《微型计算机原理与接口技术 第2版 教学课件 ppt 作者 张荣标 第七章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机原理与接口技术 第2版 教学课件 ppt 作者 张荣标 第七章（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 中断系统与8237A DMA控制器 7.1 中断系统概述 7.1.1 中断的概念及其作用 1、中断的概念 中断-指计算机在执行正常程序的过程中出现内部或外部某 些事件的请求时，CPU暂时停止当前程序的正常执行， 转去执行请求事件的处理操作，CPU在事件处理结束 后再回到被暂时中断了的程序继续往下执行。,2、中断系统的作用 （1）能实现并行处理 （2）能实现实时处理 （3）能实现故障处理 7.1.2 中断处理系统 一个完整的中断处理系统必须实现以下功能： 中断源识别、中断优先级判断、中断嵌套管理以及CPU的中断响应、中断服务和中断返回。,1、中断源识别 中断源-引起程序中断的事件。,2、
2、中断优先级判断 中断优先级判断的具体方法可分为：软件查询、硬件排队和专用 中断控制器。 （1）软件查询方式,图7-3 软件查询接口电路,（2）硬件排队方式,图7-5 中断优先权编码电路,(3)专用中断控制器 3、中断嵌套管理,图7-6 中断嵌套管理,4、中断处理过程,图7-7 中断处理基本过程,7.2 8086CPU中断系统 7.2.1 8086CPU的中断源 256种中断可分为两大类：外部中断和内部中断。,1、中断源的类型 (1）外部中断（硬件中断） 分为非屏蔽中断和可屏蔽中断两种。 1）非屏蔽中断 2）可屏蔽中断 (2）内部中断（软件中断） 1）单步中断-中断类型号是1 2）除法出错中断-
3、中断类型号是0 3）断点中断-中断类型号是3 4）溢出中断-中断类型号是4 5）指令中断-中断类型号是n,内部中断的特点： 内部中断的类型号都是固定的，或是在中断指令中给定的。 不需要进入INTA总线周期获取类型号； 不受中断允许标志位IF的影响； 用一条指令或由某个标志位启动进入中断处理程序，这样 的中断没有随机性。,2、中断源的优先级 表7-1 8086中断系统中断源的优先级,7.2.2 8086CPU 的中断响应过程,图7-9 8086系统中断 响应过程的流程,1、内部中断和非屏蔽中断的响应及处理过程 (1) 中断请求与检测 (2) 确定中断向量地址 (3）保护各标志位状态和屏蔽INTR
4、中断和单步中断 (4）保存断点 (5）执行中断服务程序 (6）中断返回 2、可屏蔽中断 (1) 中断请求与检测 (2) 判断是否响应 (3）确定中断向量地址,7.2.3 中断向量表 中断向量-中断服务程序入口地址。 中断向量表-中断服务程序入口地址表。 中断向量地址-中断向量在中断向量表中的位置。 中断向量地址与中断类型号之间的关系可表示为： 中断向量地址中断类型号*4,图7-10 8086系统的中断向量表,例7-1 某中断源的类型号为34，且已知部分中断向量表如图7-11所示，试求中断服务程序入口的物理地址。 解： 34*4=136 即中断向量地址为： 88H 查中断向量表得中断向量为： A
5、123H：B678H 中断服务程序入口的物理地址为： AC8A8H,图7-11 部分中断向量表,例7-2 某中断源的类型号为54H，中断服务程序入口的符号地址为INTADD，试编一段程序设置该中断类型号的中断向量。,解： MOV AX，0 MOV DS，AX MOV BX，54H*4 ;取中断向量地址 MOV AX，OFFSET INTADD ;取中断向量并送入中 ;断向量表 MOV BX，AX MOV AX，SEG INTADD MOV BX2，AX,7.2.4 中断程序设计 中断程序设计分为主程序设计和中断服务子程序设计两部分。 主程序-用来完成相关的初始化工作，为实现中断做好准备； 中断
