微机原理与接口技术第七章8259A

1、1主讲人 蔡文霞2第1章 概述第七章第七章 中断中断37.3 7.3 中断控制器中断控制器8259A8259Al Intel 8259A是可编程中断控制器是可编程中断控制器PICl 可配合可配合CPU（I8080/85、I8086/88/286/386等）管理可屏蔽等）管理可屏蔽中断中断l 8259A的的基本功能基本功能 1片片8259A可以管理可以管理8级中断，经级联最多可扩展至级中断，经级联最多可扩展至64级级 每一级中断都可单独被屏蔽或允许每一级中断都可单独被屏蔽或允许 在中断响应周期，向在中断响应周期，向CPU提供中断向量号提供中断向量号 8259A设计有多种工作方式，通过初始化编程进

2、行设置设计有多种工作方式，通过初始化编程进行设置47.3 7.3 中断控制器中断控制器8259A8259A7.3.1 7.3.1 8259A8259A的结构与引脚的结构与引脚7.3.2 7.3.2 8259A8259A的工作过程的工作过程7.3.3 7.3.3 8259A8259A的工作方式的工作方式7.3.4 7.3.4 8259A8259A的命令字的命令字7.3.5 8259A7.3.5 8259A的初始化的初始化57.3.1 8259A的结构与引脚的结构与引脚1、8259A的内部结构的内部结构数据总线缓冲器数据总线缓冲器: 8位的双向三态缓冲器，是位的双向三态缓冲器，是8259A与系统数

3、据总线的接口。与系统数据总线的接口。编程时控制字、命令字由此写入；中断响应时，中断向量码由编程时控制字、命令字由此写入；中断响应时，中断向量码由此送给此送给CPU。67.3.1 8259A的结构与引脚的结构与引脚1、8259A的内部结构的内部结构读读/写控制逻辑写控制逻辑: 接收、执行接收、执行CPU的读的读/写命令。写命令。77.3.1 8259A的结构与引脚的结构与引脚1、8259A的内部结构的内部结构级联缓冲级联缓冲/比较器：比较器： 8259A即可工作在单片即可工作在单片方式也可工作在多片级方式也可工作在多片级联方式。联方式。 级连时，有一个主级连时，有一个主8259A，若干个（最多，

4、若干个（最多8个）从个）从8259A级连时，级连时，主主8259A的三条级连线的三条级连线CAS0CAS2作为作为输出线输出线，连至每个，连至每个从从8259A的的CAS0CAS2SP*/EN*在非缓冲方式下，规定该在非缓冲方式下，规定该8259A是主片（是主片（SP*1）还是从片（）还是从片（SP*0）动画动画示例示例SP*/EN*在缓冲方式下，输出引脚，用于控制收发器的传送方向。在缓冲方式下，输出引脚，用于控制收发器的传送方向。87.3.1 8259A的结构与引脚的结构与引脚1、8259A的内部结构的内部结构中断请求寄存器中断请求寄存器IRR： 1个个8位寄存器，锁存外部设备送来的位寄存器

5、，锁存外部设备送来的IR7IR0中断请求信号中断请求信号; 中断请求线有中断请求信号时，中断请求线有中断请求信号时，IRR中与之对应的位被置中与之对应的位被置1; 中断请求被响应时，与之对应位清中断请求被响应时，与之对应位清0。97.3.1 8259A的结构与引脚的结构与引脚1、8259A的内部结构的内部结构中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器IMR: 8位寄存器，记录对每一级中断的屏蔽信号；位寄存器，记录对每一级中断的屏蔽信号； 置置1时，对应的外部中断请求线被屏蔽；置时，对应的外部中断请求线被屏蔽；置0则不屏蔽。则不屏蔽。 各个屏蔽位相互独立。各个屏蔽位相互独立。107.3.1 8259A的结构与

