微机原理与接口技术_07可编程中断控制器8259A

1、第77章 可编程中断控制器8259A本章主要内容 7.1 8259A的基本结构 7.2 8259A芯片的工作过程 7.3 8259A的工作方式 7.4 8259A的编程 7.5 8259A的应用7.1 8259A的基本结构7.1.1 内部结构 8259A的内部结构主要由8个功能模块组成。 1中断请求寄存器IRR(interrupt register) 2中断服务寄存器ISR(interrupt service ) 3中断屏蔽寄存器IMR(interrupt mask register) 4优先级判别器PR(priority register) 5数据总线缓冲器 6读/写逻辑 7控制逻辑 8级联

2、缓冲比较器7.1.2 外部结构 8259A用NMOS工艺制造，使用单一5V电源，采用28引脚的双列直插芯片。其引脚如下图所示。7.2 8259A芯片的工作过程 当系统通电后，首先对8259A初始化。所谓初始化就是由CPU执行一段程序，向可编程芯片写入若干命令字，规定其工作状态，使其处于准备就绪状态。当完成初始化后，8259A就处于就绪状态，随时可接收外设来的中断请求信号。 8259A对外部中断请求的处理过程如下。 （1）当有一条或若干条中断请求输入（IR0IR7）有效时，则使中断请求寄存器的IRR的相应位置位。 （2）若CPU处于开中断状态，则在当前指令执行完之后，响应中断，并且从发应答信号（

3、两个连续的负脉冲）。 （3）第一个负脉冲到达时，IRR的锁存功能失效，对于IR0IR7上发来的中断请求信号不予理睬。 （4）使服务寄存器ISR的相应位置1，以便为中断优先级比较器的工作做好准备。 （5）使IRR的相应位复位，即清除中断请求。 （6）第二个负脉冲到达时，8259A向数据总线输送一个8位的指针（向量号或中断类型号）。CPU以此作为相应中断的类型码，并根据该中断类型号从中断服务程序入口地址表中，取出中断服务程序的入口地址，从而执行中断。 （7）若初始化命令字ICW4中的中断结束位为1，那么，第二个负脉冲结束时，8259A将ISR寄存器的相应位清零。否则，直至中断服务程序执行完毕，才能

4、通过输出操作命令字EOI，使该位复位。7.3 8259A的工作方式7.3.1 中断优先级管理方式 1固定优先级方式（完全嵌套排序方式） 固定优先级方式是8259A最常用的一种工作方式。优先级的次序固定：IR0IR1 IR7。 2自动循环优先级方式（等优先级方式） 在自动循环优先级方式下，任何一级中断处理完后，CPU都会向8259A发送EOI命令，使ISR中最高优先级位复位，并且使它变为最低优先级，比它低一级的中断请求设为最高级，就这样依次循环下去。 3特殊全嵌套优先级方式 基本上与固定优先级方式相同，不同的是CPU处理某一优先级的中断请求时，不仅允许优先级比它高的中断请求进入，而且允许同级的中

5、断请求进入。 4特殊循环优先级方式 通过命令可以指定优先级，使用比较灵活。例如指定IR2优先级最低，则优先级次序为IR3IR4IR7IR0IR1IR2。 5中断屏蔽方式 用中断屏蔽方式管理优先级有一般屏蔽和特殊屏蔽两种方法。7.3.2 中断结束方式EOI 8259A中断结束的管理分三种情况。 1一般完全嵌套方式 8259A在完全嵌套方式下，可采用三种中断结束方式。 1）一般EOI形式 2）特殊EOI方式 3）自动EOI方式 2自动循环情况 在这种情况下，也可采用三种中断结束方式，和前面一般完全嵌套的情况相同，分一般EOI方式、特殊EOI方式和自动EOI方式。 3特殊完全嵌套情况 这种情况是因为

6、8259A有级联，因而CPU应发出两个EOI命令，一个送给主8259A，用来将其主8259A的ISR寄存器相应位清“0”；另一个送给从8259A，用来将从8259A中的ISR寄存器相应位清“0”。 7.3.3 中断触发方式 8259A有三种中断触发方式，分别是电平触发方式、边沿触发方式和中断查询方式。 1电平触发方式 用高电平请求中断，响应中断后应及时清除高电平，以免产生多次中断。 2边沿触发方式 用上升沿请求中断，上升后保持高电平，就不会再产生中断。 3中断查询方式 当系统中的中断源很多，超过64个时，则可以使8259A工作在查询方式下。7.4 8259A的编程7.4.1 初始化编程 825

