微机原理课件中断控制器

1、第第7 7章章 中断控制器中断控制器 7.1 8259A7.1 8259A概述概述7.2 8259A7.2 8259A的引脚信号、编程结构和工作原理的引脚信号、编程结构和工作原理7.3 8259A7.3 8259A的工作方式的工作方式 7.4 8259A7.4 8259A的初始化命令字和操作命令字的初始化命令字和操作命令字 7.5 8259A7.5 8259A使用举例使用举例 中断申请中断申请管理接口管理接口INT中断申请中断申请接口接口1网络网络接口接口2硬盘硬盘接口接口3软盘软盘接口接口4打印机打印机CPUINTRIF7.17.1 8259A概述概述一、中断控制器的功能一、中断控制器的功能

2、 1. 向向CPU的引脚的引脚INTR发中断申请信号发中断申请信号当有多个外设同时发出中断请求时，当有多个外设同时发出中断请求时，能按照一定的优先级顺序，向能按照一定的优先级顺序，向CPU发出中断申请，发出中断申请，使使CPU能优先响应优先级最高的外部设备的中断申请。能优先响应优先级最高的外部设备的中断申请。 2. 送中断类型号送中断类型号 在在CPU中断响应周期，针对不同外设的中断请求，中断响应周期，针对不同外设的中断请求， 向向CPU传送不同的中断类型号，传送不同的中断类型号，使使CPU执行相应的中断子程。执行相应的中断子程。1、一片、一片8259A可管理可管理8级中断。级中断。 可用可用

3、9片片8259A芯片级连，构成芯片级连，构成64级中断系统。级中断系统。 2、可编程、可编程 3、只需一组、只需一组5V电源电源 二、二、8259A8259A的工作特点的工作特点 7.27.2 8259A 的引脚信号、编程结构和工作原理的引脚信号、编程结构和工作原理引脚信号引脚信号1、D7D0：数据线。数据线。2、INT：中断请求线。中断请求线。3、 ：中断应答信号。：中断应答信号。INTA4、 ：片选信号。：片选信号。CS5、A0：端口选择信号。端口选择信号。 和系统总线的和系统总线的A1相连。相连。 习惯上，把习惯上，把A0 =0所对应的端口称为所对应的端口称为“偶端口偶端口”， A0=1

4、所对应的端口称为所对应的端口称为“奇端口奇端口”。9、CAS2CAS0：级连方式下指出具体从片。级连方式下指出具体从片。10、 :主从片选择和驱动信号，双向信号。主从片选择和驱动信号，双向信号。ENSP/8、IR7IR0：中断请求接收线。中断请求接收线。用于启动数据总线驱动器用于启动数据总线驱动器1：8259为主片为主片0：8259为从片为从片8259采用非缓冲方式工作，采用非缓冲方式工作，输入。输入。6、 ：读信号。：读信号。RD7、 ：写信号。：写信号。WR8259采用缓冲方式工作，采用缓冲方式工作，输出输出。一、一、8259A的内部结构的内部结构双 向 三 态 缓 冲 器 ，双 向 三

5、态 缓 冲 器 ，82598259与系统数据总线与系统数据总线的接口。的接口。1.1.接收片选信号；接收片选信号；2.2.接收内部端口选接收内部端口选择信号择信号。3.3.接收读接收读/ /写控制命写控制命令；令；在级联方式主在级联方式主/从结构中，从结构中，控制控制8259A的级联。的级联。锁存中断请求信号锁存中断请求信号 当当IRi=1时，时， IRRi=1设置中断请求的屏设置中断请求的屏蔽信号蔽信号 当当IMRi=1时，时， IRi被屏蔽。被屏蔽。记录当前正在被服务的记录当前正在被服务的中断请求，包括尚未服中断请求，包括尚未服务完而中途被更高优先务完而中途被更高优先级打断的中断。级打断的

