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1、 知识要点：知识要点：Intel 80x86微机系统中的中断微机系统中的中断控制器控制器8259A、DMA控制器控制器8237A、定时定时/计计数器数器8253的内部结构，工作原理和应用技术。的内部结构，工作原理和应用技术。 重点及难点：重点及难点：8259A的内部结构、中断管的内部结构、中断管理方式及其编程设置；理方式及其编程设置；8237A的内部结构、的内部结构、工作方式、寄存器及编程应用；工作方式、寄存器及编程应用；8253的内部的内部结构、工作方式及编程应用。结构、工作方式及编程应用。6.1 中断控制器中断控制器8259A6.1.1 8259A的功能的功能 每每片片8259A可以有可以
2、有8级级优先权控制，通过级联优先权控制，通过级联可扩展至可扩展至64级；级； 每一级都可以由编程进行屏蔽或开放；每一级都可以由编程进行屏蔽或开放； 有多种中断优先权排队方式；有多种中断优先权排队方式； 当中断响应时，可提供由用户设定的中断类当中断响应时，可提供由用户设定的中断类型号；型号； 可以通过编程来选择可以通过编程来选择8259A8259A的各种工作方式；的各种工作方式； 8259A8259A可以使用在不同的微处理器系统中。可以使用在不同的微处理器系统中。6.1.2 8259A6.1.2 8259A的内部结构和管脚的内部结构和管脚同同CPUCPU一一侧侧的的连连接接部部件件1 1、825
3、9A8259A的内部结构的内部结构用于多片用于多片8259A8259A级联级联 控制逻辑控制逻辑读读/ /写写逻辑逻辑数据总数据总线缓冲线缓冲器器中断中断请求请求寄存寄存器器同同中中断断源源一一侧侧的的连连接接部部件件 中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器IMRIMR优优先先权权电电路路当当 前前服服 务务寄寄 存存器器ISRISR(2)(2)当前中断服务寄存器当前中断服务寄存器ISRISR ISR ISR是一个是一个8 8位寄存器，用于寄存所有正在被服务的中断位寄存器，用于寄存所有正在被服务的中断级。在中断响应的第一个级。在中断响应的第一个INTAINTA周期，使对应的周期，使对应的ISRISR位置
4、位置1 1而而IRRIRR位清位清0 0；执行中断结束命令；执行中断结束命令EOIEOI使使ISRISR相应位清相应位清0 0。(1)(1)中断请求寄存器中断请求寄存器IRRIRR 保保存存从从IR0IR0IR7IR7来来的的中中断断请请求求信信号号，某某位位=1=1表表示示对对 应的应的IRIRi i有中断请求有中断请求 (4)(4)优先权电路优先权电路PRPR 用用于于识识别别和和管管理理IRRIRR中中各各位位的的优优先先权权级级别别。能能进行行优先先级判判别，把把未未被被屏屏蔽蔽的的最最高高优先先级的的中中断断请求求送送到到CPU。(3)(3)中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器IMRIMR
5、IMRIMR是是一一个个8 8位位寄寄存存器器，存存放放中中断断屏屏蔽蔽字字，某某位位=1=1表表示示对对应应的的IRiIRi输输入入被被屏屏蔽蔽，为为0 0开开放放该该中中断断请请求求。可可通通过过指指令令设置。设置。(5)(5)控制逻辑电路控制逻辑电路 控控制制逻逻辑辑电电路路根根据据CPUCPU对对8259A8259A编编程程设设定定的的工工作作方方式式管管理理8259A8259A，负负责责发发出出INTRINTR和和接接收收INTAINTA，并并使使INTAINTA转转化化为内部所需的各种控制信号。为内部所需的各种控制信号。(6)(6)读读/ /写电路写电路 读读/ /写写电电路路可可
6、接接收收CPUCPU对对8259A8259A的的初初始始化化命命令令字字ICWICW和和操操作作命命令令字字OCWOCW，并并将将其其存存入入相相应应的的端端口口寄寄存存器器，来来规规定定8259A8259A的的工工作作方方式式和和控控制制模模式式；也也可可以以向向CPUCPU提提供供各各端口寄存器的内容。端口寄存器的内容。(7)(7)数据总线缓冲器数据总线缓冲器 连连接接系系统统总总线线和和8259A8259A的的内内部部总总线线，用用于于传传输输8259A8259A的的控制字或状态字，以及中断类型号。控制字或状态字，以及中断类型号。(8)(8)级连缓冲级连缓冲/ /比较器比较器 控控制制多
7、多片片8259A8259A的的级级连连，扩扩展展中中断断级级。多多片片8259A8259A级级连连时时，一一片片为为主主，其其余余为为从从。最最多多可可9 9片片级级连连，扩扩展展6464级中断。级中断。2. 8259A2. 8259A的管脚及其功能的管脚及其功能8259A8259A是是2828脚双列直插式芯片脚双列直插式芯片。D D7 7D D0 0: :双向三态数据线，直接与系统数据总线低双向三态数据线，直接与系统数据总线低8 8位相连；位相连；IR0IR0IR7IR7: :中断请求输入线，与外设相连，优先权中断请求输入线，与外设相连，优先权0 0至至7 7递减；递减；INTINT: :中
8、断请求输出线，与中断请求输出线，与CPUCPU的的INTRINTR相连；相连；INTAINTA: :中断允许线，接收来自中断允许线，接收来自CPUCPU的中断响应信号的中断响应信号INTRINTR，与，与CPUCPU的的INTAINTA相连。相连。CS CS : :片选信号端。片选信号端。WRWR：写写信号控制端。信号控制端。CPUCPU把命令字写入相应寄存器。把命令字写入相应寄存器。RDRD：读读信信号号控控制制端端。CPUCPU读读取取IRRIRR，ISRISR，IMRIMR的的内内容容或或中中断级的断级的BCDBCD码。码。A A0 0: :端端口口地地址址选选择择线线。一一片片8259
