第5章 输入输出技术

1、Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 第第5章章 输入输出技术输入输出技术 5.1 概述概述 5.2 程序控制输入输出程序控制输入输出5.3 中断方式中断方式Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 5.1 概述概述 5.1.1 外设接口的

2、编址方式外设接口的编址方式: 两种两种 1.外设地址与内存地址统一编址外设地址与内存地址统一编址 这种编址方式又称为存贮器映射编址方式。在这这种编址方式又称为存贮器映射编址方式。在这种编址方式中，将外设接口地址和内部存贮器地址统种编址方式中，将外设接口地址和内部存贮器地址统一安排在内存的地址空间中。一安排在内存的地址空间中。 原则上，用于内存的指令可以用于外设。但内存原则上，用于内存的指令可以用于外设。但内存的可用范围相对减少。的可用范围相对减少。 Motorola的的68系列和系列和65系列微系列微型机中广泛应用。型机中广泛应用。Research Center of Information

3、and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 2. 外设与内存独立编址外设与内存独立编址 在这种编址方法中，内存地址空间和外设地址空在这种编址方法中，内存地址空间和外设地址空间是相互独立的。间是相互独立的。 以以8088为例，内存地址为连续的为例，内存地址为连续的1M字节，从字节，从00000H至至FFFFFH，而外设的地址为，而外设的地址为0000H至至FFFFH。由由IO/M来区分。来区分。 各有自己的指令和寻址空间，但用于外设的指令各有自己的指令和寻址空间，但用于外设的指令功能

4、较弱，这种编址方式在功能较弱，这种编址方式在Z80和和Intel80系列中有广泛系列中有广泛应用。应用。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 5.1.2 外设接口的基本类型外设接口的基本类型 图5.1 外设经接口与微型机的连接框图Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多

5、媒体课件微机原理及应用多媒体课件 5.2.1 输入输出的基本方法输入输出的基本方法 在微型计算机系统中，主要的输入输出方法有以在微型计算机系统中，主要的输入输出方法有以下下4种：种： 无条件传送。无条件传送。 查询方式。查询方式。 中断方式。中断方式。 直接存贮器存取直接存贮器存取(DMA)方式。方式。5.2 程序控制输入输出程序控制输入输出 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 1.无条件传送无条件传送 在微机系

6、统中，有一些简单的外设。当它们工作在微机系统中，有一些简单的外设。当它们工作时，随时都准备好接收时，随时都准备好接收CPU的输出数据或它们的数据的输出数据或它们的数据随时都是准备好的，随时都是准备好的，CPU什么时候读均可以正确地读什么时候读均可以正确地读到他们的数据。到他们的数据。CPU可以无条件的向外设传送数据。可以无条件的向外设传送数据。 下面看看无条件传输的两个例子。一个是输入，下面看看无条件传输的两个例子。一个是输入，一个是输出。一个是输出。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University

7、of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图5.2 开关开关K的输入接口的输入接口 74LS24474LS244地址为FFF7HResearch Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 无条件数据传送的另一个例子如图无条件数据传送的另一个例子如图5.3表示。图中表示。图中外设是简单的发光二极管。此外设的接口用锁存器外设是简单的发光二极管。此外设的接口用锁存器(273)来实现。锁存器在打入脉冲来实现。

8、锁存器在打入脉冲CP上升沿将输入端上升沿将输入端D的数据锁存在它的输出的数据锁存在它的输出Q端。端。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图5.3 锁存器输出接口锁存器输出接口 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图5.3中，锁

9、存器作为输出接口，其外设地址为中，锁存器作为输出接口，其外设地址为0000H。当。当CPU执行如下指令时，即可将图中两个发执行如下指令时，即可将图中两个发光二极管点亮。光二极管点亮。 MOV AL，81H MOV DX，0000H OUT DX，AL 当执行当执行OUT指令时，指令时，CP端会有负脉冲产生，这就端会有负脉冲产生，这就可以将数据线上的可以将数据线上的81H锁存在输出端，从而点亮发光锁存在输出端，从而点亮发光二极管。二极管。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Tech