6、中断。识别中断请求信号的优先级。识别中断请求信号的优先级。一般处理原则：一般处理原则：允许高级中断打断低允许高级中断打断低级中断，不允许低级中断打断高级中级中断，不允许低级中断打断高级中断，也不允许同级中断互相打断。断，也不允许同级中断互相打断。1.1.根据根据IRR和和PR的判定结果，向的判定结果，向CPU发中断请求信号发中断请求信号 ；2.2.接收来自接收来自CPU的中断响应信号的中断响应信号，控控制制8259A进入中断服务状态进入中断服务状态。二、二、 8259A的编程结构和工作原理的编程结构和工作原理 1、编程结构、编程结构处理部分处理部分控制部分控制部分外部中断请求外部中断请求IRR

7、接收，对应位置接收，对应位置1，锁存。，锁存。IMR对应位对应位0IMR对应位对应位1，屏蔽。，屏蔽。PR裁决裁决与与ISR中对应位比较中对应位比较优先级高优先级高优先级低优先级低INT1IF0IF1CPU往往INTA发两个负脉冲发两个负脉冲第一个第一个负脉冲负脉冲第二个第二个负脉冲负脉冲1）IRR锁存失效，不接收锁存失效，不接收 中断请求信号；中断请求信号；2）ISR对应位置对应位置1；3）IRR相应位清相应位清0。1）8259A发中断类型码；发中断类型码；2）中断自动结束方式下，）中断自动结束方式下， ISR对应位清对应位清0。2、工作原理、工作原理7.3 8259A的工作方式的工作方式

8、一、设置优先级的方式一、设置优先级的方式二、屏蔽中断源的方式二、屏蔽中断源的方式三、结束中断处理的方式三、结束中断处理的方式四、连接系统总线的方式四、连接系统总线的方式五、引入中断请求的方式五、引入中断请求的方式 7.3 8259A的工作方式的工作方式 一、设置优先级的方式一、设置优先级的方式按照优先级设置方法来分，按照优先级设置方法来分，8259A有如下几种工作方式：有如下几种工作方式： 1、 全嵌套方式全嵌套方式 全嵌套方式全嵌套方式 特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式 优先级自动循环方式优先级自动循环方式 优先级特殊循环方式优先级特殊循环方式 特点：特点：IR0优先权最高，优先权最高，IR7最

9、低。最低。 8259A默认工作方式。默认工作方式。不允许同级中断嵌套不允许同级中断嵌套2、特殊全嵌套方式、特殊全嵌套方式 特点：特点：可实现同级中断请求的特殊嵌套可实现同级中断请求的特殊嵌套。 一般用于一般用于8259A级联的情况下。级联的情况下。 系统中只有单片系统中只有单片8259A时，通常采用全嵌套方式。系时，通常采用全嵌套方式。系统中有多片统中有多片8259A时，时，主片主片必须采用特殊全嵌套方式，必须采用特殊全嵌套方式，从从片片可采用全嵌套方式。可采用全嵌套方式。IR0IR1IR7INTIR0IR1IR7INT3、优先级自动循环方式、优先级自动循环方式 特点：特点：1.1.某一中断源

10、受到中断服务后，其优先权自动某一中断源受到中断服务后，其优先权自动降为最低，而与之相邻的优先级升为最高；降为最低，而与之相邻的优先级升为最高；2.2.该方式初始优先级队列：该方式初始优先级队列： IR0IR0、IR1IR6IR1IR6、IR7IR7。例：例：当前当前IR0优先权最高，优先权最高，IR7最低。当最低。当IR4、IR6同时同时有请求时，首先响应有请求时，首先响应IR4。在在IR4被服务后，被服务后，IR4的优先的优先权降为最低，而权降为最低，而IR5升为最高。以下依次为升为最高。以下依次为IR6、IR7、IR0、IR1、IR2、IR3。4、优先级特殊循环方式、优先级特殊循环方式 与