6、引脚的结构与引脚1、8259A的内部结构的内部结构中断服务状态寄存器中断服务状态寄存器ISR: 记录当前正在被服务的所有中断级记录当前正在被服务的所有中断级; CPU响应响应IRi中断请求，中断请求，ISR中对应第中对应第i位置位置1; 中断处理结束前，要使用指令清除这一位中断处理结束前，要使用指令清除这一位;117.3.1 8259A的结构与引脚的结构与引脚1、8259A的内部结构的内部结构优先权处理器优先权处理器: 识别和管理各中断请求信号的优先级别识别和管理各中断请求信号的优先级别; 多个中断请求信号同时出现时，优先权处理器根据控制逻辑多个中断请求信号同时出现时，优先权处理器根据控制逻辑

7、规定的优先级规则来判断这规定的优先级规则来判断这 些请求信号的最高优先级。些请求信号的最高优先级。127.3.1 8259A的结构与引脚的结构与引脚1、8259A的内部结构的内部结构控制逻辑控制逻辑: 初始化命令字寄存器初始化命令字寄存器ICW1ICW4： 在系统初始化时置入，工作过程中保持不变。在系统初始化时置入，工作过程中保持不变。 操作命令字寄存器操作命令字寄存器OCW1OCW3： 工作过程中根据需要设定。工作过程中根据需要设定。详细示例详细示例13148259级联工作示意图级联工作示意图158259A内部工作过程内部工作过程高高低低IRRIR0IR1IR7IMRD7 D6 D5 D4

8、D3 D2 D1 D0IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0 1 0 0控制逻辑控制逻辑INTINTA优优先先权权判判别别电电路路1110：允许：允许1：禁止：禁止110向向CPU申请中断申请中断2个个INTAISR11最高优先最高优先级的中断级的中断类型码送类型码送往数据线往数据线0167.3.1 8259A的结构与引脚的结构与引脚2、8259A的引脚的引脚lDB7DB0：双向三态数据总线双向三态数据总线;lIR7IR0： 外设向外设向8259A发出的中断请求发出的中断请求信号，输入。信号，输入。lCS#： 片选信号，输入、低电平有效。片选信号，输入、低电平有效。lR

9、D#： 读信号，输入、低电平有效。读信号，输入、低电平有效。lWR#： 写信号，输入、低电平有效。写信号，输入、低电平有效。lINTA#： 中断响应信号，输入、低电平中断响应信号，输入、低电平有效。有效。lINT： 中断请求信号，输出、高电中断请求信号，输出、高电平有效。平有效。lCAS2CAS0：双向的级联线。双向的级联线。lSP/EN： 主从设备设定主从设备设定/缓冲器读写控缓冲器读写控制，双向双功能制，双向双功能177.3.1 8259A的结构与引脚的结构与引脚2、8259A的引脚的引脚lA0：端口选择引脚，用于指示：端口选择引脚，用于指示8259A的那的那个端口被访问。个端口被访问。

10、8086系统中，系统中，CPU的的A1与与8259A的的A0相相连，将连，将CPU的的A0=0作为片选之一。作为片选之一。 8259A有两个端口地址：有两个端口地址：A1A0=00(偶地偶地址）址）,A1A0=10（奇地址）（奇地址）187.3.2 8259A的工作过程的工作过程 CPU响应中断后发出中断响应信号。在中断响应过程中，响应中断后发出中断响应信号。在中断响应过程中，CPU要发要发出出两次两次INTA信号信号。当。当8259A收到第一个收到第一个INTA信号后，信号后，ISR中当前被选中当前被选中的最高优先级对应的那一位置中的最高优先级对应的那一位置“1”，同时，同时IRR中的相应位

11、被清中的相应位被清“0“，表示该位上的中断请求已被表示该位上的中断请求已被CPU所接受。所接受。 IMR对对IRR屏蔽。未被屏蔽的请求信号经优先权电路判别最高优先屏蔽。未被屏蔽的请求信号经优先权电路判别最高优先级，再经由优先级方式确定没有更高级优先权的中断，则级，再经由优先级方式确定没有更高级优先权的中断，则8259A的的INT端输出为端输出为“1”，向，向CPU提出中断请求提出中断请求某一条或几条中断请求线（某一条或几条中断请求线（IR0IR7）有中断申请，变为高电平，）有中断申请，变为高电平，使使中断请求寄存器中断请求寄存器IRR的相应位置的相应位置“1” 8259A收到第二收到第二INT

