《数字量输入输出》ppt课件

1、 5.1 5.1 概述概述 5.2 5.2 系统总线及接口系统总线及接口 5.3 5.3 中断控制系统中断控制系统 5.4 5.4 计数定时接口计数定时接口 5.5 5.5 并行输入输出接口并行输入输出接口 5.1 概述 5.1.1 I/O5.1.1 I/O信号的方式信号的方式1 1、开关量：只需两种稳定的信号，可以用两、开关量：只需两种稳定的信号，可以用两个最根本的逻辑符号表示个最根本的逻辑符号表示2 2、数字量：多位、数字量：多位0 0和和1 1按一定规那么组合所表按一定规那么组合所表示的信号示的信号3 3、脉冲量：两种稳态之间的变化、脉冲量：两种稳态之间的变化正跳变：由正跳变：由0 0变

2、到变到1 1负跳变：由负跳变：由1 1变到变到0 0 4 4、模拟量：数值和时间上都能延续变化的信、模拟量：数值和时间上都能延续变化的信号号 5.1.2 I/O5.1.2 I/O接口接口 接口的含义：接口的含义：狭义上：衔接计算机和狭义上：衔接计算机和I/OI/O设备的部件；设备的部件；广义上：还包括接口电路的管理驱动程序；广义上：还包括接口电路的管理驱动程序；1 1、 I/OI/O接口的功能接口的功能1 1信号的方式变换：非数字信号变换成二信号的方式变换：非数字信号变换成二进制数字信号；进制数字信号；2 2电平转换和放大电平转换和放大3 3锁存及缓冲锁存及缓冲4 4 I/OI/O定向定向5

3、5并行及串行并行及串行I/OI/O的转换的转换并行方式：接口和并行方式：接口和I/OI/O设备之间以并行方式传设备之间以并行方式传送；送；串行方式：一位一位地进展传送；串行方式：一位一位地进展传送；2、 I/O的内容分类的内容分类1数据信息：数据信息可分为数字量、模拟量和数据信息：数据信息可分为数字量、模拟量和开关量。开关量。 2形状信息：形状信息是形状信息：形状信息是CPU与外设之间交换数与外设之间交换数据时的联络信息。据时的联络信息。3控制信息：控制信息用来设置控制信息：控制信息用来设置I/O外设外设(包括包括I/O接口接口)的任务方式、的任务方式、 命令字等有关信息。如命令字等有关信息。

4、如“启动，启动，“停顿停顿信息。信息。3、 I/O接口的构成接口的构成1端口：构成端口：构成I/O接口的根本单元。接口的根本单元。较低地址端口存放较低字节内容，较高端口存放较高较低地址端口存放较低字节内容，较高端口存放较高字节的内容字节的内容2端口的分类：端口的分类：数据端口：单向输入、单向输出、双向数据端口：单向输入、单向输出、双向形状端口形状端口控制端口：输入、输出指令控制端口：输入、输出指令5.1.3 I/O编址两种两种I/O编址方式：存储器映象和编址方式：存储器映象和I/O端口寻址端口寻址 1、存储器映象编址：从存储器地址中分出一部分给、存储器映象编址：从存储器地址中分出一部分给I/O

5、端口运用，每个端口运用，每个 I/O端口被看成一个存储器单元，用访问存储器的方法访问端口被看成一个存储器单元，用访问存储器的方法访问I/O端口端口优点：无须专门的优点：无须专门的I/O指令和专门的指令和专门的I/O控制信号也能完成控制信号也能完成I/O；2、 I/O端口单独编址：运用专门的端口单独编址：运用专门的I/O指令和控制信号进展指令和控制信号进展I/O；优点：优点：I/O指令和存储器分别编址，各自都有完好的地址空间；指令和存储器分别编址，各自都有完好的地址空间；两种方式优缺陷互补；两种方式优缺陷互补；5.1.4 I/O的控制方式1. 无条件传送方式无条件传送方式 无条件传送方式是假设输