9、A8259A有有2 2个个端端口口地地址址，一一个个为为偶偶地地址址，另另一一个个为为奇奇地地址址。A A0 0=0=0选选择择偶偶地地址址端端口口，A A0 0=1=1选选择奇地址端口。择奇地址端口。注意：注意：82598259的的A A0 0和和80868086的的A A1 1相连。相连。SP/ENSP/EN: :主主从从/ /允允许许缓缓冲冲线线，具具有有双双向向功功能能；若若82598259采采用用缓缓冲冲方方式式，此此引引脚脚作作为为输输出出，反反之之为为输输入入。作作为为输输入入时时的的SPSP使使用用时时用用于于区区别别主主、从从片片。对对于于主主片片，SP=1SP=1；对对于于
10、从从片片，SP=0SP=0。作作为为输输出出的的ENEN使使用用时时，用用于于启启动动82598259至至CPUCPU之之间间的的数据总线缓冲器。数据总线缓冲器。V VCCCC，GNDGND: :分别接分别接+5v+5v电源和接地。电源和接地。CASCAS2 2CASCAS0 0: :级联信号线，主片为输出，发送从设备标志；级联信号线，主片为输出，发送从设备标志；从片为输入，接收从设备标志。从片为输入，接收从设备标志。6.1.3 8259A6.1.3 8259A的中断管理方式的中断管理方式1.1.1.1.优先级设置方式优先级设置方式优先级设置方式优先级设置方式(1)(1)一般一般/ /普通全嵌
11、套方式普通全嵌套方式 一一般般全全嵌嵌套套方方式式是是8259A8259A最最常常用用的的工工作作方方式式，初初始始化化后后的的默默认认工工作作方方式式。此此时时中中断断优优先先权权的的级级别别是是固固定定的的，IR0IR0 IR7IR7递递减减。CPUCPU响响应应中中断断时时，屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽掉掉掉掉与与与与它它它它同同同同级或低级的中断请求。级或低级的中断请求。级或低级的中断请求。级或低级的中断请求。 在中断处理过程中允许被更高优先级的事件在中断处理过程中允许被更高优先级的事件所中断称为中断嵌套。所中断称为中断嵌套。8259A有两种中断嵌套方有两种中断嵌套方式：式：8259A8259A有
12、有多种工作方式，都可以通过编程来设定。多种工作方式，都可以通过编程来设定。(2)(2)特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式 和和一一般般全全嵌嵌套套方方式式基基本本相相同同，区区别别在在于于：在在特特殊殊全全嵌嵌套套方方式式下下，处处理理某某一一中中断断时时，可可可可实实实实现对同级中断请求的响应。现对同级中断请求的响应。现对同级中断请求的响应。现对同级中断请求的响应。 系系统统中中只只有有单单片片8259A8259A时时，通通常常用用全全嵌嵌套套方方式式；而而当当8259A8259A多多片片级级连连时时，主主主主片片片片必必必必须须须须采采采采用用用用特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式特殊全
13、嵌套方式，从片可采用一般全嵌套方式。，从片可采用一般全嵌套方式。注注: 特特殊殊全全嵌嵌套套仅仅用用于于多多个个8259A级级连连时时的的主主8259A，而而不不能能用用于于从从属属8259A或或单单8259A系系统。统。(3)(3)优先权自动循环方式优先权自动循环方式优优先先权权自自动动循循环环方方式式一一般般用用于于系系统统中中有有多多个个相相同同优优先权的先权的中断源的场合。中断源的场合。某某一一中中断断源源受受到到服服务务后后，其其优优先先级级自自动动降降为为最最低低。优优先先权权在在IR0IR0 IR7IR7上上循循环环左左移移，与与之之相相邻邻的的优优先先级级就就升为最高。初始时升
14、为最高。初始时IR0IR0最高，最高，IR7IR7最低。最低。(4)(4)优先权特殊循环方式优先权特殊循环方式优先权特殊循环方式与优先权自动循环方式的区别优先权特殊循环方式与优先权自动循环方式的区别在于：在于：初始时的最低优先权由编程指定初始时的最低优先权由编程指定。例如指定。例如指定IR3IR3最低，则最低，则IR4IR4最高。最高。32107654最高级最高级最低级最低级优先级优先级IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0优先级可编程改变优先级可编程改变设在为设在为IR4服务服务最高级最高级最低级最低级IR4的服务结束以后的服务结束以后最低级最低级最高级最高级IR7I
15、R6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR076543210ISR内容内容01010000ISRi21076543IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR001000000ISR内容内容0 07 7(1)(1)普通屏蔽方式普通屏蔽方式通通过过编编程程将将中中断断屏屏蔽蔽字字写写入入IMRIMR而而实实现现。某某一一位位为为1 1则则屏屏蔽蔽对对应应的的中中断断请请求求；为为0 0则则开开放放对对应应的中断请求。的中断请求。2.2.中断屏蔽方式中断屏蔽方式(2)(2)特殊屏蔽方式特殊屏蔽方式特特殊殊屏屏蔽蔽方方式式应应用用于于在在执执行行较较高高级级别别的的中中断断服
16、服务时，开放较低级别的中断请求。务时，开放较低级别的中断请求。在在响响应应较较高高级级别别的的中中断断时时，用用屏屏蔽蔽字字对对IMRIMR中中某一位置某一位置1 1，同时使，同时使ISRISR中的对应位清中的对应位清0 0。可可在在中中断断服服务务程程序序中中用用中中断断屏屏蔽蔽命命令令来来屏屏蔽蔽当当前前正正在在服服务务的的中中断断级级别别时时，同同时时使使ISRISR中中对对应应当当前前中中断断级级的的位位自自动动清清“0 0”，从从而而屏屏蔽蔽了了当当前前正正在在处处理理的的本本级级中中断断，还还真真正正开开放放了了其其他他较较低低级级的的中中断断请请求求。特特殊殊屏屏蔽蔽方方式式可可