12、A信号后，驱动数据总线将对应的中断类型号输信号后，驱动数据总线将对应的中断类型号输出出197.3.3 8259A的工作方式的工作方式1. 1. 中断优先级的设置中断优先级的设置2.2. 中断结束方式中断结束方式3. 3. 8259A8259A与系统总线的连接方式与系统总线的连接方式201. 中断优先级的设置中断优先级的设置l 普通全嵌套方式普通全嵌套方式 8259A的中断的中断优先权顺序固定不变优先权顺序固定不变，从高到低依次为，从高到低依次为IR0、IR1、IR2、IR7 中断请求后，中断请求后，8259A对对当前请求中断中优先权最高的中当前请求中断中优先权最高的中断断IRi予以予以响应响应

13、，将其向量号送上数据总线，对应，将其向量号送上数据总线，对应ISR的的Di位置位，至到中断结束（位置位，至到中断结束（ISR的的Di位复位）位复位） 在在ISR的的Di位置位期间，位置位期间，禁止再发生同级和低级优先权禁止再发生同级和低级优先权的中断的中断，但允许高级优先权中断的嵌套，但允许高级优先权中断的嵌套l 特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式l 优先权自动循环方式优先权自动循环方式l 优先权特殊循环方式优先权特殊循环方式212. 中断结束方式中断结束方式什么是什么是8259A的中断结束方式？的中断结束方式？8259A利用中断服务寄存器利用中断服务寄存器ISR判断：判断：n某位为某位为1，表示正

14、在进行中断服务；，表示正在进行中断服务；n该位为该位为0，就是该中断结束服务。，就是该中断结束服务。这里说明如何使这里说明如何使ISR某位清某位清0的方法，的方法，不反映不反映CPU的工作状态。的工作状态。222. 中断结束方式中断结束方式l 自动中断结束方式自动中断结束方式l 普通中断结束方式普通中断结束方式 配合全嵌套优先权方式使用配合全嵌套优先权方式使用 在中断服务程序结束前（既在中断服务程序结束前（既CPU执行执行IRET指令）前，指令）前，用输出指令用输出指令OUT往往8259A发出普通中断结束发出普通中断结束EOI命令命令，8259A就会把所有正在服务的中断中优先权最高的就会把所有

15、正在服务的中断中优先权最高的ISR位复位位复位l 特殊中断结束方式特殊中断结束方式233. 8259A与系统总线的连接方式与系统总线的连接方式l 缓冲方式缓冲方式 8259A的数据线需加缓冲器予以驱动的数据线需加缓冲器予以驱动 8259A把把SP*/EN*引脚作为输出端，输出允许信号，用引脚作为输出端，输出允许信号，用以锁存或开启缓冲器以锁存或开启缓冲器l 非缓冲方式非缓冲方式 SP*/EN*引脚为输入端引脚为输入端 若若8259A级连，由其确定是主片或从片级连，由其确定是主片或从片 247.3.4 8259A的命令字的命令字l 8259A的命令控制字包括两个部分：的命令控制字包括两个部分：初

16、始化命令字和操初始化命令字和操作命令字作命令字l 初始化命令字初始化命令字：一般在系统复位后的初始化编程中设置，：一般在系统复位后的初始化编程中设置，用于确定用于确定8259A的基本工作方式，设置以后一般保持不变。的基本工作方式，设置以后一般保持不变。l 操作命令字：操作命令字：是在初始化以后的正常工作中写入的，它实是在初始化以后的正常工作中写入的，它实现对现对8259A的状态，中断方式和过程的动态控制，在工作的状态，中断方式和过程的动态控制，在工作中可随时写入操作命令字以修改某些控制方式。中可随时写入操作命令字以修改某些控制方式。257.3.4 8259A的命令字的命令字l 8259A内部有