6、入接口数据曾经预备好，或者输出设备是无条件传送方式是假设输入接口数据曾经预备好，或者输出设备是空闲的，此时空闲的，此时CPU无需查询形状，直接用无需查询形状，直接用IN和和OUT指令完成与接口之指令完成与接口之间的数据传送。间的数据传送。 2. 查询传送方式查询传送方式 利用查询方式输入数据之前，利用查询方式输入数据之前，CPU要查询输入数据能否预备好；利要查询输入数据能否预备好；利用查询方式输出数据之前，用查询方式输出数据之前，CPU要查询输出设备能否空闲。只需确认外要查询输出设备能否空闲。只需确认外设曾经具备了传送条件后，才干用设曾经具备了传送条件后，才干用IN和和OUT指令完成数据传送。

7、指令完成数据传送。 3、中断控制传送方式、中断控制传送方式 中断控制的输入和输出方式，也成中断传送方式。当外设的输入中断控制的输入和输出方式，也成中断传送方式。当外设的输入数据预备好或接受数据的锁存器空时，自动向数据预备好或接受数据的锁存器空时，自动向CPU发出中断恳求，使发出中断恳求，使CPU中断原来执行的程序主程序，转去执行为外设效力的输入或输中断原来执行的程序主程序，转去执行为外设效力的输入或输出操作，效力终了出操作，效力终了CPU再继续执行原来的程序。再继续执行原来的程序。4、直接存储器访问方式、直接存储器访问方式DMA5、其他方式：如、其他方式：如I/O处置机方式处置机方式5.2 系

8、统总线及接口 5.2.1 5.2.1 总线概述总线概述1 1、总线的特性、总线的特性1 1多信号源多信号源 2 2被分时运用被分时运用 3 3由主设备控制由主设备控制2 2、总线的分级、总线的分级1 1片内总线片内总线 2 2系统级总线：计算机机箱内部，插卡与系统级总线：计算机机箱内部，插卡与插卡之间的衔接总线；插卡之间的衔接总线；3 3设备级总线：计算机机箱外部，设备级总线：计算机机箱外部，I/OI/O设备设备和计算机之间的衔接总线；和计算机之间的衔接总线； 5.2.2 5.2.2 系统总线规范系统总线规范1 1、PC/XTPC/XT及及ISAISA总线总线1 1总线信号总线信号2 2总线周

9、期：总线周期：CPUCPU执行一条指令的时间称为执行一条指令的时间称为指令周期。指令周期。系统的总线周去分为系统的总线周去分为CPUCPU驱动和驱动和DMACDMAC驱动驱动CPUCPU驱动的总线周期驱动的总线周期存储器读总线周期存储器读总线周期 存储器写总线周期存储器写总线周期I/OI/O读总线周期读总线周期I/OI/O写总线周期写总线周期 DMAC驱动的总线周期驱动的总线周期 DMA存储器读周期存储器读周期 DMA存储器写周期存储器写周期5.3 中断控制系统1、中断及前往、中断及前往 所谓所谓“中断是指中断是指CPU在正常执行程在正常执行程序序的过程中，由于内部的过程中，由于内部/外部事件

10、或由程序外部事件或由程序的预先安排，引起的预先安排，引起CPU暂时中断当前程序暂时中断当前程序的运转而转去执行为内部的运转而转去执行为内部/外部事件或预外部事件或预先安排的事件效力的子程序，待中断效力先安排的事件效力的子程序，待中断效力子程序执行终了后，子程序执行终了后，CPU再前往到暂停处再前往到暂停处断点继续执行原来的程序，这一过程断点继续执行原来的程序，这一过程称为中断，其表示图如图称为中断，其表示图如图5-1所示。所示。 现行程序 断点 中断服务程序 图5-1 中断过程示意图 5.3.1 中断的根本概念中断的根本概念2 2、中断系统的功能、中断系统的功能1 1发出中断恳求信号：原始信号

11、、经过管理后输往发出中断恳求信号：原始信号、经过管理后输往CPUCPU的信号的信号2 2定向中断效力程序定向中断效力程序3 3主程序的暂停及前往主程序的暂停及前往断点的维护和前往断点的维护和前往现场的维护和前往现场的维护和前往3 3、中断技术的优点、中断技术的优点1 1并行操作并行操作(CPU(CPU与外设与外设) )2 2实时处置实时处置( (测控信号测控信号) )3 3缺点处置缺点处置( (掉电维护等掉电维护等) )4 4分时操作分时操作( (多义务或多用户系统多义务或多用户系统) )4、中断源：能引起中断的设备或事件称为中断源。、中断源：能引起中断的设备或事件称为中断源。1 中断源种类中