17、通通过过操操作作命命令令字字OCW3OCW3来来设设置置或取消。或取消。n原理原理：假定当前正在处理：假定当前正在处理IR6，先，先进入特殊屏进入特殊屏蔽方式，然后蔽方式，然后设置设置IMR6=1，ISR6=0。这时，这时，除除IR6外的所有中断请求均能得到响应。外的所有中断请求均能得到响应。n提供了允许较低优先级的中断能够得到响应提供了允许较低优先级的中断能够得到响应的特殊手段的特殊手段3.3.中断结束方式中断结束方式当当某某一一IRi中中断断被被服服务务时时，ISR中中的的相相应应位位ISRi=1。当当服务结束后，则必须清零该服务结束后，则必须清零该ISRi位，使中断结束。位，使中断结束。
18、(1)(1)自动中断结束方式自动中断结束方式AEOIAEOI此此方方式式只只适适用用于于单单片片8259A8259A系系统统中中，且且多多个个中中断断不不会会嵌嵌套套。系系统统进进入入中中断断响响应应后后，8259A8259A在在接接收收到到CPUCPU发发来来的的第第二二个个INTAINTA的的信信号号时时自自动动将将ISRISR中中的的对对应应位位清清0 0。可可通过初始化命令字来设定。通过初始化命令字来设定。(2)(2)非自动中断结束方式非自动中断结束方式EOIEOI在在中中断断服服务程程序序结束束的的末末尾尾(IRET(IRET指指令令之之前前) )向向8259A8259A发出出中中断
19、断结束束命命令令，清清除除ISRISR中中的的相相应位位，表表示示该级的的中中断断服服务程程序序已已经结束束。EOIEOI命命令令有有普普通通EOIEOI命命令令和和特特殊殊EOIEOI命命令令两种两种，分别对应一般全嵌套和特殊全嵌套方式。，分别对应一般全嵌套和特殊全嵌套方式。 在在在在全全全全嵌套方式下，嵌套方式下，嵌套方式下，嵌套方式下，ISRISRISRISR中的优先权最高对应位就是中的优先权最高对应位就是中的优先权最高对应位就是中的优先权最高对应位就是最后一次被响应的中断级，即当前正在处理的中断最后一次被响应的中断级，即当前正在处理的中断最后一次被响应的中断级，即当前正在处理的中断最后
20、一次被响应的中断级，即当前正在处理的中断级，所以它的清级，所以它的清级，所以它的清级，所以它的清“0”0”0”0”就是结束当前正在处理的中断，就是结束当前正在处理的中断，就是结束当前正在处理的中断，就是结束当前正在处理的中断，是一般的中断结束方式。是一般的中断结束方式。是一般的中断结束方式。是一般的中断结束方式。 而在特殊全嵌套方式下，要用特殊的中断结束而在特殊全嵌套方式下，要用特殊的中断结束而在特殊全嵌套方式下，要用特殊的中断结束而在特殊全嵌套方式下，要用特殊的中断结束EOIEOIEOIEOI命令。可通过操作命令字命令。可通过操作命令字命令。可通过操作命令字命令。可通过操作命令字OCW2OC
21、W2OCW2OCW2来设定。来设定。来设定。来设定。因不保留当前正在因不保留当前正在服务的中断的状态服务的中断的状态,所以不能用于中断所以不能用于中断嵌套方式。嵌套方式。4 4、与系统总线的连接方式、与系统总线的连接方式（1 1）缓冲方式）缓冲方式 多片级联时，多片级联时，8259A8259A通过总线驱动器和数据通过总线驱动器和数据总线相连总线相连，即缓冲方式。此时，即缓冲方式。此时，8259A8259A的的SP/ENSP/EN端和总线驱动器的允许端相连，端和总线驱动器的允许端相连，SP/ENSP/EN端输出的端输出的低电平可作总线驱动器的启动信号。低电平可作总线驱动器的启动信号。（2 2）非
22、缓冲方式）非缓冲方式 在单片或少数几片级联系统中，将在单片或少数几片级联系统中，将8259A8259A直直接连接到数据总线上接连接到数据总线上。8259A8259A的的SP/ENSP/EN端作输入端作输入端，接高或低电平。（单片的端，接高或低电平。（单片的SP/ENSP/EN接高电平，接高电平，级联系统的主片级联系统的主片SP/ENSP/EN接高电平，从片接高电平，从片SP/ENSP/EN接接低电平。）低电平。）5.5.中断请求的引入方式中断请求的引入方式边沿触发边沿触发IRi出现上升沿表示有中断请求出现上升沿表示有中断请求 电平触发电平触发IRi出现高电平表示有中断请求出现高电平表示有中断请
23、求 在第在第1个个INTA结束前，结束前，IRi必须保持高电平必须保持高电平 查询方式查询方式 在程序查询方式下，在程序查询方式下，8259A8259A不向不向CPUCPU发出发出INTINT信号，信号，而是靠而是靠CPUCPU通过指令读取通过指令读取8259A8259A的查询字来查询的查询字来查询8259A8259A是否有中断请求，当有中断请求时，就转到相应的是否有中断请求，当有中断请求时，就转到相应的中断服务程序。中断服务程序。设置查询方式的过程：设置查询方式的过程： 系统先关中断；系统先关中断； 将将“查询方式字查询方式字”写入写入8259A(8259A(输出指令输出指令) )； 读读取
24、取8259A8259A的的8 8位位查查询询字字( (输输入入指指令令)偶偶地地址端口；址端口； CPUCPU进行判断。进行判断。查询字格式：查询字格式： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0IW2W1W0I=1,I=1,表表示示有有中中断断请请求求。W W2 2W W1 1W W0 0表表示示8259A8259A请请求求服服务务的最高优先级编码。的最高优先级编码。8259A的控制命令分为的控制命令分为初始化命令字初始化命令字ICWICW1ICW4CPU向向8259A写入写入ICW的过程称为的过程称为初始初始化编程化编程操作命令字操作命令
25、字OCW OCW1OCW3CPU向向8259A写入写入OCW的过程称为的过程称为工作工作方式编程方式编程通过设定初始化命令字，使通过设定初始化命令字，使8259A处于就绪状态；处于就绪状态；通过操作命令字的设定可以规定它的工作方式。通过操作命令字的设定可以规定它的工作方式。6.1.4 8259A的编程设置的编程设置1 1、8259A8259A的初始化命令字的初始化命令字n 初始化初始化8259A必须从必须从ICW1开始开始写写ICW1意味着重新初始化意味着重新初始化8259A写入写入ICW1后，后，8259A的状态如下：的状态如下：清除清除ISR和和IMR(全全0)；将中断优先级设成初始状态：