11、优先级自动循环方式的不同：与优先级自动循环方式的不同：优先级自动循环方式：优先级自动循环方式：初始最高优先权固定为初始最高优先权固定为IR0；优先级特殊循环方式：优先级特殊循环方式：编程确定初始最低优先级。编程确定初始最低优先级。例：例：编程时确定编程时确定IR6为最低优先权，则为最低优先权，则IR7具有最高具有最高优先级。优先级。二、二、 屏蔽中断源的方式屏蔽中断源的方式 1、普通屏蔽方式、普通屏蔽方式 特点：特点：通过设置操作命令字（通过设置操作命令字（OCW1）设置设置IMR各位各位的状态，从而达到屏蔽或开放对应中断的目的。的状态，从而达到屏蔽或开放对应中断的目的。若写入某位为若写入某位

12、为“1”，对应的中断请求被，对应的中断请求被屏蔽屏蔽；为；为“0”则则开放开放。按照对中断源的屏蔽方式来分，按照对中断源的屏蔽方式来分，8259A有如下两种工作方式：有如下两种工作方式：2、特殊屏蔽方式、特殊屏蔽方式 适用场合：适用场合：用于允许低级中断打断高级中断的场合。用于允许低级中断打断高级中断的场合。 特点：特点：用屏蔽字对用屏蔽字对IMR中某一位置中某一位置“1”时，会同时时，会同时使使ISR中对应位清中对应位清“0”，这样就不但屏蔽了当前被，这样就不但屏蔽了当前被服务的中断，同时真正开放了其他优先权较低的中服务的中断，同时真正开放了其他优先权较低的中断级。断级。三、结束中断处理的方

13、式三、结束中断处理的方式 1、中断自动结束方式、中断自动结束方式 中断服务完成时，必须给中断服务完成时，必须给8259A一个命令，使一个命令，使ISR中的相中的相应位清应位清“0”，表示该中断处理已经结束。，表示该中断处理已经结束。特点：特点：系统一旦进入中断响应，系统一旦进入中断响应，8259A在第二个中断响应在第二个中断响应脉冲到来后，自动将脉冲到来后，自动将ISR中的对应位清中的对应位清“0”。适用场合：适用场合：系统中只有一个系统中只有一个8259A，且多个中断不会嵌套且多个中断不会嵌套的情况。的情况。按照对中断处理的结束方法来分，按照对中断处理的结束方法来分，8259A有两种工作方式

14、：有两种工作方式：自动方式和非自动结束方式（又包含自动方式和非自动结束方式（又包含2种）：种）：2、一般的中断结束方式、一般的中断结束方式 特点：特点：发结束命令时，指令内不指定清除发结束命令时，指令内不指定清除ISR中的哪一位，中的哪一位，由由8259A自动将最高优先级对应的自动将最高优先级对应的ISR中非零位复位，结中非零位复位，结束当前正在处理的中断。束当前正在处理的中断。用于全嵌套方式。用于全嵌套方式。3、特殊的中断结束方式、特殊的中断结束方式 特点：特点：在指令内指明要清除在指令内指明要清除ISR中的某一位。中的某一位。注意：注意：在非自动中断结束方式下，如果在程序里不将在非自动中断

15、结束方式下，如果在程序里不将ISR对应位清零，那么一般情况下，对应位清零，那么一般情况下，8259A将不再响将不再响应同级中断以及比它级别低的中断请求。应同级中断以及比它级别低的中断请求。四、连接系统总线的方式四、连接系统总线的方式 1、缓冲方式、缓冲方式 特点：特点：82598259A A通过总线驱动器和系统总线相连。通过总线驱动器和系统总线相连。 该方式用于该方式用于8259A的级连系统。的级连系统。 该方式下，该方式下，82598259A A输出状态字或中断类型码的同时，从输出状态字或中断类型码的同时，从SP/ENSP/EN输出低电平，用于启动数据总线驱动器。输出低电平，用于启动数据总线

