再回到原来的中断处理程序，这一现象称为中断嵌套。,10.2 微机的中断系统 10.2.1 微机系统的中断源 中断源可以分为两大类，即外部中断和内部中断。 1.内部中断 内部中断又称软件中断是通过软件调用的不可屏蔽中断，其包括除法错中断、单步中断、断点中断、溢出中断、INTn指令中断等。 总之，可以将引起内部中断的原因归结为三种情况： （1）由CPU的某些错误引起的。如：除法错中断、溢出中断。 （2）为调试程序设置的中断。如：单步中断、断点中断。 （3）由中断指令INT引起的。如：INTn指令中断。,2.外部中断源 （1）非屏蔽中断NMI。 （2）可屏蔽中断INTR。 3.中断优先
6、级 8086/88的中断优先级次序如表10-1所示。,表10-1 中断优先级次序,10.2.2 中断向量表 中断向量表是存放中断服务程序入口地址的表格,图10-1中断向量表,10.3可编程中断控制器8259A 10.3.1 8259A芯片内部结构 8259A用NMOS工艺制造，使用单一+5V电源，采用28引脚双列直插式封装。其外部引脚和内部结构如图10-2、10-3所示。,图10-2 8259A芯片引脚,图10-3 8259A内部框图,8259A引脚的功能 介绍10个引脚 8259A的内部结构 中断请求寄存器（IRR），其内部保存着所有外部中断源IR0IR7的中断请求状态。任何一个中断源发生请
7、求，其相应位为1；一旦得到响应，则相应为复位。 中断服务寄存器（ISR），用来保存所有正在服务的中断源。当8259收到中断结束命令时，其寄存的状态进行调整。 中断屏蔽寄存器（IMR），保存着被屏蔽的所有中断源。其屏蔽功能可用命令修改。,10.3.2 8259A芯片的工作方式 1.中断优先级管理方式 (1)完全嵌套方式 (2)特殊全嵌套方式 (3)自动循环方式 (4)优先级特殊循环方式 2.中断结束方式 自动EOI结束方式 普通中断结束方式 特殊中断结束方式 在级联方式下如果对从片采用命令结束方式时，不管使用哪种命令结束方式，都必须发两次EOI命令，一次用于主片，另一次用于从片。,3.中断屏蔽方
8、式 (1)普通屏蔽方式 (2)特殊屏蔽方式 4.循环优先级的循环方式 循环优先级方式与中断结束方式有关。 (1)普通EOI循环方式 (2)特殊EOI循环方式。 (3)自动EOI循环方式。,10.3.3 8259A控制字及其工作方式 8259A的命令字有两种。一种是初始化命令字（ICW），在8259A启动之前写入，使其处于预定的初始状态。另一种是操作命令字(OCW)，使处于初始状态的8259去执行具体的某种操作方式。操作命令字可在8259初始化后的任何时刻写入。 1.初始化命令字 1)ICW1 芯片控制初始化命令字,在A0=0,D4=1时写入，各位功能图见图104.,图10-4 初始化命令字IC
9、W1,2）ICW2设置中断向量码初始化命令字。,图10-5 初始化命令字ICW2,图10-6 初始化命令字ICW3,3）ICW3表示主片/从片初始化命令字。,4）ICW4方式控制字初始化命令字。ICW4用来设定8259A的工作模式，只有在ICW1的D0=1且A0=1时写入。各位的功能如图10-7所示。,图10-7 初始化命令字ICW4,综上所述，8259A的初始化过程如图10-8所示。ICW1和ICW2必须写入，ICW3仅在多片级联时写入，而ICW4由ICW1中的D0位决定是否写入。,图10-8 8259初始化顺序,2.操作命令字 1）OCW1中断屏蔽操作命令字，在A0=1时写入到中断屏蔽寄存
10、器IMR中，当某一位为1时，就屏蔽与之相应的IR输入。,图10-9 操作化命令字OCW1,图10-10 操作命令字OCW2,2）OCW2优先循环方式和中断结束方式操作字。其格式如图10-10所示。其中R是优先级循环控制位，R=1为循环优先级，R=0 为固定优先级。,SL表示L2-L0是否有效，SL=1时，L2-L0有效，按照L2-L0编码指定的IR级别上运行。SL=0时，L2-L0无效。表10-2为L2-L0编码与IR号的对应关系。,表10-2 L2-L0编码与IR号的对应关系,R、SL、和EOI三个标志位组合起来可以设置不同的工作方式如表10-3所示。,表10-3 R、SL、和EOI三者对应
11、的 不同的工作方式,3）OCW3特殊屏蔽方式和查询方式操作字。OCW3的功能有三个方面：一是设置和撤消特殊屏蔽方式，二是设置中断查询方式，三是用来设置对8259A内部的寄存器的读出命令。在A0=0，D4D3=01时写入OCW3。OCW3的功能如图10-11所示。,图10-11 操作化命令字OCW3,10.3.4 8259的级联使用 下面以一片主控8259和两片从属8259构成的级联为例给出框图10-12.,图10-12 3片8259级联图,10.3.5 8259A应用举例 【例101】单片8259A的应用在某微机系统中只有一片8259A，它的I/O地址为20H和21H， 8个中断源的中断向量码为08H0FH，IR7的矢量地址为3CH-3CF。边沿触发，非缓冲器方式和命令结束方式，系统连接图如图10-13所示。运行程序后，当每次响应外部中断IR7时（按动KK2+），在显示器上显示字符“7”，中断10次后，程序退出。,图10-13 8088系统与 8259A的连接,本章到此结束,