26、将中断优先级设成初始状态：IR0最高，最高，IR7最低；最低；设定为一般屏蔽方式；设定为一般屏蔽方式；采用非自动中断结束方式；采用非自动中断结束方式；(1) ICW1(1) ICW1芯片控制字芯片控制字nLTIM: 触发方式触发方式=1 高电平触发高电平触发=0 上升沿触发上升沿触发nSNGL: 级连控制级连控制=1 单片单片=0 级连级连nICW4: ICW4控制控制=1 要写要写ICW4=0 不写不写ICW4（默认默认ICW4为全为全0）1 1LTIMLTIMADIADISNGLSNGL ICW4ICW40 0A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0A0 D7 D6 D5 D4
27、 D3 D2 D1 D0标志标志位位D2、D5-D7对于对于8086系系统不起作用。统不起作用。对于对于8086系统，系统，ICW4=1(2)ICW2(2)ICW2中断向量码中断向量码（中断类型命令字）中断类型命令字）中断类型命令字）中断类型命令字）nT7T3: 中断向量码的高中断向量码的高5位，由用户给出。位，由用户给出。nT2T0: 最低最低3位为中断源的序号位为中断源的序号IRn，中断响应时中断响应时自动填入。自动填入。000111分别对应分别对应IR0IR7由由8259A根据中断源的序号自动填入根据中断源的序号自动填入 例如：例如：若若ICW2命令字为命令字为48H，则，则IR0的中断
28、向量码为的中断向量码为48H，IR7的中断向量码为的中断向量码为4FH，等等。等等。 A0D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 T7 T6 T5 T4 T3 0 0 0作用：设定中断类型号。作用：设定中断类型号。(3) ICW3(3) ICW3级连控制字级连控制字主主/ /从片初始化字从片初始化字n主片的级联控制字主片的级联控制字 Si=1 对应对应IRi线上连接了从片线上连接了从片 A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0 从片的级联控制字从片的级联控制字 ID2ID0 标识码，说明本从片连接到主片的哪个标识码，说明本
29、从片连接到主片的哪个IR引脚上。引脚上。 000111分别对应分别对应IR0IR7。A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 ID2 ID1 ID0作用：多片作用：多片8259A8259A系统中，定义主片、从片的级连。系统中，定义主片、从片的级连。ICW3ICW3级连控制字（续）级连控制字（续）nICW3必须与主从片的连接关系一致：必须与主从片的连接关系一致：l若若系统中只有一片系统中只有一片8259A，则不需要则不需要ICW3；若有多片若有多片8259A，则主片和各个从片都需要则主片和各个从片都需要ICW3。例如，主片的例如，主片的IR4与从片的与从片的IN
30、T线连接，则主片线连接，则主片的的ICW3=00010000B，从片的从片的ICW3=00000100B。主主8259AIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7INT去去CPU从从8259AIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7INT(4)ICW4(4)ICW4中断结束方式字中断结束方式字 nSFNM: 特殊全嵌特殊全嵌套套1 特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式0 一般全嵌套方式一般全嵌套方式nAEOI: 自动自动EOI1 自动自动EOI方式方式0 非自动非自动EOI方式方式A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 SFNMBUF M/S AEOI PM作
31、用：决定作用：决定8259A8259A的工作系统，中断服务程序是否需的工作系统，中断服务程序是否需要输出要输出EOIEOI命令。命令。PM=1为为80X86系统系统PM=0为为8080/8085系统系统nBUF: 缓冲方式缓冲方式 M/S: 主主/从缓冲选择（非缓冲从缓冲选择（非缓冲方式不起作用）方式不起作用）BUF M/S 1 1 缓冲方式缓冲方式/主片主片 1 0 缓冲方式缓冲方式/从片从片 0 x 非缓冲方式非缓冲方式/正常正常非自动中断结束又分为非自动中断结束又分为普通（或称一般、正常）普通（或称一般、正常）方式和特殊方式。方式和特殊方式。2. 8259A初始化设置流程初始化设置流程8
32、259的初始化的初始化流程如图流程如图n注意次序不注意次序不可颠倒可颠倒 写写ICW1写写ICW2级连？级连？写写ICW3需需ICW4?写写ICW4NNYY例：某例：某PCPC系统是单片系统是单片8259A8259A，端口地址是，端口地址是20H20H和和21H21H，采用普通全嵌套方式，边沿触发，普通采用普通全嵌套方式，边沿触发，普通EOIEOI结束中断。结束中断。 IR0IR0IR7IR7的中断类型号分别为的中断类型号分别为 08H 08H 0FH0FH。写出初。写出初始化程序段。始化程序段。ICW1：00010011B；ICW2：08H；ICW4：00001001BMOV AL，13HO
33、UT 20H，AL ；ICW1（边沿触发，单片，写（边沿触发，单片，写ICW4）MOV AL，08HOUT 21H，AL ；ICW2（中断类型号从（中断类型号从08H开始）开始）MOV AL，09HOUT 21H，AL ；ICW4（普通全嵌套，非自动（普通全嵌套，非自动EOI）3 3、8259A8259A的操作命令字的操作命令字OCWOCW nOCW用于设置用于设置8259A的工作状态的工作状态n在初始化后写入在初始化后写入nOCW的写入顺序可任意的写入顺序可任意n写入地址要求：写入地址要求：OCW1必须写入奇地址端口必须写入奇地址端口(A0=1)OCW2，OCW3必须写入偶地址端口必须写入偶