12、断源种类设备中断硬中断设备中断硬中断指令中断软中断指令中断软中断 缺点中断形状中断缺点中断形状中断实时时钟中断定时中断实时时钟中断定时中断 CPU内部运算产生的某些错误所引起的中断内部运算产生的某些错误所引起的中断 2 中断源识别通常有两种方法：查询中断和矢量中断。中断源识别通常有两种方法：查询中断和矢量中断。查询中断查询中断 查询中断时采用软件或硬件查询技术来确定发出中断恳求的查询中断时采用软件或硬件查询技术来确定发出中断恳求的中断源。中断源。 多个中断源共用一个中断效力入口程序，进入中断效力程序多个中断源共用一个中断效力入口程序，进入中断效力程序后查询后查询方式有：方式有：软件查询：首先读

13、取中断源形状并查询检测，然后根据形状检软件查询：首先读取中断源形状并查询检测，然后根据形状检测情况作相应的中断处置。测情况作相应的中断处置。硬件查询硬件查询1：经过串行顺序链电路端口读取引起中断的最高优：经过串行顺序链电路端口读取引起中断的最高优先级中断源的编码，然后根据该编码计算出入口地址先级中断源的编码，然后根据该编码计算出入口地址转入相应的处置程序。转入相应的处置程序。硬件查询硬件查询2：中断相应信号：中断相应信号-INTA触发从串行顺序链电路中获触发从串行顺序链电路中获取终端类信号。根据类型号转入相应的处置程序。硬件取终端类信号。根据类型号转入相应的处置程序。硬件查询查询2类似矢量中断

14、类似矢量中断 l矢量中断矢量中断l 矢量中断又称向量中断，通常是由中断向量来指示中断效力矢量中断又称向量中断，通常是由中断向量来指示中断效力程序程序l的入口地址。每个中断源都预先指定一个矢量标志，要求外设在提的入口地址。每个中断源都预先指定一个矢量标志，要求外设在提出中出中l断恳求时提供该中断矢量标志。当断恳求时提供该中断矢量标志。当CPU呼应某个中断源的中断恳求呼应某个中断源的中断恳求时，时，l控制逻辑就将该中断源的矢量标志送入控制逻辑就将该中断源的矢量标志送入CPU，CPU根据矢量标志自根据矢量标志自动指动指l向相应的中断效力程序的入口地址，转入中断效力程序。向相应的中断效力程序的入口地址

15、，转入中断效力程序。l 每个中断源对应一个中断效力入口程序，每个中断源对应一个中断效力入口程序，CPU呼应中断时，经呼应中断时，经过中过中l断电路获取中断矢量或中断类型号，根据中断矢量转入该中断断电路获取中断矢量或中断类型号，根据中断矢量转入该中断源的源的l中断效力程序。中断效力程序。5、中断的分类、中断的分类 内部中断也称软件中断，是由处置器检测到异常情况或内部中断也称软件中断，是由处置器检测到异常情况或执行软件执行软件中断指令所引起的一种中断。中断指令所引起的一种中断。1内部中断内部中断除法出错中断除法出错中断(除法指令操作结果溢出除法指令操作结果溢出(除数位除数位0)，引起，引起0号中号

16、中断断)；INTO溢出中断溢出中断(当当OF=1，并且执行，并且执行INTO指令，引起指令，引起4号中号中断断)；INT n中断中断(执行执行INT n中断指令中断指令(相当于子程序调用指令相当于子程序调用指令)，引，引起的中断起的中断)；断点中断断点中断(在程序某断点插入单个字节的在程序某断点插入单个字节的INT3指令代码，当执指令代码，当执行到行到INT3，引发的，引发的3号中断类型号中断类型)；单步中断单步中断(当当TF=1时，每执行一条指令，自动转入时，每执行一条指令，自动转入1号中断类型号中断类型的效力的效力 程序程序)。 2 外部中断外部中断硬件中断硬件中断 外部中断也称硬件中断，

