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实验一中断系统8259实验一 中断系统8259 【实验名称】 8259中断控制。 【实验目的】 了解微机的中断系统，掌握中断程序的编制。 【实验原理】 1中断的概念： 所谓中断，是指CPU在正常运行时由于程序的预先安排或内外部事件引起CPU暂行正在运行的程序，转到为预先安排的事件或内外部事件服务的程序中去，服务程序执行结束后再返回到暂行的程序继续执行。引起中断的事件称为中断源。预先安排的事件是指PC的中断指令。内部事件是指系统板上出现的一些事件信号，中断指令也可看作内部事件。外部事件是指某些接口设备所发出的请求中断程序执行的信号，这些信号称为中断请求信号，中断请求信号是不能预知的，然而它们一旦请求中断，则会向CPU发出信号，这样CPU就无需花大量时间去查询这些信号是否产生。中断请求信号一旦产生，CPU得知这个信号后，便立即去执行相应的中断服务程序，执行完成后CPU恢复被中断的程序。有时中断源有几个，因此CPU响应这些中断就得有先后次序，这称为中断优先级。优先级高的中断首先响应，优先级低的中断暂不响应。CPU响应中断由中断源提供地址信息，引导程序转移到中断服务程序中去，这个地址信息称为中断向量，它一般是和中断源相对应的，PC机采用类型码来识别中断源。 2中断控制器8259A的逻辑结构 在微机中，利用8259芯片来完成中断。8259芯片逻辑结构见图1。 DIRQ 0707WR INT RD CS 8259A A 0INTA CAS 0SP/ EN CAS 1CAS 2图1中断控制器8259逻辑结构 芯片引脚定义如下： DD：数据线，双向。 07WR：写控制信号，低电平有效。 RD：读控制信号，低电平有效。 CS：片选端，低电平有效。 A：地址线。在8088中由CPU的A接入8259的A端；而在8086中由CPU的A接入82590001的A端 0IRQIRQ：8级中断请求输入。 07INT：中断请求信号（输出）。用来向CPU发中断请求信号。 INTA：中断应答线（输入）。当接收到CPU的应答信号后，8259A就把中断向量类型号送到数据线。 SP/EN：在缓冲器工作方式作为输入信号允许缓冲器选通。在主从工作方式作为输入信CAS级联控制信号。系统中最多可以把8级中断请求扩展为64级主从式中断请02号由该输入脚的电平来区分“主”或“从” 8259A，若输入高电平则为“主” 8259A，若输求，对于“主” 8259A，CASCAS为输出信号，对于“从” 8259A，CASCAS为输入信0202入低电平则为“从” 8259A。 号。 CAS3 8259A的内部结构框图和中断工作过程 8259A的内部结构框图见教科书。它包括下列主要功能部件： （一）中断请求寄存器（IRR）。 它接收外部中断请求。IRR有8位，分别与引脚IRIR相对应。 07当某一个IR端呈现高电平时，则IRR的相应位将被置“1”。显然若最多有8个中断请求信号同时进入IRIR端，则IRR的将被置为全“1”。至于被置“1”的请求能否进入IRR07的下一级判优电路，还取决于控制IRR的中断屏蔽寄存器（IMR）中相应位是否置“0”（即不屏蔽该位请求）。 （二）中断服务寄存器（ISR）。 它用来存放或记录正在服务中的所有中断请求（如在多重嵌套时）。当某一级中断请求被响应，CPU正在执行它的中断服务程序时，则ISR中相应位将被置“1”，并将一直保持到该级中断处理过程结束为止。在多重中断时，ISR中可能有多位同时被置“1”。 至于ISR某位被置“1”的过程是这样：若有一个或多个中断同时请求，它们先由优先级判别器选出当前在IRR中置“1”的各种中断优先级别最高者，并用INTA脉冲选通送入ISR寄存器的对应位。显然当多重中断处于服务过程中时，ISR中可同时记录多个中断请求。 （三）中断屏蔽寄存器（IMR）。 它用来屏蔽已被锁存在IRR中的任何一个中断请求。对所有要屏蔽的中断请求相应位将置“1”即可。 （四）优先级判别器（PR）。 它用来判别已进入IRR中的各中断请求的优先级。当有多个中断请求同时产生并经IMR允许进入系统后，先由PR判定当前那一个中断请求具有最高优先级，然后有系统首先响应这一级中断。 8259A中断过程步骤如下： ?当一条或多条中断请求线（IRQIRQ）变成高电平，则使IRR相应位置“1”。 07?可用IMR对IRR进行屏蔽。通过优先级判别器（PR）把当前未屏蔽的最高优先级的中断请求从INT输出送到CPU的INTR端。 ?若CPU处于开中断状态，则在执行完当前指令后，用INTA作为响应信号。8259A在收到CPU的第一个中断应答INTA信号后，将ISR中的中断优先级最高的那一位置“1”，而将IR中的相应位复位为“0”。 ?8259A在收到第2个INTA信号后，将把对应的中断向量送到数据线，CPU读入该中断向量即可转入执行相应的中断子程序。 ?中断响应结束后，在自动结束中断（AEOI）方式下，8259A会将ISR中原来在第一个INTA脉冲到来时设置的“1”在第2个INTA脉冲结束时自动复位为“0”。若是非自动结束中断（EOI）方式，则该位的“1”将一直保持到中断过程结束，由CPU发EOI命令才能复位为“0”。 4 中断类型码中断向量表 PC中的可屏蔽中断源及其相应的中断类型码见下表： 中断类型码 中断优先级 中断源 8 IRQ0 定时计数器 9 IRQ1 键盘 A IRQ2 保留 B IRQ3 异步通信COM2 C IRQ4 异步通信COM1 D IRQ5 硬盘 E IRQ6 软盘 F IRQ7 打印机 PC在内存的前1024个字节（地址00000H003FFH）建立了一个中断向量表，可以存放256个中断向量，每个中断向量占4个字节。前两个字节为中断服务程序的入口地址的偏移量，后两个字节为中断服务程序的入口地址的段首地址。使用时这两个字节分别装入IP和CS中，以转入中断服务程序。每个中断向量用类型码加以区分，当执行中断时，CPU将类型码乘以4得到中断向量地址，进而得到IP和CS的值，它就是中断服务程序的入口地址，程序由此转入中断服务程序执行。 5 8259A的控制字格式 8259A中的IRR、ISR及IMR的内容可以通过写控制命令字来加以改变，有两种类型的控制命令字。 ?初始化命令字：（ICWICW），它们必须在初始化时写入，并且一旦写入，一般在系14统运行过程中不再改变。 ?工作方式命令字或操作命令字：（OCWOCW），它们必须在初始化命令后写入。它们14用来对中断处理过程作动态控制。在一个系统运行过程中，操作命令字可以被多次设置。 下面就本实验用到的3个初始化命令字（ICW、ICW、ICW）和1个操作命令字：（OCW）1241加以说明，其它初始化命令字和操作命令字见教科书。 ?初始化命令字ICW1 ICW叫芯片控制初始化命令字。写ICW的标记为：A=0，D=1。其格式如下： 1104A D D D D D D D D 076543210? ? ? 0 1 LTIM ADI SNGL IC 4ICW控制初始化命令字各位的具体含义如下： 1DD：这3位在8086/8088系统中不用，只能用于8080/8085系统中。 75D：此位总是设置为1，表示现在设置的是ICW的标志位。 41D：（LTIM）此位设置中断请求信号的形式。如该位为1，则表示中断请求为电平触发；3如该位为0，则表示中断请求为边沿触发，且为上升沿触发，并保持高电平。 D：（ADI）这1位在8086/8088系统中不用。 2D：（SNGL）这1位用来指定系统中用单片8259A方式（D=1），还是用多片8259A级联11方式（D=0） 1D：（IC）这1位用来指定后面是否设置ICW。若初始花程序中使用ICW，则IC必须14444为1，否则为0。 ?初始化命令字ICW2 ICW是设置中断类型码的初始化命令字。写ICW的标记为：A=1。