34、地址端口(A0=0) 初初始始化化命命令令字字后后，8259A8259A即即可可接接受受中中断断请请求求信信号号，此此时时中中断断源源优优先先权权是是IR0IR0最最高高，IR7IR7最最低低，并并且且清清除了所有中断屏蔽。除了所有中断屏蔽。（1 1）OCW1OCW1中断屏蔽字中断屏蔽字 nMi=1 中断请求线中断请求线IRi被屏蔽被屏蔽(不允许中断不允许中断) =0 允许该允许该IRi中断中断 nOCW1将写入将写入IMR寄存器。寄存器。nA0=1时读时读OCW1可读出设置的可读出设置的IMR内容内容。 A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 M7 M6 M5 M4 M3 M
35、2 M1 M0作用：设置或清除对中断源的屏蔽。作用：设置或清除对中断源的屏蔽。（2 2）OCW2OCW2中断方式命令字中断方式命令字 nR:中断排队是否循环的标志。中断排队是否循环的标志。R1是优先级循环方式，是优先级循环方式，R=0是固定优先级方式。是固定优先级方式。nSL: 选择选择L2、L1、L0编码是否有效的标志。若编码是否有效的标志。若SL=1，则，则L2、L1、L0选择有效，否则优先级仍为选择有效，否则优先级仍为IR0最高，最高，IR7最最低。低。nEOI: 结束中断命令结束中断命令 ，EOI=1，使现行的使现行的ISR中最高优先级中最高优先级的响应位复位（一般的响应位复位（一般E
36、OI命令）或由命令）或由L2、L1、L0制定的制定的ISR位复位（特殊位复位（特殊EOI命令）。命令）。nL2L0: 优先级编码，两个作用。一是在特殊优先级编码，两个作用。一是在特殊EOI命令中，命令中，表示清除的是表示清除的是ISR的哪一位；二是在特殊循环方式中，表的哪一位；二是在特殊循环方式中，表示系统中最低优先级的编码。示系统中最低优先级的编码。A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 R SL EOI 0 0 L2 L1 L0作用：设置优先权是否循环，循环方式，中断结束作用：设置优先权是否循环，循环方式，中断结束方式。方式。 R SL EOI 0 0 1 EOI 命令命令
37、 0 1 1 特殊特殊EOI 命令，命令， 按按L2-L0编码复位编码复位ISR 1 0 1 EOI 命令且优先级自动循环命令且优先级自动循环 1 0 0 设置优先级自动循环设置优先级自动循环 0 0 0 取消优先级自动循环取消优先级自动循环(固定优先级固定优先级) 1 1 1 EOI 命令，且按命令，且按L2-L0编码循环优先级编码循环优先级 (L2-L0设为最低优先级设为最低优先级) 1 1 0 按按L2-L0编码循环优先级编码循环优先级(L2-L0设为最设为最 低优先级低优先级) （3 3）OCW3OCW3状态操作命令字状态操作命令字 nESMM: 允许使能特殊屏蔽方式允许使能特殊屏蔽方
38、式nSMM: 特殊屏蔽方式特殊屏蔽方式ESMM SMM 1 1 允许特殊屏蔽方式允许特殊屏蔽方式 1 0 撤销特殊屏蔽方式撤销特殊屏蔽方式P(Polling): =1 采用中断查询方式采用中断查询方式 =0 非查询方式，即向量非查询方式，即向量 中断方式中断方式A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 ESMM SMM 0 1 P RR RISRR: 读寄存器读寄存器RIS: ISR/IRR选择选择RR RIS1 1 读读ISR1 0 读读IRR作用：设置查询方式，是否特殊屏蔽，读取作用：设置查询方式，是否特殊屏蔽，读取IRRIRR、ISRISR。OCW3OCW3（续）（续
39、）n查询方式允许查询方式允许8259A不工作于中断方式，而是以不工作于中断方式，而是以查询方式工作。查询方式工作。CPU先写一个先写一个D2=1的的OCW3，再对同一地址读入，即再对同一地址读入，即可得到如下状态字节：可得到如下状态字节： I x x x x R2 R1 R0 I=1表示有中断请求，表示有中断请求，R2-R0为为正在申请服务的最高优正在申请服务的最高优先级的二进制代码。先级的二进制代码。 此查询步骤可反复执行，以响应多个同时发生的中断。此查询步骤可反复执行，以响应多个同时发生的中断。 n读读IRR/ISR：写入此命令后，随后再对同一地址写入此命令后，随后再对同一地址读，即可得到
40、读，即可得到IRRIRR或或ISRISR的内容。的内容。n查询方式不需要中断向量表，故节省内存。在存查询方式不需要中断向量表，故节省内存。在存储器容量受到限制的情况下，是一种很好的替代储器容量受到限制的情况下，是一种很好的替代方法。方法。练习：练习：若一个中断系统有一片主若一个中断系统有一片主8259A8259A和三片从和三片从8259A8259A。从。从8259A8259A分别接在主分别接在主8259A8259A的的IR2IR2、IR3IR3、IR4IR4上。若主片的上。若主片的IMRIMR置成置成0101000001010000，各从片的，各从片的IMRIMR所有位均清所有位均清“0”0”
41、，连接，连接在在IR3IR3上的从片的最高优先级为上的从片的最高优先级为IR5IR5。试。试按优先级顺序排列各未被屏蔽的中断级按优先级顺序排列各未被屏蔽的中断级（从高到低排列）。（从高到低排列）。P P103103-6.4 -6.4 、 6.56.56.2 DMA6.2 DMA控制器控制器8237A8237A8237A8237A是一个是一个4040引脚双列直插式芯片。引脚双列直插式芯片。6.2.1 8237A6.2.1 8237A6.2.1 8237A6.2.1 8237A的基本特点的基本特点的基本特点的基本特点82378237具有具有4 4个独立的个独立的DMADMA通道，可以采用级联方式扩