17、是由外部中断也称硬件中断，是由CPU的外部中断恳求信号触发的外部中断恳求信号触发的一种中断，分为不可屏蔽中断的一种中断，分为不可屏蔽中断NMI和可屏蔽中断和可屏蔽中断INTR。1非屏蔽中断恳求非屏蔽中断恳求NMI (上升沿触发上升沿触发) 非屏蔽中断恳求由不受中断允许标志位非屏蔽中断恳求由不受中断允许标志位IF的影响，中断类的影响，中断类型码为型码为2 。2可屏蔽中断可屏蔽中断INTR (高电平触发高电平触发) 假设假设CPU发现有可屏蔽中断恳求，发现有可屏蔽中断恳求，CPU将根据中断允许标志将根据中断允许标志位位IF的形状决议能否呼应。假设的形状决议能否呼应。假设IF=0，表示，表示CPU处

18、于关中断形处于关中断形状，屏蔽状，屏蔽INTR线上的中断，线上的中断，CPU不理睬该中断恳求而继续执行不理睬该中断恳求而继续执行下一条指令；假设下一条指令；假设IF=1，表示，表示CPU处于开中断形状，允许处于开中断形状，允许INTR线上的中断，线上的中断，CPU执行完现行指令后转入中断呼应周期。执行完现行指令后转入中断呼应周期。 3 3中断处置顺序中断处置顺序 中断处置顺序即按中断优先权从高到低的排队顺序对中断中断处置顺序即按中断优先权从高到低的排队顺序对中断源源进展呼应，进展呼应，80868086系统的中断处置次序如下：系统的中断处置次序如下：1 1除法错误中断、溢出中断、除法错误中断、溢

19、出中断、INT nINT n指令中断、断点中断。指令中断、断点中断。2 2非屏蔽中断非屏蔽中断NMINMI。3 3可屏蔽中断可屏蔽中断INTRINTR。4 4单步中断。单步中断。 6 6 中断向量表中断向量表 中断向量就是中断效力程序的入口地址表。把系统中的中断向量就是中断效力程序的入口地址表。把系统中的一切中断向量集中起来放到存储器的某一区域一切中断向量集中起来放到存储器的某一区域(03ffH)(03ffH)内，内，这个存放中断向量的存储区就叫中断向量表或中断矢量这个存放中断向量的存储区就叫中断向量表或中断矢量表，即每一个中断效力程序与表内的中断向量具有一一对表，即每一个中断效力程序与表内的

20、中断向量具有一一对应关系。应关系。 中断向量表分为三部分：公用中断、备用中断和用户中中断向量表分为三部分：公用中断、备用中断和用户中断。断。1 1公用中断：类型公用中断：类型0 0类型类型4 4，共有，共有5 5种类型。公用中断的种类型。公用中断的中断效力程中断效力程序的入口地址由系统担任装入，用户不能随意修正。序的入口地址由系统担任装入，用户不能随意修正。2 2备用中断：类型备用中断：类型5 5类型类型3FH3FH，这是，这是IntelIntel公司为软、硬公司为软、硬件开发保管件开发保管的中断类型，普通不允许用户改作其他用途。的中断类型，普通不允许用户改作其他用途。3 3用户中断：类型用户

21、中断：类型40H40H类型类型FFHFFH，为用户可用中断，其，为用户可用中断，其中断效力程序的入口地址由用户程序担任装入中断效力程序的入口地址由用户程序担任装入 除 法 中 断 入 口 单 步 中 断 入 口 N M I 中 断 入 口 断 点 中 断 入 口 溢 出 中 断 入 口 类 型 5 中 断 入 口 IP C S 0 0 0 0 H 0 0 0 4 H 0 0 0 8 H 0 0 0 C H 0 0 1 0 H 0 0 1 4 H 类 型 3 1 H 中 断 入 口 类 型 3 2 H 中 断 入 口 0 0 C 4 H 0 0 C 8 H 类 型 0 F F H 中 断 入 口

22、 0 3 F C H 8 0 8 6 的 中 断 向 量 表 专 用 中 断 备 用 中 断 用 户 中 断 5.3.2 可编程中断控制电路可编程中断控制电路Intel 8259A可编程外部中断控制器的功能可编程外部中断控制器的功能可对可对8个中断源实现优先级控制个中断源实现优先级控制 可扩展至对可扩展至对64个中断源实现优先级控制个中断源实现优先级控制 可编程设置不同任务方式可编程设置不同任务方式根据中断源向根据中断源向x86提供不同中断类型码提供不同中断类型码 8259A引脚及功能引脚及功能 见见P297的图的图5.19数据线数据线D7D0-8位；位；片选信号片选信号-低电平有效；低电平有

