微机原理与接口技术教学PPT.ppt

,微机原理与接口技术,第七章 部分,2,第七章 微型计算机中断系统 内容提要 7-1 概述 7-2 中断处理过程 7-3 中断优先级和中断向量 7-4 可编程中断控制器,3,7-4 可编程中断控制器（ 8259a） 功能和引脚 内部结构 8259a的中断管理方式 8259a的编程方式 8259a的中断级联,4,7-4 可编程中断控制器 8259a 一、功能和引脚,8259a,22 21 20 19 18 17 16 15,28 27 26 25 24 23,1 2 3 4 5 6,7 8 9 10 11 12 13 14,ir4 ir3 ir2 ir1 ir0 int sp/en cas2,vcc(+5v) a0 inta ir7 ir6 ir5,d4 d3 d2 d1 d0 cas0 cas1 gnd,cs wr rd d7 d6 d5,sp/en,sp/en,sp/en,sp/en,ir,ir7,ir6,ir,ir5 5,ir,ir4 4,ir,ir3 3,int,int,ir,ir2,inta,inta ir1,ir,ir0,int,int,ir,ir7 7,ir,ir6,ir5,ir,ir4 4,ir,ir3 3,ir,ir2 2,ir,ir1,ir,ir0,int,int,ir,ir7 7,ir,ir6,ir5,ir,ir4 4,ir,ir3 3,ir,ir2 2,ir,ir1,ir,ir0,sp/en,sp/en,5,7-4 可编程中断控制器8259a,【功能和引脚 】,8259a（从片）,8259a（从片）,1.主要功能 具有8级优先级控制，通过级联可以扩展到64级优先级控制。 每一级中断可由程序单独屏蔽或允许。 可提供中断类型号传送给cpu。 可以通过编程选择多种不同工作方式。 8259a 5v,7 8259a,int,6,7-4 可编程中断控制器8259a,【功能和引脚 】,2. 引脚 d7d0：双向数据线，三态，它直接或通过总线驱动器与系统的 数据 总线相连。 ir7ir0：外设的中断请求信号输入端，输入，中断请求信号可以是 电平触发或边沿触发。中断级联时，连接8259a从片int端。,28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15,1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14,vcc(+5v) a0 inta ir7 ir6 ir5 ir4 ir3 ir2 ir1 ir0 sp/en cas2,cs wr rd d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 cas0 cas1 gnd,中 断 请 求 信 号,7,rd：读命令信号，输入，低电平有效，用来控制数据由8259a读到cpu。 wr: 写命令信号，输入，低电平有效，原来控制数据由cpu写到8259a。 cs：片选信号，输入，通过译码电路与高位地址总线相连。 a0：选择8259a的两个端口，输入，连低位地址线。 int：向cpu发出的中断请求信号，输出，与cpu的intr端相连。 inta： cpu给8259a的中断响应信号，输入。8259a要求两个负脉冲的中 断响应信号，第一个是cpu响应中断的信号，第二个inta结束后，cpu读 取8259a送去的中断类型号。 cas2cas0：双向级联信号线。8259a作主片时，为输出线，作从片时， 为输入线。与sp/en配合实现8259a级联。,7-4 可编程中断控制器8259a,【功能和引脚】,7 8259a,8,7-4 可编程中断控制器8259a,【功能和引脚 】,28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15,1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14,a0 inta ir7 ir6 ir5 ir4 ir3 ir2 ir1 ir0 int sp/en cas2,cs wr rd d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 cas0 cas1 gnd,sp/en： 编程/双向使能缓冲。 作为输入使用时，用来决定本片8259a是主片还是从片：若sp/en=1，则为主 片；若sp/en=0，则为从片。 作为输出使用时，启动8259a到cpu之间的数据总线驱动器。 sp/en作为输入还是输出，决定于8259a是否采用缓冲方式工作，若采用缓冲方 式工作，则sp/en作为输出，若采用非缓冲方式，sp/en作为输入。