42、充所通道，可以采用级联方式扩充所需的通道数；需的通道数；每个通道都有每个通道都有1616位的地址寄存器和位的地址寄存器和1616位的字节计数器，位的字节计数器，可在内存和外设之间传送多达可在内存和外设之间传送多达64KB64KB的数据块；的数据块；82378237必须与一片必须与一片8 8位锁存器一起使用，才能完成位锁存器一起使用，才能完成DMADMA传输；传输；每个通道都有独立的允许每个通道都有独立的允许/ /禁止禁止DMADMA请求的控制能力，自请求的控制能力，自动重复原始状态的参数的能力；动重复原始状态的参数的能力；每个通道都有单字节、数据块、请求和级联传送每个通道都有单字节、数据块、请
43、求和级联传送4 4种工种工作方式，作方式，4 4个通道的优先权管理有固定和循环两种方式；个通道的优先权管理有固定和循环两种方式；82378237具有终止具有终止DMADMA传送的信号输入传送的信号输入/ /输出端（输出端（/EOP/EOP）。）。 DMA传送的工作过程传送的工作过程1）I/O设备向设备向DMAC发出发出DMA请求；请求；2）DMAC向向CPU发出总线请求，发出总线请求，使使HOLDHOLD置为高电平置为高电平；3 3）CPUCPU检检测测到到HOLDHOLD的的高高电电平平，在在完完成成当当前前总总线线操操作作后，使后，使HLDAHLDA置为高电平，以响应总线请求；置为高电平，
44、以响应总线请求；4 4）8237A8237A接接收收到到HLDAHLDA的的高高电电平平后后，开开始始控控制制系系统统总总线；线；5）DMAC向向I/O设备发出设备发出DMA应答信号应答信号6 6）8237A8237A在在完完成成数数据据传传输输后后，将将HOLDHOLD置置为为低低电电平平，通知通知CPU 8237ACPU 8237A要放弃总线控制权；要放弃总线控制权；7 7）CPUCPU检检测测到到HOLDHOLD的的低低电电平平后后，将将HLDAHLDA置置为为低低电电平平，CPUCPU开始控制系统总线。开始控制系统总线。6.2.2 8237A6.2.2 8237A6.2.2 8237A
45、6.2.2 8237A的内部结构和管脚的内部结构和管脚的内部结构和管脚的内部结构和管脚1.8237A1.8237A的内部结构的内部结构8237A8237A内内部部有有4 4个个独独立立的的DMADMADMADMA通通通通道道道道、公公共共的的控控控控制制制制寄寄寄寄存存存存器器器器、状状状状态寄存器、读写逻辑、控制逻辑态寄存器、读写逻辑、控制逻辑态寄存器、读写逻辑、控制逻辑态寄存器、读写逻辑、控制逻辑。DMADMA通通道道包包括括模模式式寄寄存存器器、基基地地址址寄寄存存器器、当当前前地地址址寄寄存存器器、基基本本字字节节计计数数器器、当当前前字字节节计计数数器器、请请求求触触发发器器、屏屏蔽
46、触发器。蔽触发器。(1)(1)控制寄存器、状态寄存器、模式寄存器皆为控制寄存器、状态寄存器、模式寄存器皆为8 8位寄存器。位寄存器。 CPUCPU向控制寄存器写入控制字，决定向控制寄存器写入控制字，决定8237A8237A的的工作特性工作特性工作特性工作特性； CPUCPU读取状态寄存器的状态字，查询读取状态寄存器的状态字，查询8237A8237A的的工作状态工作状态工作状态工作状态； CPUCPU向模式寄存器写入控制字，决定通道的向模式寄存器写入控制字，决定通道的工作模式工作模式工作模式工作模式；CPUCPU读取状态寄存器读取状态寄存器的状态字，查询的状态字，查询8237A8237A的工作状
47、态的工作状态CPUCPU向控制寄存器写向控制寄存器写入控制字，决定入控制字，决定8237A8237A的工作特性的工作特性CPUCPU向模式寄存器向模式寄存器写入控制字，决定写入控制字，决定通道的工作模式通道的工作模式(2)(2)基地址寄存器、当前地址寄存器皆为基地址寄存器、当前地址寄存器皆为1616位寄存器。位寄存器。 基基地地址址寄寄存存器器，用用于于存存放放本本通通道道DMADMA传传输输时时的的内内存存地地址址初值，初值，CPUCPU对对8237A8237A初始化时写入，不能被读出；初始化时写入，不能被读出； 当当前前地地址址寄寄存存器器，在在每每次次DMADMA传传输输时时自自动动修修
48、改改，其其初初值值在在82378237的的初初始始化化时时写写入入，CPUCPU可可以以读读取取其其值值，( (计计数数到到0 0时可重新装入基地址寄存器中的数值时可重新装入基地址寄存器中的数值) )；(3)(3)基本字节计数器、当前字节计数器皆为基本字节计数器、当前字节计数器皆为1616位寄存器。位寄存器。 基基本本字字节节计计数数器器，用用于于存存放放DMADMA传传输输时时字字节节数数的的初初值值( (比实际数少比实际数少1)1)，8237A8237A初始化时写入初始化时写入； 当当前前字字节节计计数数器器，在在DMADMA传传输输时时每每传传输输1Byte1Byte自自动动减减1 1，
49、 由由0 0减减到到FFFFHFFFFH时时产产生生EOP,EOP,其其初初值值在在82378237的的初初始始化化时时写写入入，CPUCPU可以读取其值；可以读取其值；(4)(4)请求触发器、屏蔽触发器请求触发器、屏蔽触发器 分分别别用用于于设设置置本本通通道道的的DMADMA请请求求标标志志和和屏屏蔽蔽标标志志，4 4个个通道的通道的4 4个触发器分别构成请求寄存器、屏蔽寄存器。个触发器分别构成请求寄存器、屏蔽寄存器。DMADMA屏屏蔽蔽标标志志既既可可以以屏屏蔽蔽硬硬件件DMADMA请请求求，也也可可以以屏屏蔽蔽软软件件DMADMA请求。为请求。为1 1时有效。时有效。(5)(5)暂存器
50、，暂存器，8 8位寄存器。位寄存器。用于存放被传输的数据，只用在内存到内存的传输过程中。用于存放被传输的数据，只用在内存到内存的传输过程中。DMADMA请求可由硬件发出，也可由软件发出：请求可由硬件发出，也可由软件发出：硬件发出硬件发出：DREQDREQ接收接收DMADMA请求；请求；软软件件发发出出：DMADMA请请求求标标志志位位置置位位，EOPEOP有有效效时时，清清除除DMADMA标志位。标志位。2. 8237A2. 8237A的管脚及其功能的管脚及其功能(1)CLK(1)CLK(2)RESET(2)RESET(3)READY(3)READY(4)MEMR(4)MEMR(5)MEMW(