10、nology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 2.查询方式查询方式 无条件传送对于那些慢速的或总是准备好的外设是适用的。无条件传送对于那些慢速的或总是准备好的外设是适用的。对并不总是准备好的外设则可以采用查询的方式。通常要求外设对并不总是准备好的外设则可以采用查询的方式。通常要求外设提供一个状态信息。提供一个状态信息。 查询方式：计算机利用程序不断地询问外设的状态，根据外查询方式：计算机利用程序不断地询问外设的状态，根据外设状态来实现数据的输入输出。设状态来实现数据的输入输出。 查询工作方式示意图查询工作方式示意图 Research Center of Information

11、and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 (1) 单一外设的查询工作单一外设的查询工作 接收和发送数据都要首先查询外设状况，其数据接收和发送数据都要首先查询外设状况，其数据的输入和输出可简要的用图的输入和输出可简要的用图4.4所示流程来表示。所示流程来表示。 为了说明查询方式工作的过程，以如图为了说明查询方式工作的过程，以如图4.5所示例所示例子加以说明。子加以说明。 由图由图4.5可以看到，数据输出口和状态输入口共用可以看到，数据输出口和状态输入口共用一个地址一个地址00FFH

12、。前者是只写的，而后者是只读的。前者是只写的，而后者是只读的。现欲将现欲将48000H为首地址的顺序为首地址的顺序100单元的数据，利用单元的数据，利用查询方式输出到此外设，其程序可简写如下：查询方式输出到此外设，其程序可简写如下：Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 START： MOV AX,4000H MOV DS，AX MOV SI，8000H MOV CX，100GOON：MOV DX，00FFHWAIT

13、： IN AL，DX AND AL，01H JZ WAIT MOV AL，SI OUT DX，AL INC SI LOOP GOON RET Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图5.4 单一外设查询工作框图单一外设查询工作框图 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用

14、多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图4.5 查询方式工作的查询方式工作的I/O接口接口Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图4.5 查询方式查询方式工作的工作的I/O接口接口Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 (2) 多个外设

15、查询方式工作多个外设查询方式工作 通常，当系统有多个外设时，可利用如图通常，当系统有多个外设时，可利用如图5.6所示所示方式查询。方式查询。 从图从图4.6可以看出，可以看出，CPU逐个对外设进行查询。若逐个对外设进行查询。若发现哪个外设准备就绪，就对该外设实施数据传送。发现哪个外设准备就绪，就对该外设实施数据传送。然后再对下一个外设查询，依次循环。然后再对下一个外设查询，依次循环。 在查询过程中，在查询过程中，CPU不能做别的事，大大降低了不能做别的事，大大降低了CPU的效率，而且不能对外设进行实时数据交换。对的效率，而且不能对外设进行实时数据交换。对实时性要求较高的外设，可能丢失数据。实时

16、性要求较高的外设，可能丢失数据。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图5.6 多个外设查询方式的几种方式多个外设查询方式的几种方式 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 5.3 中断方式中断方式 无条件传送是用于慢速外设，查询方式适

17、用于慢无条件传送是用于慢速外设，查询方式适用于慢速和中速外设。速和中速外设。 而利用中断方式传送数据，可以大大而利用中断方式传送数据，可以大大提高提高CPU效率，对外设的请求作出实时响应。效率，对外设的请求作出实时响应。 5.3.1 中断的基本概念中断的基本概念 1.中断的概念及中断源分类中断的概念及中断源分类 在在CPU执行程序过程中，由于某种事件发生，强执行程序过程中，由于某种事件发生，强迫迫CPU暂时停止正在执行的程序而转向对发生的事件暂时停止正在执行的程序而转向对发生的事件进行处理，事件处理结束后又能回到原中止的程序，进行处理，事件处理结束后又能回到原中止的程序，接着中止前的状态继续执