16、驱动器。2、非缓冲方式、非缓冲方式 特点：特点：82598259A A直接和系统总线相连。直接和系统总线相连。 该方式适于单片该方式适于单片82598259A A或几片或几片82598259A A级连的小系统。级连的小系统。 单片单片8259A或或8259A为主片，为主片， SP/ENSP/EN接高电平；接高电平；8259A为从片，为从片，SP/ENSP/EN接低电平。接低电平。按照按照8259A和系统总线的连接来分，有如下两种工作方式：和系统总线的连接来分，有如下两种工作方式：五、引入中断请求的方式五、引入中断请求的方式 1、边沿触发方式、边沿触发方式 特点：特点：将中断请求输入端出现的上升

17、沿作为中断请求信号。将中断请求输入端出现的上升沿作为中断请求信号。2、电平触发方式、电平触发方式 特点：特点：将中断请求输入端出现的将中断请求输入端出现的高电平高电平作为中断请求信号。作为中断请求信号。按照中断请求的引入方法来分，按照中断请求的引入方法来分，8259A有如下工作方式：有如下工作方式：3、中断查询方式、中断查询方式 特点：特点：1 1. .外设通过向外设通过向82598259A A发中断请求信号要求发中断请求信号要求CPUCPU服务，但服务，但8259A8259A不使用不使用INTINT信号向信号向CPUCPU发中断请求信号。发中断请求信号。2.CPU2.CPU内部的中断允许触发

18、器复位。内部的中断允许触发器复位。3.CPU3.CPU使用软件查询来确认中断源。使用软件查询来确认中断源。外设外设8259A中断请求中断请求CPU8259A查询命令查询命令CPU查询字查询字7.4 8259A的初始化命令字和操作命令字的初始化命令字和操作命令字 一、一、8259A的初始化命令字（的初始化命令字（ICW）1、ICW1：芯片控制初始化命令字芯片控制初始化命令字 A00D7D6D5D4D3D2D1D01LTIM SNGL IC4是否设是否设置置ICW41:设置设置ICW40:不设不设ICW4规定单片或规定单片或级连方式级连方式1:单片方式单片方式0:级连方式级连方式中断中断触发触发方

19、式方式1:电平触发方式电平触发方式0:边沿触发方式边沿触发方式标识位标识位D4用于区分用于区分ICW1、OCW2、OCW3。（均为偶地址）。（均为偶地址）2、ICW2 ：设置中断类型码初始化命令字设置中断类型码初始化命令字ICW2高五位与中断类型码的高五位相同。高五位与中断类型码的高五位相同。注：注：该命令字必须写入该命令字必须写入“奇地址奇地址”端口，即端口，即A01。3、ICW3 ：标志主标志主/从片初始化命令字从片初始化命令字注：注：该命令字必须写入该命令字必须写入“奇地址奇地址”端口，即端口，即A01。从片从片8259D7D6D5D4D3D2D1D0IR7IR6IR5IR4IR3IR2

20、 /ID2IR1 /ID1IR0 /ID0主片主片8259IRi1：对应对应IRi接有从片接有从片IRi0：对应对应IRi没有连接从片没有连接从片D7D3=00D2D0 ：说明从片：说明从片INT引脚接到主片哪个引脚接到主片哪个IR引脚上。引脚上。4、ICW4 ：方式控制初始化命令字方式控制初始化命令字D7D6D5D4D3D2D1D0000SFNM BUF M/S AEOI uPMA01标识位标识位1:中断自动结束中断自动结束0:中断非自动结束中断非自动结束D3 1D3 0，无作用，无作用1:主片主片0:从片从片1:缓冲方式缓冲方式0:非缓冲方式非缓冲方式1:非非8位系统位系统0:8位系统位系

21、统1:特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式0:非特殊全嵌套方式非特殊全嵌套方式二、二、初初始始化化流流程程 设置设置ICW1设置设置ICW2是否级联是否级联? ?是否主片是否主片? ?Y设置主片设置主片ICW3Y需设需设ICW4? ?Y设置设置ICW4N设置从片设置从片ICW3NN是否级连是否级连请求信号格式请求信号格式是否是否ICW4设中断类型码设中断类型码是否为是否为8位系统位系统是否特殊全嵌套方式是否特殊全嵌套方式是否缓冲方式是否缓冲方式是否中断自动结束方式是否中断自动结束方式对初始化流程的几点说明对初始化流程的几点说明 ICWICW1 1写入偶端口，写入偶端口，ICWICW2 2ICWICW4