,数据总线,缓冲器,控制电路,控制电路,级联缓冲,器/比较器,中断,服务,寄存器,(isr),中断,优先权,请求,判优器,寄存器,(pr),(irr),中断屏蔽寄存器,(imr),9,7-4可编程中断控制器8259a 二、内部结构,ir0 ir1 ir7,d7d0,rd wr a0 cs cas0 cas1 cas2 sp/en,inta,int,10,7-4可编程中断控制器8259a,【内部结构】,1. 数据总线缓冲器 数据总线缓冲器是8位双向三态缓冲器，是8259a与系统数据总线接 口，通常连接低8位数据总线d7d0。 cpu编程控制字写入8259a、8259a的状态信息读出、及中断响应 时8259a送出的中断类型号，都经过它传送。,11,7-4可编程中断控制器8259a,【内部结构】,2. 读写控制电路 读写控制电路接收cpu送来的读/写命令rd、wr，片选信号cs及端口 选择信号a0 。 8259a的读写功能,12,7-4可编程中断控制器8259a,【内部结构】,2. 读写控制电路续 高位地址译码后送cs作片选信号。 a0连地址总线a0或a1，用来选择8259a的两个i/o端口，一个为奇地址，另一个 偶地址。 读写操作由这4个信号控制来实现的，使8259a接收cpu送来的初始化命令字 (icw)和操作命令字(ocw)，或将内部状态信息送给cpu。 实际设计时，8259a的d7d0与cpu数据总线低8位相连。为了保证cpu与 8259a用低8位传输数据，cpu的a1连8259a的a0。这样对cpu来说a00，a1 可以为1或为0，cpu读写始终是用偶地址。对8259a来说a1可以为1或为0，给 8259a的端口分配了两个地址，一个奇地址，一个偶地址，符合了8259a的编 程要求。,13,7-4可编程中断控制器8259a,【内部结构】,2. 读写控制电路续 注意：8086系统中数据总线为16位，cpu传送数据时，低8位数据总线 传送到偶地址端口，高8位数据总线传送到奇地址端口。当8位i/o接口芯 片与8086cpu16位数据总线相连接时，既可以连到低8位数据总线，也 可以连到高8位数据总线。,14,7-4可编程中断控制器8259a,【内部结构】,3. 级联缓冲/比较器 缓冲方式：在多片8259a级联的系统中，8259a通过总线驱动器和 数据总线相连，这就是缓冲方式。 在缓冲方式下，8259a的sp/en端与总线驱动器允许端相连，控制 总线驱动器启动，sp/en作为输出端。 当en0时，8259a控制数据从8259a送到cpu； 当en1时，控制数据从cpu送到8259a。,15,7-4可编程中断控制器8259a,【内部结构】,3. 级联缓冲/比较器 非缓冲方式：单片8259a或少量8259a级联时，可以将8259a直 接与数据总线相连，称为非缓冲方式。 非缓冲方式下，8259a的sp/en端作输入端，控制8259a作为主片还 是从片。 sp1，表示此8259a为主片。 sp0，表示此8259a为从片。 单片8259a时，sp/en接高电平。 由初始化命令字icw4来设置缓冲方式或非缓冲方式。,16,4.中断请求寄存器 中断请求寄存器是一个8位寄存器，存放外部输入的中断请求信号ir7ir0。 当某个ir端有中断请求时，irr相应的某位置“1”。 可以允许8个中断请求信号同时进入，此时irr寄存器被置成全“1”。 当中断请求被响应时，irr的相应位复位。,7-4可编程中断控制器8259a,【内部结构】,17,5.中断屏蔽寄存器imr 中断屏蔽寄存器是一个8位寄存器，用来存放对各级中断请求的屏蔽信息。 当用软件编程使imr寄存器中某一位置“0”时，允许irr寄存器中相应位的中断请求 进入中断优先级判别器。 若imr中某位为“1”，则此位中断请求被屏蔽。 各个中断屏蔽位是独立的，屏蔽了优先级高的中断，不影响其它较低优先级的中 断允许。,7-4可编程中断控制器8259a,【内部结构】,18,6.优先级判别器pr 优先级判别器对保存在irr寄存器中的中断请求进行优先级识别，送 出最高优先级的中断请求到中断服务奇存器isr中去。 当出现多重中断时，pr判定是否允许所出现的中断去打断正在处理 的中断，让优先级更高的中断优先处理。,7-4可编程中断控制器8259a,【内部结构】,19,7-4可编程中断控制器8259a,【内部结构】,7.中断服务寄存器isr 中断服务寄存器是一个8位寄存器，保存正在处理中的中断请求信号。 某个ir端的中断请求被cpu响应后，当cpu发出第一个inta信号时， isr寄存器中的相应位置“1”，一直保持到该级中断处理结束为止。 允许多重中断时，isr多位同时被置成“1”。,20,7-4可编程中断控制器8259a,【内部结构】,8.