6、服务子程序-用来完成相关的中断处理工作。 1、主程序设计 初始化工作分三部分： (1）CPU内部的初始化 （2)中断控制器8259A的初始化 （3)通用接口的初始化,2、中断服务子程序设计 中断服务子程序含有以下七个部分： 1）保护中断时的现场。 2）若允许中断嵌套，则设置开中断。 3）执行中断处理程序。 4）设置关中断， 5）给中断命令寄存器送中断结束命令EOI。 6）恢复中断时的现场。 7）用中断返回指令IRET返回主程序。,7.3 中断控制器Intel 8259A 功能： 1）具有864级的中断优先权管理功能； 2）每一级都可以通过编程实现中断屏蔽或开放； 3）在中断响应周期，8259A
7、可以自动提供相应的中断类型号； 4）可以通过编程来选择8259A的各种工作方式及任意设定中断 类型号。,7.3.1 8259A的引脚信号及结构,图7-12 8259A内部结构及引脚信号,表7-2 8259引脚信号作用,1、8259A的外部引脚信号 2、8259A的内部结构 （1）数据总线缓冲器 作用：连接系统数据总线和8259A内部总线。 （2）读/写控制逻辑 作用：接收CPU的读/写命令RD、WR，片选信号CS和端口选择信号A0。 （3）级联缓冲/比较器 作用：控制多片8259A的级联,（4）中断请求寄存器IRR 作用：寄存所有的外部中断请求。 （5）中断服务寄存器ISR（8位） 作用：寄存
8、当前所有正在被服务的中断级。 （6）中断屏蔽寄存器IMR（8位） 作用：寄存要屏蔽的中断级。 （7）优先权比较器PR 作用：确定存放在IRR中各个中断请求信号对应中断 源的优先级，并对它们进行排队判优， （8）中断控制逻辑,7.3.2 8259A的工作方式 六种工作方式： 中断请求方式、中断源屏蔽方式、中断嵌套方式、 优先级循环方式、中断结束方式、读8259A状态方式。 1、中断请求方式（三种） 1）边沿触发器方式 2）电平触发方式 3）中断查询方式 2、中断源屏蔽方式（两种） （1）普通屏蔽方式 （2）特殊屏蔽方式,3、中断嵌套方式（两种） (1) 全嵌套方式 (2) 特殊全嵌套方式 4、优
9、先级循环方式（两种） (1) 优先级自动循环方式 (2) 优先级特殊循环方式 5、中断结束方式（两种） (1) 中断自动结束方式（AEOI） (2) 中断非自动结束方式（两种） 1）普通EOI结束方式 2）特殊EOI结束方式 6、读8259A状态方式,7.3.3 8259A的编程 8259A的编程分为初始化编程和工作方式编程。 1、初始化命令字及其编程 初始化命令字共有四个： ICW1、ICW2 、ICW3、ICW4。,初始化命令字完成以下功能： 1）设定中断请求信号触发形式，高电平触发或上升沿触发； 2）设定8259A工作方式，单片或级联； 3）设定8259A中断类型号基值，即IR0对应的中
10、断类型号； 4）设定优先级设置方式及中断处理结束时的结束操作方式； （1）芯片控制初始化命令字ICW1 作用： 1）设定中断请求信号触发形式，高电平触发或上升沿触发； 2）设定8259A工作方式，单片或级联； 3）清除中断屏蔽寄存器IMR，设置优先权排队，使IR0优先权最 高，IR1次之，依此类推，IR7最低。,图7-14 ICW1的格式,ICW1命令字输入条件：写入命令字的端口地址A0=0，命令字 的特征位D4=1。 IC4：由D0定义，指出初始化过程是否要写入ICW4。 LTIM：由D3定义，指出8个中断信号作用的有效触发方式。 SNGL：由D1定义，指出单片或多片级联方式。,（2）中断类