23、效；A0-地址引脚；地址引脚；读写信号读写信号-低电平有效；低电平有效；INT-中断恳求信号；中断恳求信号；IR7IR0-外部中断恳求外部中断恳求8个；个；CAS2CAS0-多片多片8259A的级联的级联18259A的内部构造的内部构造 -中断恳求存放器中断恳求存放器IRR保管从保管从IR0IR7来的中断恳求信号，某位来的中断恳求信号，某位=1表示对应的表示对应的IRi有中断恳求有中断恳求 中断效力存放器中断效力存放器ISR 保管一切正在效力的中断源，某位保管一切正在效力的中断源，某位=1表示对应的表示对应的IRi中断正在被效力中断正在被效力 中断屏蔽存放器中断屏蔽存放器IMR存放中断屏蔽字，

24、某位存放中断屏蔽字，某位=1表示对应的表示对应的IRi输入被屏蔽输入被屏蔽 中断优先权判别电路中断优先权判别电路 确定能否向确定能否向CPU发出中断恳求，中断呼应时确定发出中断恳求，中断呼应时确定ISR的哪位应置位及把相的哪位应置位及把相应中断的类型码放到数据总线上应中断的类型码放到数据总线上 2、 8259A的任务过程的任务过程8259A对中断恳求的处置过程如下：对中断恳求的处置过程如下：当某当某IRi有效时，有效时，IRR相应位置相应位置1假设有效的假设有效的IRi未被屏蔽，那么向未被屏蔽，那么向CPU发出中断恳求发出中断恳求检测到第检测到第1个个INTA#信号后，置信号后，置ISRi=1

25、，IRRi=0 检测到第检测到第2个个INTA#信号后，把信号后，把ISRi=1中最高优先级的中断类中最高优先级的中断类型码放到型码放到DB上上假设任务在假设任务在AEOI方式，在第方式，在第2个个INTA#终了时，使终了时，使ISRi复位；复位；否那么由否那么由CPU发出发出EOI命令使命令使ISRi复位复位3、 8259A的任务方式的任务方式8259A的任务方式有如下几类：的任务方式有如下几类：中断优先方式与中断嵌套中断优先方式与中断嵌套中断终了处置方式中断终了处置方式 屏蔽中断源的方式屏蔽中断源的方式中断触发方式中断触发方式级联任务方式级联任务方式1中断优先方式与中断嵌套中断优先方式与中

26、断嵌套中断优先方式中断优先方式 两类优先级控制方式：固定优先级和循环优先级两类优先级控制方式：固定优先级和循环优先级固定优先级方式固定优先级方式一切中断恳求一切中断恳求IRi的中断优先级固定不变的中断优先级固定不变优先级陈列顺序可编程改动优先级陈列顺序可编程改动加电后加电后8259A的默许方式，默许优先级顺序从高到低为的默许方式，默许优先级顺序从高到低为IR0IR7最低级IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR07654321032107654最高级最高级最低级优先级优先级IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0默许优先级默许优先级优先级可编程改动优先

27、级可编程改动1中断优先方式与中断嵌套续中断优先方式与中断嵌套续 循环优先级方式循环优先级方式 中断源轮番处于最高优先级，即自动中断优先级循环中断源轮番处于最高优先级，即自动中断优先级循环 初始优先级顺序可用编程改动初始优先级顺序可用编程改动 某中断恳求某中断恳求IRi被处置后，其优先级别自动降为最低，原来比它低一被处置后，其优先级别自动降为最低，原来比它低一级的中断上升为最高级级的中断上升为最高级 IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR07654321021076543最低级最低级最高级最高级最高级最高级最低级最低级ISR内容内容IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 I

28、R2 IR1 IR0IR4的效力终了以前的效力终了以前0101000001000000IR4的效力终了以后的效力终了以后ISRi1中断优先方式与中断嵌套续中断优先方式与中断嵌套续中断嵌套方式中断嵌套方式在中断处置过程中允许被更高优先级的事件所中断称为中断嵌套。在中断处置过程中允许被更高优先级的事件所中断称为中断嵌套。8259A有两种中断嵌套方式：有两种中断嵌套方式：普通全嵌套方式默许方式普通全嵌套方式默许方式 中断正被处置时，只需更高优先级的事件可以打断当前的中断处中断正被处置时，只需更高优先级的事件可以打断当前的中断处置过程而被效力。置过程而被效力。特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式 中断正被处置