控制电路 根据中断请求寄存器irr的置位情况和中断屏蔽寄存器imr的设置的 情况，通过优先级判别器pr判定优先级，向8259a内部及其它部件 发出控制信号。 向cpu发出中断请求信号int和接收cpu的中断响应信号inta，使 中断服务寄存器isr的相应位置“1”，并使中断请求寄存器irr的相应 位置“0”。 当cpu第二个inta信号到来，控制8259a送出中断类型号，使cpu 转入中断服务子程序。 如果方式控制字icw4的中断自动结束位为“1”，则在第二个inta脉冲 结束时，将8259a中断服务寄存器isr的相应位清“0”。,当前中,断服务,寄存器,优先级,裁决器,中断请求,寄存器,译,码,器,21,7-4可编程中断控制器8259a 1. 8259a的编程结构,【中断管理方式】,ir0,ir1 ir2 ir3 ir4,ir5 ir6 ir7,cas2,cas1,cas0,inta,wr,rd,sp/ en,d7d0,ad7ad0,icw1 (芯片控制) 1 ltm adi sngl ic4,请求级别,icw2 (类型) icw3 (主 / 从),0 0 1 sfnm buf m/s aeoi upm,icw4 (芯片控制),a0,cs,int,l2 l1 l0,0,ocw1 ocw2 r sl eoi 0,p rr ris,1,0 esmmsmm 0,ocw3,intr,8088连a0 8086连a1,地 址 总 线,22,三、 8259a的中断管理方式 1.8259a的编程结构 中断管理方式是通过8259a初始化时写入初始化命令字和操作命令字 来设置的。 初始化命令字写入寄存器icw1icw4，它由初始化程序设置。初始化 命令字一经设定，在系统工作过程中就不再改变。 操作命令字写入寄存器ocw1ocw3，它是由应用程序设定的，用来 对中断处理过程进行控制，在系统运行过程中，操作命令字可以重新 设置。,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,23,2.优先级设置方式 完全嵌套方式 若8259a初始化后没有设置其它优先级的方式，就自动进入完全 嵌套方式。 在这种方式下，中断优先级分配固定级别07级，ir0具有最高优 先级，ir7优先级最低。 可用初始化命令字icw4中sfnm0，将8259a置成完全嵌套优 先级方式。 在完全嵌套工作方式下，当一个中断请求被响应后，中断服务寄 存器isr中的对应位置“1”，中断类型号被放到数据总线上，cpu 转入中断服务程序。,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,24,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,2.优先级设置方式 完全嵌套方式续 一般情况下(除自动中断结束方式外)，在cpu发出中断结束命令 eoi前，isr寄存器中此对应位一直保持“1”。 当新的中断请求进入时，中断优先级裁决器将新的中断请求和当前 isr寄存器中置“1”位比较，判断哪一个优先级更高。允许打断正在 处理的中断，优先处理更高级的中断，实现中断嵌套，但禁止同级 与低级中断请求进入。 中断嵌套时，isr寄存器中内容发生变化，又有一个对应位置“1”， 当实现8级中断嵌套时，isr寄存器内容为0ffh。,sp/en,sp/en,ir,ir7,ir6,ir,ir5,ir,ir4 4,ir,ir3 3,int,int,ir,ir2,inta ir,inta ir1,ir0,int,int,int,int,sp/en,sp/en,sp/en,sp/en,ir,ir7 7,ir,ir6,ir,ir5,ir,ir4,ir,ir3 3,ir,ir2 2,ir,ir1 1,ir,ir0,ir,ir7 7,ir,ir6,ir5,ir,ir4 4,ir,ir3 3,ir,ir2 2,ir,ir1,ir,ir0,25,套工作方式基本相同， 区别在于当处理某级中,断时，有同级中断请求 进入，8259a也会响,7-4可编程中断控制器8259a 2.优先级设置方式 特殊全嵌套方式 特殊全嵌套方式与全嵌,8259a（从片）,8259a（从片）,【 中断管理方式】 8259a,5v,应，从而实现了对同级 中断请求的特殊嵌套。 在级联方式中，当从片上有中断请求进入并正在处理时，同一从片上又 进入更高优先级的中断请求，从片能响应更高优先级中断请求，并向主 片申请中断，但对主片来说是同级中断请求。当主片处于特殊全嵌套工 作方式时，主片就能允许对相同级别的中断请求开放。,26,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,2.优先级设置方式 优先级自动循环方式 在优先级自动循环方式中，优先级别可以改变。 