18、行原来的程序，这一过程称接着中止前的状态继续执行原来的程序，这一过程称为中断。为中断。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 引起中断的事件称为引起中断的事件称为中断源中断源，分为，分为内部内部和和外部外部两种。两种。 外部中断源产生引起中断的事件。由外部中断源产生引起中断的事件。由INTR和和NMI告诉告诉CPU已发生了中断事件。已发生了中断事件。 INTR通常称为可屏蔽中断输入信号，高电平有通常称为可屏蔽中断输入

19、信号，高电平有效效表示外部中断源提出中断请求。表示外部中断源提出中断请求。 NMI称为非屏蔽中断请求输入信号，上升沿有效。称为非屏蔽中断请求输入信号，上升沿有效。 当然不同的当然不同的CPU信号的有效性不一样信号的有效性不一样。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 2. 中断响应的一般过程中断响应的一般过程 (1)中断请求中断请求 当外设要求当外设要求CPU为它服务时，便在为它服务时，便在CPU的中断的中断请求输

20、入端加一个电平信号。请求输入端加一个电平信号。 注意：注意：a.有效的中断请求电平必须保持到被有效的中断请求电平必须保持到被CPU发现；发现；b.当当CPU响应请求后，应当把有效的请求电平响应请求后，应当把有效的请求电平去掉。去掉。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 (2)中断承认中断承认 CPU在每条指令执行的最后一个时钟周期检测中在每条指令执行的最后一个时钟周期检测中断请求输入端有无请求发生，而后决定是否对

21、它做出断请求输入端有无请求发生，而后决定是否对它做出响应。响应。CPU承认一个中断请求，必须满足以下承认一个中断请求，必须满足以下4个条件：个条件： a.一条指令执行结束。一条指令执行结束。 b.CPU处于开中断状态，即处于开中断状态，即IF=1。 c.没有发生复位没有发生复位(RESET)、保持、保持(HOLD)和非屏蔽和非屏蔽中断请求中断请求(NMI)。 d.开中断指令开中断指令(STI)、中断返回指令、中断返回指令(IRET)执行完，执行完，还需再执行一条指令才能响应还需再执行一条指令才能响应INTR请求。请求。 Research Center of Information and Co

22、ntrol Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 (3) 断点保护：断点保护： 分分硬件保护硬件保护和和软件保护软件保护两类两类 硬件保护：关中断，将硬件保护：关中断，将PSW,CS,IP压入堆栈。压入堆栈。 软件保护：硬件未保护的、对被中断程序来说需要保护的寄软件保护：硬件未保护的、对被中断程序来说需要保护的寄存器。存器。 中断过程示意图如图中断过程示意图如图5.7所示。所示。 (4)中断源识别中断源识别 有两种常用的确定中断源的方法：有两种常用的确定中断源的方法： 软件查询：需要硬件支持，如图软

23、件查询：需要硬件支持，如图4.7。 中断矢量法：利用不同中断源提供不同的中断矢量的方法。中断矢量法：利用不同中断源提供不同的中断矢量的方法。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图4.7 查询中断源所用的硬件查询中断源所用的硬件Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多

24、媒体课件微机原理及应用多媒体课件 (4)中断源识别中断源识别 有两种常用的确定中断源的方法：有两种常用的确定中断源的方法： 软件查询：需要硬件支持，如图软件查询：需要硬件支持，如图4.7。 中断矢量法：利用不同中断源提供不同的中断矢量的方法。中断矢量法：利用不同中断源提供不同的中断矢量的方法。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图4.7 查询中断源所用的硬件查询中断源所用的硬件Research Center

25、of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图4.8 软件查询中断源流程图软件查询中断源流程图 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 (5) 中断服务中断服务 中断服务程序分为两种情况。如图中断服务程序分为两种情况。如图5.9所示，第一所示，第一种是不允许被中断的中断服务

26、程序。种是不允许被中断的中断服务程序。 第二种是可以被中断的中断服务程序，其流程图第二种是可以被中断的中断服务程序，其流程图如图如图4.10所示。所示。 (6) 断点恢复：将压入堆栈的寄存器内容弹出。断点恢复：将压入堆栈的寄存器内容弹出。 (7) 中断返回中断返回 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图5.9 中断服务程序框图中断服务程序框图Research Center of Information and