51、5)MEMW(6)IOR(6)IOR(7)IOW(7)IOW(8)EOP(8)EOP(9)DREQ(9)DREQ0 0 DREQDREQ3 3(10)DACK(10)DACK0 0 DACKDACK3 3(11)HRQ(11)HRQ(12)HLDA(12)HLDA(13)CS(13)CS(14)A3(14)A3 A0A0(15)A7(15)A7 A4A4(16)DB7(16)DB7 DB0DB0(17)ADSTB(17)ADSTB(18)AEN(18)AENCPU访问访问8237时作时作双向数据线；在双向数据线；在DMA传送时，作传送时，作8237输出的访问主输出的访问主存的地址线。存的地址线
52、。三态输出线。在三态输出线。在DMA传送时，作传送时，作8237输出的访问主输出的访问主存地址线的低字节存地址线的低字节的高的高4位。位。双向三态地址线。双向三态地址线。CPU控制总线时，作为寻址控制总线时，作为寻址8237内部寄存器的输入内部寄存器的输入信号；在信号；在DMA传送时，传送时，作为作为8237输出的访主存输出的访主存地址线的低字节的低地址线的低字节的低4位。位。过程结束信号。当任何一个通过程结束信号。当任何一个通道的计数值从道的计数值从0减为减为FFFFH时时输出低电平，表示一个通道的输出低电平，表示一个通道的DMA服务结束。若外部输入一服务结束。若外部输入一个低电平，表示将结
53、束个低电平，表示将结束8237所所有启动的有启动的DMA通道的服务。通道的服务。片选。片选。CPU访问访问8237时，时，低电平表示选中低电平表示选中8237；DMA传送期间，传送期间，8237禁禁止止/CS输入，以免选中自输入，以免选中自己。己。地址选通输出。将从地址选通输出。将从DB7DB0输出的高输出的高8位地址锁位地址锁存到外部地址锁存器存到外部地址锁存器.地址允许输出。在地址允许输出。在DMA传传送期间，送期间，AEN有效时禁止其有效时禁止其他系统总线驱动器使用系统他系统总线驱动器使用系统地址总线，同时允许地址锁地址总线，同时允许地址锁存器中的高存器中的高8位地址信号送位地址信号送到
54、系统地址总线上。到系统地址总线上。存储器读，三态输出。存储器读，三态输出。在在DMA操作期间，由操作期间，由8237发出，作为从选定发出，作为从选定的存储单元读出数据的的存储单元读出数据的控制信号。控制信号。存储器写，三态输出。存储器写，三态输出。在在DMA操作期间，由操作期间，由8237发出，作为把数据发出，作为把数据写入选定的存储单元的写入选定的存储单元的控制信号。控制信号。双向三态。由双向三态。由CPU发来发来时，表示时，表示CPU读取读取8237内部寄存器；在内部寄存器；在DMA传传送时，由送时，由8237发出，读发出，读取取I/O设备的控制信号设备的控制信号双向三态。由双向三态。由C
55、PU发来时，发来时，表示表示CPU将数据写入将数据写入8237；在在DMA传送时，由传送时，由8237发发出，作为出，作为I/O设备写入的控设备写入的控制信号。制信号。6.2.3 8237A6.2.3 8237A的工作方式的工作方式1. 8237A1. 8237A的工作组态的工作组态从控模块从控模块从控模块从控模块 CPU对对8237A进行进行DMA传输的设置。它有自己的端传输的设置。它有自己的端口地址，口地址，CPU通过端口地址对其进行预置读通过端口地址对其进行预置读/写操作，写操作，对它进行初始化或读取状态，包括写入内存传输区的对它进行初始化或读取状态，包括写入内存传输区的首地址、传输字节
56、数和控制字等，此时它也是系统总首地址、传输字节数和控制字等，此时它也是系统总线的从控模块。线的从控模块。主控模块主控模块主控模块主控模块 8237A在获得总线控制权之后，进入在获得总线控制权之后，进入DMA周期，控周期，控制整个系统总线完成制整个系统总线完成DMA传输。传输。 单字节传输方式单字节传输方式单字节传输方式单字节传输方式 8237A8237A完完成成1B1B传传输输后后，当当前前字字节节计计数数器器减减1 1，当当前前地地址址寄寄存存器器修修改改，随随后后8237A8237A释释放放总总线线控控制权，开始对制权，开始对DREQDREQ检测，准备下一次检测，准备下一次DMADMA传输
57、。传输。 成组传输方式成组传输方式成组传输方式成组传输方式 可可一一次次进进行行多多字字节节传传输输，直直到到当当前前字字节节计计数数器器由由0 0减减为为FFFFHFFFFH时时，8237A8237A的的EOPEOP发发出出负负脉脉冲或接收低电平，释放总线，结束冲或接收低电平，释放总线，结束DMADMA传输。传输。2. DMA2. DMA传输方式传输方式 请求传输方式请求传输方式请求传输方式请求传输方式 与与块块传传输输相相似似。8237A8237A每每进进行行1B1B的的数数据据传传输输后后，都都要要检检测测DREQDREQ，若若DREQDREQ有有效效，则则继继续续传传输输，否否DREQ
58、DREQ无效暂停传输，直到有效为止。无效暂停传输，直到有效为止。 级联传输方式级联传输方式级联传输方式级联传输方式 由由多多片片8237A8237A构构成成主主从从式式DMADMA控控制制系系统统，最最多多可扩展可扩展1616个通道。个通道。主从连线：主从连线： 主主片片的的DREQDREQ接接从从片片的的HRQHRQ，主主片片的的DACKDACK接接从从片的片的HLDAHLDA， 主片的主片的HRQHRQ、HLDAHLDA和系统总线相连。和系统总线相连。模式设置：模式设置：主片为级联传输方式主片为级联传输方式。3. DMA传输类型传输类型 DMADMA读读读读：把数据由存储器传送到外设，由：
59、把数据由存储器传送到外设，由/MEMR有有效从存储器读出数据，由效从存储器读出数据，由/IOW有效把这一数据写入外有效把这一数据写入外设。设。 DMADMA写写写写：把外设输入的数据写入存储器。由：把外设输入的数据写入存储器。由/IOR有有效从外设输入数据，由效从外设输入数据，由/MEMW有效把这一数据写入存储有效把这一数据写入存储器。器。 检验检验检验检验：是一种伪：是一种伪DMA传送，其目的是对内部读传送，其目的是对内部读/写写功能进行校验。此方式产生地址信号，但存储器和功能进行校验。此方式产生地址信号，但存储器和I/O控制线保持无效，即禁止了存储器和控制线保持无效，即禁止了存储器和I/O