初始优先级次序规定为ir0、ir1、ir7，当任何一级中断被处理完 后，它的优先级别变为最低，将最高优先级赋给原来比它低一级的中 断请求，其它依次类推。 优先级自动循环方式适合用在多个中断源优先级相等的场合。 例：当前ir3中断请求，则处理ir3，处理完ir3后，ir4变成最高优先 级，优先级依次为ir4，ir5、ir6、ir7、ir0、ir1、ir2、ir3。,27,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,2.优先级设置方式 优先级特殊循环方式 优先级特殊循环方式和优先级自动循环方式相比，不同之处在于优 先级特殊循环方式中，初始时最低优先级由程序规定，最高优先级 也就确定了。 例：若初始时指定ir1为最低优先级，则ir2为最高优先级，其它依次 类推。而优先级自动循环方式初始时最高优先级一定是ir0。,28,3.中断结束方式 中断结束处理实际上就是对中断服务寄存器isr中对应位的处理。 当一个中断得到响应时，8259a使isr寄存器中对应位置“1”，表明此对 应外设正在服务，并为中断优先判别器提供判别依据。 中断结束时，必须使isr寄存器中对应位置“0”，否则中断优先权判别会 不正常。 什么时刻使isr中对应位置“0”，就产生不同的中断结束方式。,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,29,3.中断结束方式 普通eoi结束方式 在完全嵌套工作方式下，任何一级中断处理结束返回上一级程序前， cpu向8259a传送eoi结束命令字，8259a收到eoi结束命令后，自 动将isr寄存器中级别最高的置“1”位清“0”(此位对应当前正在处理的 中断)。 eoi结束命令字必须放在返回指令iret前，没有eoi结束命令，isr 寄存器中对应位仍为“1”，继续屏蔽同级或低级的中断请求。 若eoi结束命令字放在中断服务程序中其它位置，会引起同级或低级 中断在本级未处理完前进入，容易产生错误。,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,30,3.中断结束方式 特殊eoi结束方式 在非全嵌套工作方式下，中断服务寄存器无法确定哪一级中断为最 后响应和处理的，这时要采用特殊eoi结束方式。 cpu向8259a发特殊eoi结束命令字，命令字中将当前要清除的中 断级别也传给8259a。此时，8259将isr寄存器中指定级别的对应 位清“0”，它在任何情况下均可使用。,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,31,3.中断结束方式 自动eoi结束方式 在自动aeoi方式中，任何一级中断被响应后，isr寄存器对应位 置“1”，但在cpu进入中断响应周期，发第二个inta脉冲后， 8259a自动将isr寄存器中对应位清“0”。 此时，尽管对某个外设正在进行中断服务，但对8259a来说，isr 寄存器中没有指示，好象已结束了中断处理一样。 这种方式虽然简单，但因为isr寄存器中没有标志，低级中断申请 时，可以打断高级中断，产生重复嵌套，嵌套深度也无法控制， 容易产生错误，使用时要特别小心。,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,32,4.循环优先级的循环方式 普通eoi循环方式 在主程序或中断服务程序中设置操作命令字，当任何一级中断被处理 完后，使cpu给8259a回送普通eoi循环命令，8259a收到eoi循环 命令后，将isr寄存器中最高优先级的iri置“1”位清“0”，并赋给它最 低优先级，将最高优先级赋给它的下一级iri+1，其它依次类推。,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,33,4.循环优先级的循环方式 普通eoi循环方式 例: 某中断系统ir0为最高优先级，ir7为最低优先级。有ir2、ir5两个中断请求。设 置为普通eoi循环方式，要求给出ir2及ir5中断处理完后中断优先级的变化情况。 普通eoi循环方式,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,15:29,34,4.循环优先级的循环方式 特殊eoi循环方式 特殊eoi循环方式即指定最低级循环方式，最低优先级由编程确定， 最高优先级也相应而定。 例： 某一时刻8259a中ir2，ir6有中断嵌套服务。在ir 2中断服务程序中安排 了最低优先权给ir3，指令执行后，中断优先级变化情况如下表。,7-4可编程中断控制器8259a,【 中断管理方式】,35,4.循环优先级的循环方式 自动eo