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1 中断计数 定时DMA 控制器 1 2 一 可编程中断控制器 PIC ProgrammableInterruptController 8259A1 8259A的外部特性8259A作为一种可编程中断控制器 是一种集成芯片 它用来管理输入到CPU的各种中断申请 主要外围设备 能提供中断向量 屏蔽各种中断输入等功能 每一个8259A芯片都能直接管理8级中断 最多可以用9片8259A芯片级连 由其构成级连机构可以管理64级中断 当有中断请求时 总线控制器发出IOR或IOW信号 而信息的传递则是通过数据总线D7 D0来完成的 当CPU完成对8259A的初始化操作后 8259A即进入操作状态 通过INT端口向CPU提出中断申请 8259A从数据总线D7 D0输出当前服务对象的中断类型号N CPU截获该中断向量并响应该中断 完成一次中断操作 3 8259A引脚与信号 4 每个引脚的功能如下所述 1 片选取信号 CS 2 写信号 WR 3 读信号 RD 4 D0 D7 8条数据总线 5 GND 地信号 6 Vcc 5V电源 7 INT 中断请求信号 8 INTA 中断响应信号 9 IR0 IR7 8个中断请求输入信号 10 A0 地址选择信号 11 SP EN 从片编程 允许缓冲器信号 12 CAS0 CAS2 这三条信号是8259A级连时构成8259A的主从式级连结构 5 一个8259A与8086微处理器的连接 8259A与8086连接例 6 8259A内部结构逻辑主要由三部分组成 1 控制逻辑读写控制 控制电路 2 中断优先权判优及其屏蔽IRR 反映外部中断输入情况ISR 反映CPU对中断的处理情况IMR 反映用户对各中断之间关系的定义PR 反映用户对中断处理先后的安排 3 辅助电路数据总线缓冲器 级联缓冲 比较器等 2 8259A的内部特性 功能及工作特点1 可用9片8259A来构成64级的主从式中断系统 2 每一级中断都可以屏蔽或允许 3 8259A可提供相应的中断向量 从而能迅速地转至中断服务程序 4 通过编程使8259A工作在多种不同的方式 5 工作时只需要一组 5V电源 7 8259A芯片的内部逻辑结构图 8 8259A的工作原理第一个负脉冲到达时 8259A做到 1 使IRR的锁存功能失效 2 使当前中断服务寄存器ISR中的相应位置1 CPU正在执行相应服务程序 3 使IRR寄存器中的相应位清零 已响应该中断 第二个负脉冲到达时 8259A完成 1 将中断类型寄存器中的内容ICW2 送到数据总线的D7 D0 CPU将此作为中断类型码 2 第二个脉冲结束时 8259A会将第一个脉冲到来时设置的当前中断服务寄存器ISR的相应位清零 自动EOI 该中断处理过程结束 中断触发方式 1 边沿触发方式 低电平到高电平跳变有效 2 电平触发方式 高电平有效 保持到INTA的前沿 9 中断响应总线周期时序 10 中断响应过程1 当它的一条或多条中断请求线 IR7 IR0 变为高电平时 它就使中断请求锁存器IRR相应的位置1 2 8259A分析这些请求 它就向CPU发出高电平有效信号INT 请求中断服务 3 当前一条指令执行完毕 且IF 1时 CPU响应中断请求 进入中断响应总线周期 4 8259A接到来自CPU的第一个脉冲 把允许中断的最高优先级请求位 置入服务寄存器ISR 并把IRR中对应的位清零 5 CPU在第二个总线周期 再次发出一个脉冲 8259A接到第二个脉冲 送出中断类型码 CPU读取该类型码 第二个中断响应周期 总线封锁撤销 11 3 1 一般完全嵌套方式初始化后自动进入该方式 中断请求具有固定的中断级别 IR0最高 IR7最低 堆栈容量较大 进入中断服务程序后开中断 根据需要采用EOI方式结束中断3 2优先级自动循环方式将当前已处理完成的中断 原来的最高级别 的级别改为最低级 次高级成为最高级 优先级循环而不固定 适用于中断级别差不多的情况 当前总是处理最高级别中断 根据需要采用EOI方式结束中断 3 8259A的中断响应次序确定 12 3 3中断屏蔽方式利用CLI指令屏蔽所有可屏蔽中断 由INTR引起的中断 或设置IMR对应位为 1 以屏蔽对应的中断请求 普通屏蔽方式 或置控制寄存器的SMM位为 1 以屏蔽本级中断请求 特殊屏蔽方式 4 中断服务结束处理方式4 1普通EOI方式中断服务完成后 传送EOI结束命令给8259A 收到命令后将ISR中级别最高的位清 