17、内部有7个寄存器，分为两组：初始化命令寄存器个寄存器，分为两组：初始化命令寄存器组和操作命令寄存器组组和操作命令寄存器组 初始化命令寄存器组初始化命令寄存器组包括包括4个寄存器：个寄存器：ICW1ICW4对应的对应的寄存器寄存器 操作命令寄存器组操作命令寄存器组包括包括3个寄存器：个寄存器：OCW1OCW3对应的对应的寄存器寄存器l 由于由于8259A只有只有一条地址线一条地址线A0，所以它只能有两个端口，所以它只能有两个端口地址，而地址，而8259A有有7个命令字，每个命令字要写入相应的个命令字，每个命令字要写入相应的寄存器，为此，采取以下几点措施：寄存器，为此，采取以下几点措施： 第一：一

18、端口地址区分第一：一端口地址区分 第二：把命令字中的某些位作为特征码来区分第二：把命令字中的某些位作为特征码来区分 第三：以命令字的写入顺序来区分第三：以命令字的写入顺序来区分267.3.4 8259A的命令字的命令字写写ICW1写写ICW2写写ICW3级联？级联？需需ICW4 ？写写ICW4NNYY278259A初始化命令字初始化命令字ICW（1）初始化命令字）初始化命令字ICW1(条件条件A0=0,D4=1)示例示例28（2）初始化命令字）初始化命令字ICW2T7A0T3T4T5T6D7D6D5D4D3D2D1D0 1中中断断类类型型码码的的高高五五位位T7T3中断源序号（中断源序号（IR

19、n)000-IR0001-IR1111-IR7示例示例29（3）初始化命令字）初始化命令字ICW3（主片）主片）A0D7D6D5D4D3D2D1D011：该该引引脚脚连连接接有有从从片片0 0：该该引引脚脚未未连连接接从从片片S5S7S6S4S3S2S1S0A0D7D6D5D4D3D2D1D01ID2ID0:本本从从片片连连接接主主片片引引脚脚号号ID0ID1ID2初始化命令字初始化命令字ICW3（从片）从片）示例示例30（4）初始化命令字初始化命令字ICW4A0D7D6D5D4D3D2D1D010 x: 非缓冲方式非缓冲方式10：缓冲方式：缓冲方式/从片从片11：缓冲方式：缓冲方式/主片主片

20、0SFNM00BUFAEOIM/S11:自动自动EOI0:非自动非自动EOI1：特殊全嵌套：特殊全嵌套0：一般全嵌套：一般全嵌套31l 8259A工作期间，可以随时接受操作命令字工作期间，可以随时接受操作命令字OCWl OCW共有共有3个：个：OCW1OCW3l 写入时没有顺序要求，需要哪个写入时没有顺序要求，需要哪个OCW就写入就写入那个那个OCWD7D6D5D4D3D2D1D02. 操作命令字操作命令字OCW32（1）操作命令字）操作命令字OCW1屏蔽命令字屏蔽命令字内容写入中断屏蔽寄存器内容写入中断屏蔽寄存器IMRDiMi对应对应IRi，为，为1禁止禁止IRi中断；中断；为为0允许允许I

21、Ri中断。各位互相独立。中断。各位互相独立。示例示例33（2）操作命令字）操作命令字OCW2R、SL和和EOI配合使配合使用用产生中断结束产生中断结束EOI命命令和改变优先权顺序令和改变优先权顺序L2L0的的3位编码位编码指定指定IR引脚引脚 示例示例34（3）操作命令字）操作命令字OCW3ESMM、SMM设置中断屏蔽方式设置中断屏蔽方式P、RR和和RIS规定随后读取的规定随后读取的状态字状态字含义含义35例例1：在：在8086系统中，设置系统中，设置8259A 为单片使用，上升沿触发，则程序段为：为单片使用，上升沿触发，则程序段为： MOVAL，13H；ICW1的内容的内容 OUT20H，A