11、型初始化命令字ICW2 作用：设定8259A中断类型号基值，即IR0对应的中断类型号。 ICW2命令字输入条件：ICW2命令字必须紧接着ICW1写入，且写入 命令字的端口地址：A0=1。,图7-15 ICW2的格式,（3）主从片初始化命令字ICW3 作用：是定义系统中主片、从片的级联。 ICW3命令字输入条件：仅当多片8259A级联时，且写入命令字的 端口地址位A0=1，主8259A和每个从片 8259A都须写入ICW3。,图7-16 ICW3的格式,（4）方式控制初始化命令字ICW4 作用：定义CPU模式、设定嵌套方式、设定结束操作方式。 ICW4命令字输入条件：仅当ICW1中D0（IC4）
12、为1时才需要写入 ICW4，且写入命令字的端口地址：A0=1。 设置微处理器类型：由D0定义。 设置中断结束方式：由D1定义。 设置缓冲器：由D3、D2定义。 设置嵌套方式：由D4定义。,图7-17 ICW4的格式,2、操作命令字及其编程 8259A操作命令字共有3个，即OCW1、OCW2、OCW3。 操作命令字是在应用程序内部设置的。 （1）屏蔽操作命令字OCW1 作用：实现与该8259A相连的各中断源的屏蔽与开放,图7-18 OCW1的格式,（2）中断方式命令字OCW2 作用：设置优先级是否循环、循环的方式及中断结束的方式。 设置OCW2条件：命令字中标志位D3D4=00， 写入的端口地址
13、：A0=0。 设置循环方式：由D7定义。 设置中断结束命令：由D5定义。 设置末三位有效性：由D6定义。,图7-19 OCW2的格式,（3）状态操作命令字OCW3 作用：设置查询方式、设置或撤消特殊屏蔽方式、以及用来读 8259A的中断请求寄存器IRR、中断服务寄存器ISR的当 前状态。 设置OCW3的条件：命令字中标志位D4D3=01， 写入的端口地址：A0=0。 设置查询方式：由D2定义。 设置或撤消特殊屏蔽方式：由D6、D5 两位定义。 读8259A内部寄存器的状态：由D1、D0 两位定义。,图7-20 OCW3的格式,表7-3 8253A端口分配及读/写操作功能,7.3.4 8259A
14、的应用举例在IBM PC/XT中的应用,图7-21 PC/XT系统中断结构,表7-4 PC/XT系统用户中断列表,8259A的初始化程序段如下： MOV AL，13H OUT 20H，AL MOV AL，08H OUT 21H，AL MOV AL，09H OUT 21H，AL,7.3.5 8086中断响应总线周期操作,图7-22 8086中断响应周期,注意点： （1）中断请求信号 （2）INTA响应信号 （3）总线保持请求信号HOLD优先 （4）提供中断向量的外设接口,7.4 可编程DMA控制器8237A,7.4.1 8237A的特性与结构 1、主要特性 （1）一个8237A芯片有四个独立的D
15、MA通道，也可通过级连方式扩充通道数目； （2）各通道具有独立的允许禁止DMA请求的控制功能和自动预置功能； （3）各通道都有DMA请求信号DREQ和响应信号DACK，其有效电平可编程设定； （4）有两种优先级：固定优先级和循环优先级；,（5）有四种工作方式：单字节传送方式、数据块传送方式、请求传送方式和级联方式； （6）有两种基本时序：正常时序和压缩时序； （7）传送数据时具有自动修改地址的功能； （8）DMA传送过程中具有总线控制权，在传送结束后能将总线控制权归还给CPU； （9）数据传送结束时能发DMA结束信号，也可由外部发送DMA结束信号中止传送。 2、8237A的工作周期 （1）DMA空闲周期：8237A处于从属状态 （2）DMA有效周期：8237A处于主控状态，具有总线控制权，控制DMA传送。,3、外部结构,8237A,NC,READY,HLDA,ADSTB,AEN,HRQ,CLK,RESET,DACK2,DACK3,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20,DREQ3,DREQ2,DREQ1,DREQ0,GND,A7,A6,A5,A4,EOP,A3,A2,A1,A0,VCC,DB0,DB1,DB2,DB3,DB4,DACK0,DACK1,DB5,DB6,DB7,40 39