0 不允许在服务程序中修改中断级别 4 2特殊EOI方式在传送EOI命令的同时 将当前结束的中断级别也传送给8259A 使ISR能清除相应的位 与当前处理的中断完全吻合 4 3自动EOI方式在第二个INTA结束时 自动使ISR相应位清 0 13 PC AT机两片8259级联硬件连接图 5 8259A的级联 14 IBMPC AT机中断源和中断类型号 15 从8259A的INT接到主8259A的IRi端 二级连接最多可接64个中断源 在第一个INTA有效时 主8259A将级联地址通知从8259A 在第二个INTA有效时 被选中的从8259A将中断类型码送出 从8259A结束中断时 应发出两个EOI命令 缓冲方式级联 8259A通过总线驱动器和数据总线相连 这就是缓冲方式 非缓冲方式级联 当系统中只有单片8259A时 一般将它直接与数据总线相连 16 8259A缓冲方式下级连结构 17 8259A非缓冲方式下级连结构 18 特殊完全嵌套方式允许同级的中断打断适用于级联方式主级为特殊完全嵌套方式 允许新的中断请求 在从级上可能有其它中断申请 从级为其他优先级方式必须以特殊EOI结束 19 二 8259A的编程 1 8259A寄存器及I O端口的识别 20 IRR InterruptRequestRegisterISR In ServiceRegisterIMR InterruptMaskRegisterICW InitializationCommandWordsOCW OperationCommandWords2 预置命令字 ICW 21 ICW1命令字 ADI A7 A6 A5视为无关项 用于联接8085 22 ICW2命令字 D2 D1 D0根据引起8259A的中断位于的输入脚确定 23 主8259A的ICW3命令字 仅用于ICW1的SNGL 0 级联 时 D0 D7表示主8259A哪个IR接从8259A D0 D1 D2作为从8259A命令字时 表示INT接到主8259A的哪个IR 25 ICW4命令字 确定中断管理方式 D0位置 1 26 ICW1 ICW4编程的顺序 27 初始化例 P 239 端口地址80H 81H MOVAL 13H ICW1定义 单片 沿触发 要ICW4OUT80H ALMOVAL 18H ICW2定义 中断类型3OUT81H ALMOVAL 01H ICW4定义 一般完全嵌套 非自动OUT81H ALEOI 非缓冲方式 28 TheOperationCommandWords OCWs areusedtodirecttheoperationofthe8259A OCW1 OCW1isusedtoreadorsettheinterruptmaskregister Ifabitisset itwillturnoff mask thecorrespondinginterruptinput 3 操作命令字 OCW 29 OCW2 OnlyprogrammedwhentheAEOImodeinICW4is0 NotAEIO Allowsyoutocontrolprioritiesaftereachinterruptisprocessed 30 OCW2 L0 L2areusedtosetpriorityordeterminetheexactposition 31 OCW2 Non specificEOI Here theISRsetsthisbittoindicateEOI The8259Aautomaticallydetermineswhichinterruptwasactiveandre enablesitandlowerpriorityinterrupts SpecificEOI ISRresetsaspecificinterruptrequestgivenbyL2 L0 Rotatecommandscauseprioritytoberotatedw r t thecurrentonebeingprocessed Setpriority allowsthesettingofthelowestpriorityinterrupt L2 L0 32 OCW3 Ifpollingisset thenextreadoperationwillreadthepollword Iftheleftmostbitissetinthepollword therightmost3bitsindicatetheactiveinterruptrequestwithhighestpriority