22、L ；写入偶地址端口；写入偶地址端口例例2：微型计算机中要将：微型计算机中要将 IR7 -IR0 上的中断请求类型码设置为上的中断请求类型码设置为A0H-A7H。 分析：将分析：将 ICW2 高高5位设置为位设置为 10100 即可，对应程序段为即可，对应程序段为： MOV AL，0A0H；ICW2 的内容的内容 OUT 21H，AL ； 写入奇地址端口写入奇地址端口例例3：从片：从片 1 的的 INT 引脚接在主片的引脚接在主片的 IR0 上，则从片上，则从片ICW3的低的低3位编码为位编码为ID2- ID0000 ，该从片初始化程序为：，该从片初始化程序为： MOVAL，03H；ICW3

23、的内容的内容 OUT21H，AL ；写入奇地址端口；写入奇地址端口例例4：要使中断源：要使中断源IR5被屏蔽，其余允许，则程序为：被屏蔽，其余允许，则程序为： MOVAL，20H；OCW1 的内容的内容 OUT21H，AL ；写入奇地址端口；写入奇地址端口例例5：已知：已知8259A中中ISR的的D3位已置位，试将其清位已置位，试将其清0。分析：通过特殊分析：通过特殊EOI中断结束命令来实现，中断结束命令来实现，OCW2的格式应为：的格式应为：01100011B， 即即63H。程序如下：。程序如下： MOV AL，63H ；OCW2的内容的内容 OUT 20H，AL ；写入偶地址端口；写入偶地

24、址端口36系统自动完成系统自动完成IRET完成完成37主程序主程序： 完成进入中断服务程序前的必要的完成进入中断服务程序前的必要的“初始化初始化”工工作和结束工作；作和结束工作；中断服务程序中断服务程序： 完成数据传输和输入输出控制工作。完成数据传输和输入输出控制工作。 在在PCPC中，中，8259A8259A的初始化已由操作系统完成的初始化已由操作系统完成，中，中断请求信号边沿触发，全嵌套方式，非自动结束方断请求信号边沿触发，全嵌套方式，非自动结束方式。式。38中断服务程序中断服务程序l保护现场保护现场：l 开放中断开放中断：l 输入输出处理输入输出处理l 关闭中断关闭中断l 恢复现场恢复现

25、场l 中断返回中断返回：中断服务子程序名中断服务子程序名 PROC PUSH PUSH STI CLI POP POP MOV AL ,20H ；EOI命令，00100000B OUT 20H,AL ；写 OCW2 ,结束中断 IRET 中断服务子程序名中断服务子程序名 ENDP39主程序主程序主程序应包含：主程序应包含：l 保护原中断向量保护原中断向量l 设置自己的中断向量设置自己的中断向量 l 恢复原中断向量恢复原中断向量. .MOV AH,35HMOV AL, INT 21H MOV SAVE_IP ,BX MOV SAVE_CS ,ESMOV DX,OFFSET MY_INTMOV A

26、H ,25HMOV AL , INT 21HPUSH DSMOV DX, SAVE_IP MOV AX, SAVE_CSMOV DS, AXMOV AH ,25HINT 21HPOP DS. .40保护原中断向量保护原中断向量 读取中断矢量（用读取中断矢量（用dos 21H中中35H号功能）号功能） 入口参数：入口参数：AH=35H,AL=中断类型号中断类型号 出口参数：出口参数：ES:BX=中断矢量中断矢量 MOV AH,35H MOV AL, ；将要保护的中断源的中断类型码送；将要保护的中断源的中断类型码送AL INT 21H ；取原中断向量（放在；取原中断向量（放在ES:BX中）中） M