27、Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 3. 中断优先级及中断嵌套中断优先级及中断嵌套 当微型计算机系统中存在着多个中断源，在这些中断源提出中当微型计算机系统中存在着多个中断源，在这些中断源提出中断请求后，要求断请求后，要求CPU对其响应的快慢程度是不一样的。为了能根据对其响应的快慢程度是不一样的。为了能根据中断源的轻重缓急对多个中断进行合理的响应，在微型机中提出了中断源的轻重缓急对多个中断进行合理的响应，在微型机中提出了中断优先级的控制问题。中断优先级的控制问题。 中断优先级控制应当

28、解决这样两种可能出现的情况：中断优先级控制应当解决这样两种可能出现的情况： 当不同优先级的多个中断源同时提出中断请求时，当不同优先级的多个中断源同时提出中断请求时，CPU首先首先响应最高优先级的中断源。响应最高优先级的中断源。 当当CPU正在对某一中断源服务时，比它优先级更高的中断源正在对某一中断源服务时，比它优先级更高的中断源提出中断请求时，提出中断请求时，CPU能够中断正在执行的中断服务程序而去对优能够中断正在执行的中断服务程序而去对优先级更高的中断源进行服务。先级更高的中断源进行服务。 中断嵌套：优先级高的中断源可以中断优先级低的中断服务程中断嵌套：优先级高的中断源可以中断优先级低的中断

29、服务程序，这种中断服务程序套中断服务程序的现象称为中断嵌套。序，这种中断服务程序套中断服务程序的现象称为中断嵌套。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图5.8 中断嵌套示意图中断嵌套示意图 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 4.

30、3.2 8086(8088)的中断系统的中断系统 8086(88)具有功能很强的中断系统，可以处理具有功能很强的中断系统，可以处理256个不同方式的中断。每一个中断赋予一个中断向量码，个不同方式的中断。每一个中断赋予一个中断向量码，CPU根据向量码的不同来识别不同的中断源。根据向量码的不同来识别不同的中断源。 1. 内部中断源内部中断源 8086(88)的内部中断主要有的内部中断主要有5种。种。 (1) 除法错中断：向量码为除法错中断：向量码为0 (2) 单步中断：检测单步中断：检测TF标志，向量码为标志，向量码为1 (3) 断点中断：用于设置断点，向量码为断点中断：用于设置断点，向量码为3

31、(4) 溢出中断：检测溢出中断：检测OF标志，向量码为标志，向量码为4 (5)用户自定义的软件中断用户自定义的软件中断INTnResearch Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 2. 外部中断外部中断 8086(88)有两个信号输入端供外部中断源提出中断有两个信号输入端供外部中断源提出中断请求，下面分别予以说明。请求，下面分别予以说明。 (1) 非屏蔽中断非屏蔽中断NMI：不受：不受IF的约束，只要的约束，只要CPU在在正常执行

32、程序，一旦正常执行程序，一旦NMI请求发生，请求发生，CPU在一条指令在一条指令执行结束后将对它作出响应。执行结束后将对它作出响应。NMI为上升沿有效，当为上升沿有效，当响应中断请求时，由其内部产生中断响应中断请求时，由其内部产生中断向量码向量码2，该向量，该向量码决定非屏蔽中断服务程序的入口地址。码决定非屏蔽中断服务程序的入口地址。 (2) 可屏蔽中断请求可屏蔽中断请求INTR：受：受IF的约束，高电平有的约束，高电平有效。如图效。如图5.10。 注意注意INTR中断与内部中断和外部中断与内部中断和外部NMI的区别。的区别。Research Center of Information and

33、 Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图5.10 INTR中断响应时序中断响应时序 由外部中断控制器提供Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图5.11 8086(88)的中断响应过程的中断响应过程 Research Center of Information and Control Enginee