22、 4写入写入“奇奇”端口端口 ICWICW1 1ICWICW4 4的设置次序固定的设置次序固定 ICWICW1 1和和ICWICW2 2必须设置，必须设置，ICWICW3 3和和ICWICW4 4根据实际情况根据实际情况 在级联时，主片和从片各设置在级联时，主片和从片各设置ICW3 3例：例：在含单片在含单片8259A的系统中，的系统中，8259A的工作方式是：边沿触的工作方式是：边沿触发，普通全嵌套方式，非缓冲方式，非中断自动结束方式，发，普通全嵌套方式，非缓冲方式，非中断自动结束方式，中断类型码中断类型码18H1FH。端口地址。端口地址80H，82H。编写编写8259A的初始化程序。的初始

23、化程序。1LTIMSNGLIC4uPMAEOIM/SBUFSFNM00010000001101解：解：1、确定初始化命令字、确定初始化命令字1）ICW1D7D6D5D4D3D2D1D0110002）ICW23）ICW42、初始化程序初始化程序MOV AL, 13H ；1011BOUT 80H, AL ；设置设置ICW1MOV AL, 18H ；00011000B 00011111BOUT 82H, AL ；设置设置ICW2MOV AL, 01H ；00000001BOUT 82H, AL ；设置设置ICW4三、三、8259A的操作命令字的操作命令字 1、OCW1 ：中断屏蔽操作命令字中断屏蔽操

24、作命令字D7D6D5D4D3D2D1D0M7M6M5M4M3M2M1M0A01Mi1：对应于该位的中断请求被屏蔽对应于该位的中断请求被屏蔽Mi0：对应于该位的中断请求得到允许对应于该位的中断请求得到允许例：例：如果如果OCW101H，则引脚则引脚IR0上的中断请求上的中断请求 被屏蔽。被屏蔽。2、OCW2 ：设置优先级自动循环方式和设置优先级自动循环方式和 中断结束方式操作命令字中断结束方式操作命令字D7D6D5D4D3D2D1D0RSLEOI00L2L1L0A00SL1时有效时有效特殊中断结束命令特殊中断结束命令:指出清除指出清除ISR中哪一位。中哪一位。特殊优先级循环方式特殊优先级循环方式

25、:哪个中断优先级最低。哪个中断优先级最低。标识位标识位中断结束命令位。中断结束命令位。1:使使ISRn复位复位1:L2、L1、L0有效有效0:L2、L1、L0无效无效1:采用优先级循环方式采用优先级循环方式0:采用优先级非循环方式采用优先级非循环方式R R、SLSL、EOIEOI组合产生的工作方式：组合产生的工作方式：（1 1） R R、SLSL、EOIEOI001001一般的中断结束命令。一般的中断结束命令。 清除当前中断处理子程序对应的清除当前中断处理子程序对应的ISR位，使系位，使系统工作于优先级非循环方式下。统工作于优先级非循环方式下。该命令常用于全嵌套方式。该命令常用于全嵌套方式。例

26、例:设设8259地址为地址为80H和和82H，一般中断结束命令一般中断结束命令: MOV AL , 20H ；0010 0000B OUT 80H, ALD7D6D5D4D3D2D1D0RSLEOI00L2L1L0（2 2） R R、SLSL、EOIEOI011011特殊的中断结束命令。特殊的中断结束命令。 在非全嵌套方式下，无法确定哪一级中断最后被在非全嵌套方式下，无法确定哪一级中断最后被响应，用响应，用L2L1L0指出清除指出清除ISR的哪一位。的哪一位。设清除设清除ISR4，则：则：MOV AL , 64H ；0110 0100BOUT 80H, ALD7D6D5D4D3D2D1D0RS