7、9A是可编程的中断控制器，8259A是按照事先设置好的命令字进行工作的。8259A的命令字分为两部分，一部分是初始化命令字（Initialization Command Word， ICW）ICW1ICW4，另一部分是操作命令字（Operation Command Word， OCW）OCW1OCW3。8259A有2个内部端口地址，一个偶地址（A00），另一个是奇地址（A0），用来选择不同的寄存器。 1初始化命令字ICW1 ICW1应写入偶地址端口，A00，ICW1主要用于设置IRi端口输入是高电平触发还是上升沿触发，是单片8259A还是多片8259A，以及是否需要ICW4。 2初始化命令字I

8、CW2 ICW2应写入奇地址端口，A01，主要用于设置8259A管理的中断源的中断类型码。 3初始化命令字ICW3 ICW3应写入奇地址端口，A01，主要用于级联设置。 4初始化命令字ICW4 ICW4应写入奇地址端口，A01，主要用于进一步设置8259A的工作方式。 5初始化命令字的设置过程 在初始化过程的开始阶段，首先写入命令字ICW1和ICW2。当写入ICW1中的SNGL1，才需写入ICW3。同样当写入ICW1中的IC41，才需写入ICW4。在单片8259A与8086系统配置时，需写入的初始化命令字为ICW1、ICW2、ICW4。如果是级联方式，需写入的初始化命令字为ICW1、ICW2、

9、ICW3和ICW4。 7.4.2 中断操作编程 在8259A工作期间，可以通过改变操作命令字来控制8259A的工作状态。8259A一共有3个操作命令字，即OCW1OCW3。它们和ICW不一样，不需要按照规定的顺序设定，使用时可以灵活选择不同的操作命令字，实现不同的功能。但是有一点也需要注意，写入操作命令字时要分清奇、偶地址。 1操作命令字OCW1 OCW1写入奇地址端口，A01。OCW1的功能就是用来设置中断源的屏蔽状态，换句话说就是对8259A的IMR中的各位进行动态复位或清零。 2操作命令字OCW2 OCW2写入偶地址端口，A00。OCW2的主要功能是设置中断结束方式和优先级循环方式。 3

10、操作命令字OCW3 OCW3写入偶地址端口，A00。OCW3的主要功能是设置特殊屏蔽方式和查询方式，并用来控制8259A内部的状态字IRR、ISR的读出。 7.5 8259A的应用7.5.1 中断系统的应用方法 中断系统是中断控制机构，利用中断系统可以实现数据的实时传输，也可以用它实现某些危险情况的提示。无论用于数据的传输控制，还是用于其他操作，应用中断系统时要完成以下几项任务。 （1）分配合适的中断级。 （2）设计中断请求逻辑。 （3）对8259A初始化。 （4）编写中断服务子程序。 （5）中断向量表初始化。 7.5.2 8259A寄存器的访问 CPU要对8259A初始化，就必须写入初始化命

11、令字，对8259A进行操作时需要写入操作命令字，以及有时要知道IRR、ISR、IMR的内容，就要读8259A的状态寄存器。这些操作都需要各自的地址，那么8259A地址是如何进行分配。7.5.3 8259A与系统总线的连接与寻址 8259A和CPU系统总线的连接可以按照外设接口与总线的统一连接方式，将数据线、地址线、控制线分类进行连接，典型连接如下图所示。7.5.4 初始化及操作控制 8259A和CPU相连后，就可以通过命令字对8259A初始化，以及通过操作命令字对其工作进行操作控制。 8259A的初始化程序如下。 SET8259A：MOV DX,0FF00H MOV AL,00010011B

12、OUT DX,AL MOV DX,0FF02H MOV AL,00011000B OUT DX,AL MOV AL,00000011B OUT DX，AL7.5.5 8259A的级联 所谓级联，就是在微型计算机系统中，以1片8259A的INT引脚与CPU的INTR引脚相连，称为主片；再将最多8片8259A的INT引脚，分别与主8259A的IR0IR7相连，称为从片。显然，在主-从式8259级联的微机系统中，系统能够管理的中断源可由8级扩展至64级。 主-从式8259级联系统的连接，需要注意如下几点： （1）主片的INT引脚接CPU的INTR引脚，从片的INT引脚分别主片的IRi引脚，使得由从片输入的中断请求，能够通过主片向CPU发出； （2）主片的3条级联线与各从片的同名级联线引脚对接，主片为输出，从片为输入。主片用以向各从片发出优先级别最高的中断请求的从片代码，各从片用该代码与本片的代码进行比较，符合则将本片ICW2中预先设定中断类型码，送数据总线。 （3）主片的/接5V，从片的/接地。 （4）级连系统中的所有8259A都必须进行各自独立的编程，作为主片的8259A必须设置为特殊的全嵌套方式，可以避免相同从片中，优先级较高的中断请求被屏蔽的情况发生。 与一般的全嵌套方式相比，有两点需要注意： （1）当来自某个从设备的中断请求被响应之后，主片的优先权逻辑不封锁这个从片，从而可以