34、ring, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 综上所述，我们用图综上所述，我们用图5.11表示表示8086(88)CPU响应中响应中断的处理过程。对图断的处理过程。对图5.11作如下说明：作如下说明： 在在8086(88)CPU中，内部中断的除法错、溢出、中，内部中断的除法错、溢出、断点及用户自定义软件中断的优先级最高，其次是断点及用户自定义软件中断的优先级最高，其次是NMI，再有是，再有是INTR，最低的是单步中断。，最低的是单步中断。 从图从图5.11可以看到，各中断的处理过程大致是相可以看到，各中断的处理过程大致是

35、相同的。同的。 在中断响应过程中，获取中断向量码的方式是各在中断响应过程中，获取中断向量码的方式是各不相同的；但获得中断向量码之后的过程则是一样的。不相同的；但获得中断向量码之后的过程则是一样的。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 特别应提醒读者注意的是，图特别应提醒读者注意的是，图4.13的整个过程，的整个过程，从发现有中断直到转向中断服务程序这一复杂的过程，从发现有中断直到转向中断服务程序这一复杂的过程，是由

36、是由CPU硬件自动完成的。硬件自动完成的。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 3. 中断向量表中断向量表 在在8086(88)内存的开始内存的开始1K字节建立了一个中断向字节建立了一个中断向量表，如图量表，如图5.12所示。从中断向量表中我们可以看到，所示。从中断向量表中我们可以看到，利用该表，将不同的中断源与其相对应的中断服务程利用该表，将不同的中断源与其相对应的中断服务程序入口联系在一起。知道了中断源，利用中

37、断向量表序入口联系在一起。知道了中断源，利用中断向量表可以自动地转向相应的中断服务程序。可以自动地转向相应的中断服务程序。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图5.12 中断向量表中断向量表 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 3

38、 中断控制器中断控制器8259 中断控制器中断控制器8259能对能对8个或通过级联对更多中断源实现优先级控个或通过级联对更多中断源实现优先级控制。制。 在以后的内容中，我们将会接触到一些可编程器件，如：在以后的内容中，我们将会接触到一些可编程器件，如：8255，8253，8259等，这些器件相对复杂、灵活，大家从以下方面去掌握等，这些器件相对复杂、灵活，大家从以下方面去掌握它：它： 弄清芯片外部引线以便将它们连接到系统中；弄清芯片外部引线以便将它们连接到系统中； 了解它们的工作方式和工作特点，以便有选择地应用它们的某了解它们的工作方式和工作特点，以便有选择地应用它们的某些工作方式；些工作方式；

39、 理解芯片内部的控制字、命令字，以便对它们进行编程；理解芯片内部的控制字、命令字，以便对它们进行编程； 了解每块芯片所占的地址，以便具体进行连接；了解每块芯片所占的地址，以便具体进行连接； 在上述基础上实现对芯片的初始化及具体应用。在上述基础上实现对芯片的初始化及具体应用。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 下面具体介绍可编程中断控制器下面具体介绍可编程中断控制器8259。 1. 8259的外部引线的外部引线 可

40、编程中断控制器可编程中断控制器8259外部引线图如图外部引线图如图5.13所示。所示。 D0D7为双向数据线，与系统总线的数据线相连接。为双向数据线，与系统总线的数据线相连接。 、 为写和读控制信号，与系统总线的读写为写和读控制信号，与系统总线的读写信号相连接。信号相连接。 为片选信号，只有为片选信号，只有 为低电平时，才能实为低电平时，才能实现现CPU对对8259的写或读操作。的写或读操作。 A0是是8259内部寄存器的选择信号。内部寄存器的选择信号。 WRRDCSCSResearch Center of Information and Control Engineering, Xian U

41、niversity of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 INT为为8259的中断请求输出信号，可直接接到的中断请求输出信号，可直接接到CPU的的INTR输入端。输入端。 为中断响应输入信号。为中断响应输入信号。 CAS0CAS2为级联控制线。用于主控芯片与从属为级联控制线。用于主控芯片与从属芯片交换信息芯片交换信息 为双功能引线。确定主控为双功能引线。确定主控/从属、输入从属、输入/输出输出 IR0IR7中断请求输入端。中断请求输入端。 8259的内部有多个寄存器，其中包括：的内部有多个寄存器，其中包括： 中断请求寄存器中断请求寄存器(IRR)，其内部保