27、LEOI00L2L1L0（3 3） R R、SLSL、EOIEOI101101自动循环中断结束命令。自动循环中断结束命令。 清除当前中断处理子程序对应的清除当前中断处理子程序对应的ISR位，使系统按位，使系统按优先级循环方式工作，但当前优先级顺序左移一位。优先级循环方式工作，但当前优先级顺序左移一位。MOV AL , 0A0H ；1010 0000BOUT 80H, AL 设当前最高级为设当前最高级为IR5，程序执行后，清除程序执行后，清除ISR5，优先级顺序为：优先级顺序为：IR6 IR7 IR0 IR5 。D7D6D5D4D3D2D1D0RSLEOI00L2L1L0（4 4） R R、SL

28、SL、EOIEOI111111设置一般中断结束和优先级特殊循环命令。设置一般中断结束和优先级特殊循环命令。 清除当前中断处理子程序对应的清除当前中断处理子程序对应的ISR位，使系统位，使系统最低优先级为最低优先级为L2L1L0所指定的值。所指定的值。MOV AL , 0E2H ；11100010BOUT 80H, AL 设当前最高级为设当前最高级为IR5，程序执行后，清除程序执行后，清除ISR5，优先级顺序为：优先级顺序为：IR3 IR7 IR0 IR2 。D7D6D5D4D3D2D1D0RSLEOI00L2L1L0（5 5） R R、SLSL、EOIEOI100100设置中断优先级自动循环方

29、式。设置中断优先级自动循环方式。MOV AL , 80H ；10000000BOUT 80H, AL（6 6） R R、SLSL、EOIEOI000000结束中断优先级自动循环方式。结束中断优先级自动循环方式。MOV AL , 00H ；00000000BOUT 80H, ALD7D6D5D4D3D2D1D0RSLEOI00L2L1L0（7 7） R R、SLSL、EOIEOI110110设置优先级特殊循环方式。设置优先级特殊循环方式。使系统最低优先级为使系统最低优先级为L2L1L0所指定的值。所指定的值。MOV AL , 0C6H ；11000110BOUT 80H, AL系统优先级顺序为：

30、系统优先级顺序为：IR7 IR0 IR1 IR6 。（8 8） R R、SLSL、EOIEOI010010OCW2无意义。无意义。D7D6D5D4D3D2D1D0RSLEOI00L2L1L03、OCW3D7D6D5D4D3D2D1D00ESMM SMM01PPRRISA001 1）设置和撤销特殊屏蔽方式）设置和撤销特殊屏蔽方式2 2）设置中断查询方式）设置中断查询方式3 3）设置对内部寄存器的读出命令）设置对内部寄存器的读出命令 10:读读IRR11:读读ISR查询查询方式方式位位1:向向8259发查询命令发查询命令0:不发送查询命令不发送查询命令标识位标识位D6 :特殊屏蔽模式允许位特殊屏蔽

31、模式允许位D5 :特殊屏蔽模式位特殊屏蔽模式位10:清除特殊屏蔽方式清除特殊屏蔽方式11:设置特殊屏蔽方式设置特殊屏蔽方式D7D6D5D4D3D2D1D0IW2W1W0查询字格式：查询字格式：当前中断请求当前中断请求最高优先级最高优先级1:有设备请求中断有设备请求中断0:无设备请求中断无设备请求中断MOV AL , 0CH ；00001100BOUT 80H, AL ；设查询命令设查询命令IN AL, 80HTEST AL, 80HJNZ IRI ；ZF0，则则I1，转入由转入由IRI指出的中断处理子程序指出的中断处理子程序例：设例：设8259A的地址为的地址为80H和和82H。（1）编程读）编程读ISR MOV AL, 0BH ;00001011BOUT 80H, ALIN AL, 80H（2）编程读）编程读IRR MOV AL, 0AH ;00001010BOUT 80H, ALIN AL, 80H（3）编程读）编程读IMR IN AL, 82