AllowsISRtoservicehighestpriorityinterrupt 33 Therearethreestatusregisters InterruptRequestRegister IRR In ServiceRegister ISR andInterruptMaskRegister IMR IRR Indicateswhichinterruptrequestlinesareactive ISR Leveloftheinterruptbeingserviced IMR Amaskthatindicateswhichinterruptsareon off 4 8259A的编程结构总结 34 ISRupdateprocedurewithrotatingpriorityconfigured 35 8259A的编程结构总结 36 说明 ICW1与OCW2的区别在于ICW1是初始化后的第一次写 ICW2是紧跟着ICW1的写 是否写ICW3 取决于SNGL 0 是否写ICW4 取决于IC4 1 OCW1是预置命令字完成后的写 OCW2和OCW3的区别在于D3和D4的设定 读IRR或ISR由OCW3的RIS D0 位确定 37 IBM PC XT机对8259A的初始化IBM PC AT机对8259A的初始化 5 中断程序设计举例 38 IBM PC XT机对8259A的初始化 要求 工作在8086 8088系统 单片8259A 边沿触发方式 中断向量初始值为08H 0FH IR0 IR7 中断服务结束时 用常规的中断结束命令 固定优先权级别 这个初始化程序在BIOS中 系统启动时 运行BIOS 给8259A初始化 39 在IBMPC XT机中 8259A中所有的命令字寄存器的地址只有两个 一个是偶地址20H 一个是奇地址21H 初始化程序如下 MOVAL 00010011B 边沿触发 D3 0 单片 D1 1 8259A 有ICW4 D0 1 OUT20H AL 写ICW1MOVAL 00001000B 中断向量号为 00001000 00001111 08H 0FH OUT21H AL 写ICW2MOVAL 00000001 8086系统 D0 1 非缓冲 D3 0 非自动结束 D1 0 OUT21H AL 写ICW4MOVAL 0FFH 屏蔽所有中断 D0 D7 1 OUT21H AL 写OCW1 1 初始化编程 40 2 中断屏蔽 1 屏蔽 开放所有中断MOVAL 00HOUT21H ALMOVAL 0FFHOUT21H AL2 屏蔽 开放某些中断允许IR0和IR1发中断 禁止其他中断 MOVAL 11111100BOUT21H ALSTI 41 允许IR0和IR1发中断 其他中断维持原状态 INAL 21HANDAL 11111100BOUT21H AL禁止IR0和IR1发中断 其他中断维持原状态 INAL 21HORAL 00000011BOUT21H AL 中断屏蔽 Count 42 通过8259A的OCW3可以查询中断请求寄存器IRR和中断服务寄存器ISR MOVAL 00001011B 偶地址 特征位为 01 写OCW3 RRRIS 11 读ISROUT20H AL 写OCW3INAL 20H 读ISR MOVAL 00001010B 偶地址 特征位为 01 写OCW3 RRRIS 10 读ISROUT20H AL 写OCW3INAL 20H 读IRR 3 中断查询 43 IBMPC XT的BIOS程序中 没有设自动中断结束方式 可以所有硬件中断服务程序 在结束时都要向8259A的OCW2的EOI位写1 MOVAL 00100000BOUT20H AL 4 中断结束 44 IBM PC AT机对8259A的初始化 IBM PC AT机采用了两片8259A 按级连方式扩展了6个外部中断 所以初始化主片和从片要分别进行 45 PC中的级联 46 1 初始化8259A主片 主片地址为20H 21H 从片地址为A0H A1HMOVAL 00010001 ICW1边沿触发 D3 0 OUT20H AL级连 D1 0 有ICW4 D0 1 JMPSHORL 2 I O端口的延时要求MOVAL 00001000 ICW2中断类型号的初值为08HOUT21H ALMOVAL 00000100 ICW3从片INT接主片IR2OUT21H ALJMPSHORL 2 I O端口的延时要求MOVAL 00