42、存着所有外部中，其内部保存着所有外部中断源断源IR0IR7的中断请求状态。的中断请求状态。 /SP ENINTAResearch Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 中断服务寄存器中断服务寄存器(ISR)，用来保存所有正在服务的，用来保存所有正在服务的中断源。当中断源。当8259收到中断结束命令时，其寄存的状态收到中断结束命令时，其寄存的状态进行调整。进行调整。 中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器(IMR)，保存着被屏蔽的所有中，保存着

43、被屏蔽的所有中断源。其屏蔽功能可用命令修改。断源。其屏蔽功能可用命令修改。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图图5.13 8259引线图引线图Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 2. 8259的工作方式 通过编程，可以设置8259

44、的不同工作方式，以便适应不同环境的需要。这也说明8259工作的灵活性和适应性。 (1) 8080/85 （64K寻址空间）与8086/88工作模式 a) 8080/85工作模式，响应中断过程中，CPU发送连续的3个/INTA脉冲，第一个发送CALL指令的操作码CDH给CPU，第二个发送中断服务程序入口地址的低八位，第三个发送中断服务程序入口地址的高八位。中断服务程序的入口地址可通过编程由用户指定，每个中断源入口地址的间隔可是4个字节或8个字节，由用户编程定，见图4.17。 b) 在8086/88模式下，响应中断过程中，CPU发送连续的2个/INTA脉冲，第一个被8259忽略，第二个发送中断源的

45、一个字节的向量码给CPU。由T7T3确定向量码。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图5.14 初始化命令字1（ICW1） Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 8080/85模式下第二中断响应字节 Research Center o

46、f Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 8086/8088模式下的中断向量码Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 (2)8259屏蔽方式 在正常情况下，当一个中断请求被响应时，8259将禁止所有同级及更低优先级中断请求，这就称为一般屏蔽方式。 但是，在一特殊情况下，希望也

47、允许较低优先级的中断请求产生中断。这时，可用特殊屏蔽方式。要做到这一点，需要利用后面将要提到的8259初始化命令字。 一个特殊屏蔽方式的示意图如下图所示，其中SMM等需要参看后面的命令字的定义。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 特殊屏蔽示意图 允许IR5IR7Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Te

48、chnology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 (3) 中断结束 8259中，中断结束是利用复位ISR中的相应位来实现的。具体有两种方法： 自动结束：由初始化设置ICW4的D1=1确定。 利 用 命令结束：操作 O C W 2 的 相 关 命 令（D5D7）来实现。 (a) 一般中断结束命令(EOI)：用于中断嵌套，复位优先级最高的中断。 (b) 特殊中断结束命令(SEOI)：用于特殊屏蔽方式，利用向OCW2中的L0L2写入控制字来确定结束哪一个中断。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian U

49、niversity of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 （4）优先级管理）优先级管理 根据根据8259命令字的规定，它有两种优先级规定：循环优先级和命令字的规定，它有两种优先级规定：循环优先级和固定优先级。固定优先级。 固定优先级：规定固定优先级：规定8个中断源以个中断源以IR0的优先级最高，的优先级最高，IR7最低，最低，顺序固定不变。顺序固定不变。 循环优先级有循环优先级有3个结构：个结构： 自动循环优先级：用于中断源具有相等优先级的情况。开始前自动循环优先级：用于中断源具有相等优先级的情况。开始前IR0最高。最高。 指定（特殊）循环优先级：利用命令

50、指定某一中断源优先级最指定（特殊）循环优先级：利用命令指定某一中断源优先级最低，它的下一个中断源优先级最高，依次降低。一次指定后自动低，它的下一个中断源优先级最高，依次降低。一次指定后自动开始循环。开始循环。 特殊全嵌套方式：与第一种相同，不同在于前者只有在高于该特殊全嵌套方式：与第一种相同，不同在于前者只有在高于该级中断源的请求才会得到响应，后者允许同级得到响应。级中断源的请求才会得到响应，后者允许同级得到响应。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及