60、接口的读接口的读/写写控制信号，不传送数据。控制信号，不传送数据。1.1.1.1.模式寄存器模式寄存器模式寄存器模式寄存器 用用于于设设置置工工作作方方式式、决决定定地地址址增增减减、是是否否使使用用自动预置功能、指明传输类型、选择通道。自动预置功能、指明传输类型、选择通道。2.2.2.2.控制寄存器控制寄存器控制寄存器控制寄存器 决决定定DACKDACK和和DREQDREQ的的有有效效状状态态、是是否否扩扩展展写写信信号号、通通道道的的优优先先级级方方式式、时时序序类类型型、启启/ /停停8237A8237A工工作作、数据传输目标。数据传输目标。3.3.3.3.状态寄存器状态寄存器状态寄存器
61、状态寄存器 各各位位分分别别表表示示各各通通道道是是否否有有DMADMA请请求求及及计计数数结结束状态。束状态。6.2.4 82376.2.4 82376.2.4 82376.2.4 8237的寄存器及其编程应用的寄存器及其编程应用的寄存器及其编程应用的寄存器及其编程应用D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0工作方式00:请求传输模式01:单字节传输10:块传输模式11:级联传输模式=1:地址减1=0:地址加1=1:允许自动预置功能=0:禁止自动预置功能设置数据传输类型00:校验传输01:写传输10:读传输11:未定义选择通道号00-11:分别表示通道0-3DACDA
62、CK KDREDREQ QD5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0=1:高电平有效=0:低电平有效=1:低电平有效=0:高电平有效=1:扩展写信号=0:滞后写信号=1:循环优先级=0:固定优先级=1:压缩时序=0:普通时序=1:停止8237工作=0:启动8237工作=1:源地址保持不变(内存到内存传输时设置)=1:进行内存到内存的传输D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0分别表示通道3至0是否有DMA请求 D Di i=1:通道i有请求 D Di i=0:通道i无请求分别表示通道3至0的计数状态是否结束. D Di i=1:通道i计数结束 D Di i=0:通
63、道i为计数非结束状态D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0不用设置屏蔽标志D2=1:D2=1:对相应通道设置DMA屏蔽; =0:清除DMA屏蔽选择通道号00-11分别表示通道0-3设置请求标志D2=1:D2=1:使相应通道的DMA请求触发器置1,产生DMA请求; =0:无DMADMA请求请求D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0不用选择通道号00-11分别表示通道0-3D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0不用设置对应通道的屏蔽与否。=1：设置通道 i屏蔽；=0：清除通道i屏蔽。5.5.5.5.复位命令复位命令复位命
64、令复位命令综合清除命令综合清除命令综合清除命令综合清除命令 功功能能和和RESETRESET信信号号相相同同。使使控控制制寄寄存存器器、状状态态寄寄存存器器、DMADMA请请求求寄寄存存器器、暂暂存存器器及及先先/ /后触发器都清后触发器都清0 0，使屏蔽寄存器置位。，使屏蔽寄存器置位。6.6.6.6.清除先清除先清除先清除先/ / / /后触发器命令后触发器命令后触发器命令后触发器命令 用用于于控控制制1616位位寄寄存存器器的的初初值值正正确确写写入入。82378237只只有有8 8位位数数据据线线。CPUCPU往往地地址址寄寄存存器器和和字字节节计计数数寄寄存存器器写写入入1616位位数
65、数据据时时，先先写写入入低低8 8位位，先先/ /后后触触发发器器自自动动置置1 1；再再写写入入高高8 8位，先位，先/ /后触发器自动复位为后触发器自动复位为0 0。7.7.7.7.暂存寄存器暂存寄存器暂存寄存器暂存寄存器 用于存储器到存储器传送时，暂时保存从用于存储器到存储器传送时，暂时保存从源地址读出的源地址读出的8 8位数据。位数据。RESETRESET信号可以清除信号可以清除暂存器内容。暂存器内容。3. 8237A3. 8237A各寄存器对应的端口地址各寄存器对应的端口地址8237A8237A共占有共占有1616个端口地址，由个端口地址，由CSCS、A A3 3 A A0 0决定。
66、决定。地址的高地址的高1212位译码生成位译码生成CSCS片选信号；片选信号；地址的低地址的低4 4位位A A3 3 A A0 0译码生成端口选通信号；译码生成端口选通信号；举例：利用举例：利用8237A8237A通道通道0 0实现实现DMADMA数据块传送。某个外设将数据块传送。某个外设将640H640H个字节数据传送到内存起始地址为个字节数据传送到内存起始地址为1200H1200H的内存区域的内存区域中，端口地址为中，端口地址为80H80H8FH8FH。写出初始化程序段。写出初始化程序段。OUT 8DH，AL ；复位复位MOV AL，84HOUT 8BH，AL ；（模式）通道（模式）通道0
67、 0，写传送，禁止自动预置，地址递增，数据块，写传送，禁止自动预置，地址递增，数据块传送传送MOV AL，00H ; （控制）（控制）OUT 88H，AL ；正常时序，固定优先，正常时序，固定优先，DREQ高电平有效，高电平有效，DACK低电平有效低电平有效MOV AX，1200HOUT 80H，ALMOV AL，AHOUT 80H，AL ；先低先低8位后高位后高8位写入内存地址初值位写入内存地址初值MOV AX，640HOUT 81H，ALMOV AL，AHOUT 81H，AL ；先低字节后高字节写入字节数初值先低字节后高字节写入字节数初值 MOV AL，0OUT 8FH，AL ；清除通道屏蔽位清除通道屏蔽位