27、OV SAVE_IP ,BX ；把取回的中断向量保存在本程序的数据；把取回的中断向量保存在本程序的数据 ；段中；段中 MOV SAVE_CS ,ES41设置自己的中断向量设置自己的中断向量设置中断矢量设置中断矢量（用（用dos 21Hdos 21H中中25H25H号功能）号功能）入口参数：入口参数：AH=25H,AL=AH=25H,AL=中断类型号，中断类型号，DS:DX=DS:DX=中断矢量中断矢量 MOV DX,OFFSET MY_INT ；MY_INT为中断子程序名为中断子程序名 ；DS:DX的内容为中断服务程序的首地址的内容为中断服务程序的首地址 MOV AH ,25H MOV AL

28、, ；将自己的中断类型码送；将自己的中断类型码送AL INT 21H ；设置新中断向量；设置新中断向量示例示例42用中断方式实现在屏幕上显示字符用中断方式实现在屏幕上显示字符“a”,中断类型号中断类型号60H(用户使用户使用）。用）。分析：根据题意，应用软中断调用方式：分析：根据题意，应用软中断调用方式：INT nCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV AH，25H MOV AL， 60H MOV DX， OFFSET MY_INTINT 21H INT 60H MOV AH，4CH INT 21H MY_INT PROCPUSHAX PUSHDX STI

29、MOVAH，2 MOVDL, aINT21H POPDX POPAX CLIIRETMY_INT ENDPCODE ENDS ENDSTART43五、中断程序设计概述五、中断程序设计概述l 在编写中断主程序时需注意在编写中断主程序时需注意4个问题：个问题： 中断服务程序的格式、保护原中断向量、设置自己的中断中断服务程序的格式、保护原中断向量、设置自己的中断向量、恢复原中断向量向量、恢复原中断向量44中断主程序设计一般过程：中断主程序设计一般过程：l （1）确定要使用的中断类型号）确定要使用的中断类型号 中断向量号不能随便用。中断向量号不能随便用。l （2）保存原中断向量（用）保存原中断向量（用

30、INT 21H中中35H号功能）号功能） MOV AH,35H MOV AL, ；将要保护的中断源的中断类型码送；将要保护的中断源的中断类型码送AL INT 21H ；取原中断向量（放在；取原中断向量（放在ES:BX中）中） MOV SAVE_IP ,BX ；把取回的中断向量保存在本程序的数据段中；把取回的中断向量保存在本程序的数据段中 MOV SAVE_CS ,ES45中断主程序设计一般过程：中断主程序设计一般过程：l （3）设置自己的中断向量（用）设置自己的中断向量（用INT 21H中中25H号功能号功能） PUSH DS MOV DX,OFFSET MY_INT ；MY_INT为中断子程

31、序名为中断子程序名 MOV AX ,SEG MY_INT MOV DS ,AX ；DS:DX的内容为中断服务程序的首地址的内容为中断服务程序的首地址 MOV AH ,25H MOV AL , ；将自己的中断类型码送；将自己的中断类型码送AL INT 21H ；设置新中断向量；设置新中断向量 POP DS46中断主程序设计一般过程：中断主程序设计一般过程：l （4）设置中断屏蔽字）设置中断屏蔽字 采用普通屏蔽方式：采用普通屏蔽方式： IN AL,21H ；读出；读出IMR AND AL ,0FCH ；允许；允许IRQ0,IRQ1,其它不变其它不变 OUT 21H,AL ;写入写入IMRl （5）CPU开中断 STI ；开中断47中断主程序设计一般过程：中断主程序设计一般过程：l (6)中服务子程序中服务子程序l (7) 恢复原中断向量恢复原中断向量 ；退出程序前恢复原中断向量内容；退出程序前恢复原中断向量内容 CLI ;关中断关中断 PUSH DX MOV DX,SAVE_IP MOV AX,SAVE_CS MOV DS,AX MOV AH, 25H MOV AL, INT 21H POP DS STIl (8)退出程序返回退出程序返回DOS48中断服务子程序设计中断服务子程序设计l保护现场保护现场：把所有中断服务程序里使用、会改变值的寄存器压入把所有中断服务程序里使用、会改变值