51、应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 （5）中断结束方式）中断结束方式 a、自动结束、自动结束 当设置为自动结束时，第二个当设置为自动结束时，第二个/INTA负脉冲将清除负脉冲将清除ISR的相的相应标志位，从而认为中断结束，而实际中断服务程序还未执行。应标志位，从而认为中断结束，而实际中断服务程序还未执行。不允许嵌套。不允许嵌套。 b、一般结束方式、一般结束方式 用于一般全嵌套方式下，由用于一般全嵌套方式下，由CPU利用程序发送结束命令利用程序发送结束命令（EOI）给）给8259，将，将ISR中优先级最高的置中优先级最高的置1位清位清0来结束中断。该来结束中断。该命令是利用命令是利用OCW2

52、的最高的最高3位为位为001来实现。来实现。 c、特殊结束方式、特殊结束方式 用于特殊屏蔽方式下，由于优先级在不断改变，无法用用于特殊屏蔽方式下，由于优先级在不断改变，无法用ISR知道正处理的是哪一级中断，只能利用知道正处理的是哪一级中断，只能利用SEOI来结束。利用来结束。利用OCW2的高的高3位为位为011，而最低，而最低3位的编码指定结束的中断源。位的编码指定结束的中断源。 (6)中断触发方式中断触发方式 电平触发和边沿触发。电平触发和边沿触发。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University

53、 of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图5.20 查询时读出的状态字节 I=1表示有中断，I=0表示无中断；W0W2的编码表示请求中断的中断源的最高优先级。(7)查询状态 通过将操作命令字OCW3中的P位置1(后面要提到)，可以查询8259的状态。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 3. 8259的内部控制字 对8259的编程包括两类：初始化命令字（ICW）和操作命令字（O

54、CW）。 (1)初始化命令字 初始化命令字ICW1。在A0=0,D4=1时为写入，各位的功能见图4.21。 初始化命令字ICW2。 初始化命令字ICW3。 初始化命令字ICW4。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图5.14 初始化命令字1(ICW1) Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Techn

55、ology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图5.15 初始化命令字2(ICW2)在8080/85模式下，为中断入口的高8位地址；在8086/88模式下，提供不同中断源的中断向量码。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 表5.1 ICW2构成IR0IR7的中断向量码 Research Center of Information and Control Engineering, Xian Univer

56、sity of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图5.16 初始化命令字3(ICW3) Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图4.24 初始化命令字4(ICW4) Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体

57、课件 (2) 操作命令字OCW：在初始化完后，可在8259工作的任何期间写操作命令字。 操作命令字OCW1。 操作命令字OCW2。 操作命令字OCW3。 图5.18 操作命令字1(OCW1) 用于设置对8259中断的屏蔽操作，某位置1为屏蔽。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 OCW2命令字用于设置优先级是否循环，循环方式及中断结束方式。 R为优先级循环控制位，R=1为循环优先级；R=0为固定优先级。 L2、L1

58、、L0为系统最低优先级编码，用它们来指定哪个IR优先级最低。 EOI是中断结束命令。该位为1时，将复位现行中断的中断服务寄存器中的相应位。在非自动EOI的情况下，需要用OCW2来复位当前最高优先级所对应的位。 SL用于选择L2、L1、L0编码。当SL=1时，L2L0编码有效。SL=0时，L2L0编码无效。除上述所说的外，R，SL，EOI编码功能见图4.26和表4.2。Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图5.19

59、 操作命令字2(OCW2) Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 表5.2 OCW2控制格式 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 操作命令字OCW3。OCW3可用以设置查询方式、特殊屏蔽方式以及读8259的中断请求寄存器IRR、中断服

60、务寄存器ISR、中断屏蔽寄存器IMR的当前状态。OCW3各位功能如图5.20所示。 Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 图5.20 操作命令字3(OCW3) Research Center of Information and Control Engineering, Xian University of Technology微机原理及应用多媒体课件微机原理及应用多媒体课件 4. 8259的寻址与连接 为了使82