其格式如下： 220A D D D D D D D D 0765432101 A/ T A/ T A/ T A/ T A/ T A A A 1571461351241131098ICW控制初始化命令字各位的具体含义如下： 2A为中断向量的高8位，用于MCS80/85系统；TT为中断向量类型码，用于88/8615873系统。中断向量类型码的低3位是由引入中断请求的引脚IR0IR7决定的。比如设ICW为40H，2则8个中断向量类型码分别为40H、41H、42H、43H、44H、45H、46H和47H。中断向量类型A码的值与ICW的低3位无关。 2?ICW 4ICW叫方式控制初始化命令字。写ICW控制字标记为A=1。其格式如下： 440A D D D D D D D D 0765432101 0 0 0 SFNM BUF M/S AEOI PM ICW控制初始化命令字各位的具体含义如下： 4DD：这3位总为0，用于表示ICW的识别码。 754D：（SFNM）如为1则为特殊的全嵌套工作方式，如为0则为非特殊的全嵌套工作方式。 4D：（BUF）如此位置1则为缓冲方式。所谓缓冲方式是指在多片8259A级联的大系统中，38259A通过总线驱动器和数据总线相联的一种方式。 D：（M/S）此位在缓冲方式下用来表示本片是主片还是从片。 2D：（AEOI）如该位为1，则设置中断自动结束方式，中断结束后自动复位ISR。如该位1为0，中断结束后要求CPU发EOI命令复位ISR。 D：（PM）如该位为1，则表示8259A当前处于8086/8088系统中；如该位为0，则0表示8259A当前处于8080/8085系统中。 ?操作命令字：（OCW） 1写的标记为A=1。其格式如下： 0A D D D D D D D D 0765432101 M M M M M M M M 76543210ICW控制初始化命令字各位：M7M0对应于IMR的各位，为1表示该位中断被屏蔽，4为0表示该位允许中断。 【实验内容】 使用IRQ0，用单脉冲信号模拟外部中断信号，中断程序在屏幕上显示信息。 【实验连线】 将单脉冲发生器（S1）的J23输出接总线上的IRQ2。 【实验程序】 C8259 EQU 20H CODE SEGMENT CODE ASSUME CS:CODE START: XOR AX,AX MOV DS,AX LEA AX,IRQ2 MOV DS:28H,AX MOV AX,CS MOV DS:2AH,AX MOV DX,C8259 MOV AL,00010011B ; ICW1 OUT DX,AL INC DX MOV AL,00001010B ; ICW2 OUT DX,AL MOV AL,00001101B ; ICW4 OUT DX,AL MOV AL,11111011B ; OCW1 OUT DX,AL MOV AL,20H ; EOI OUT 20H,AL MOV BL,a STI JMP $ IRQ2: CLI MOV AH,2 MOV DL,BL INT 21H INC BL CMP BL,z JLE NEXT MOV DX,21H IN AL,DX OR AL,04H OUT DX,AL MOV AH,4CH INT 21H NEXT: MOV AL,20H ;EOI OUT 20H,AL STI IRET CODE ENDS END START 【思考题】 ? 若连线由单脉冲发生器J23的输出接总线上的IRQ2改成单脉冲发生器J23的输出接总线上的IRQ3，应如何修改程序？ ? 修改程序使之中断时输出字符09。 思考题?程序： C8259 EQU 20H CODE SEGMENT CODE ASSUME CS:CODE START: XOR AX,AX MOV DS,AX LEA AX,IRQ3 MOV DS:2CH,AX MOV AX,CS MOV DS:2EH,AX MOV DX,C8259 MOV AL,00010011B ; ICW1 OUT DX,AL INC DX MOV AL,00001010B ; ICW2 OUT DX,AL MOV AL,00001101B ; ICW4 OUT DX,