29、时，允许同级或更高优先级的事件可以打断当前的中断正被处置时，允许同级或更高优先级的事件可以打断当前的中断处置过程而被效力。中断处置过程而被效力。注注: 特殊全嵌套仅用于多个特殊全嵌套仅用于多个8259A级连时的主级连时的主8259A，而不能用于从属，而不能用于从属8259A或单或单8259A系统。系统。D.主主8259AIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7普通嵌套方式：普通嵌套方式：从片的从片的INTINT被主片封被主片封锁，故更高级别的锁，故更高级别的IR0-IR2IR0-IR2中断也无法中断也无法得到呼应得到呼应特殊嵌套方式：特殊嵌套方式：因主片不封锁从片的因主片不封锁从片的I

30、NTINT，故级别高的，故级别高的IR0-IR0-IR2IR2中断可以得到呼应。中断可以得到呼应。( (但但IR3-IR7IR3-IR7仍被本从仍被本从片封锁片封锁) )C.假定假定IR3发生中发生中断断,并获得效力并获得效力普通嵌套方式：普通嵌套方式：IR4IR4的中断被效力的中断被效力时，这些中断将时，这些中断将被封锁。被封锁。B.特殊嵌套方式：特殊嵌套方式：IR4IR4的中断被效的中断被效力 时 ， 只 封 锁力 时 ， 只 封 锁IR5-IR7IR5-IR7。A.INTE.从从8259AINTIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7n普通全嵌套方式与特殊全嵌套方式的区别普通全嵌

31、套方式与特殊全嵌套方式的区别 去去CPU2中断终了处置方式中断终了处置方式当某一当某一IRi中断被效力时，中断被效力时，ISR中的相应位中的相应位ISRi=1。当效力终了后，。当效力终了后，那么必需清零该那么必需清零该ISRi位。使位。使ISRi=0是经过向是经过向8259A发出中断终了命发出中断终了命令令EOI命令实现的。命令实现的。三种三种EOI命令命令自动自动EOIAEOI自动自动EOI方式方式非指定非指定EOINSEOI正常正常EOI方式方式指定指定EOISEOI特殊特殊EOI方式方式AEOI：在第：在第2个个INTA#终了时，由终了时，由8259A使使ISRi自动复位；自动复位；因不

32、保管当前正在效力的中断的形状，故因不保管当前正在效力的中断的形状，故AEOI不能用于中断嵌套方不能用于中断嵌套方式式2中断终了处置方式中断终了处置方式 SEOI：由：由CPU发出一条发出一条SEOI命令，该命令，该EOI命令中指出了所命令中指出了所要复位的要复位的ISR的位号。的位号。 用于特殊屏蔽方式用于特殊屏蔽方式 NSEOI：由：由CPU发出正常发出正常EOI命令，该命令，该EOI命令使命令使ISRi=1的的位中优先级最高的那一位复位。位中优先级最高的那一位复位。 用于普通全嵌套方式用于普通全嵌套方式特殊全嵌套方式下的特殊全嵌套方式下的EOI处置处置只需当从只需当从PIC的中断全部处置的

33、中断全部处置完后，才干向主完后，才干向主PIC发发EOI命命令令IRET中断效力程序向从PIC发EOI命令读从PIC的ISR全0？向主PIC发EOI命令Y恢复现场N3屏蔽中断源的方式屏蔽中断源的方式IMR屏蔽字决议了允许或制止某位屏蔽字决议了允许或制止某位IRi所对应的中断：所对应的中断：IMi=1 制制止，止， IMi=0 允许。允许。特殊屏蔽方式：特殊屏蔽方式：提供了允许较低优先级的中断可以得到呼应的特殊手段。提供了允许较低优先级的中断可以得到呼应的特殊手段。原理：假定当前正在处置原理：假定当前正在处置IR6，先进入特殊屏蔽方式，然后设置，先进入特殊屏蔽方式，然后设置IM6=1。这时，除。

34、这时，除IR6外的一切中断恳求均能得到呼应。外的一切中断恳求均能得到呼应。特殊屏蔽方式中只能用特殊屏蔽方式中只能用SEOI命令终了中断。命令终了中断。 特殊屏蔽例：特殊屏蔽例： CLI ；IR4中断处置程序中断处置程序CLIMOV AL，68H ；OCW3：0 1 1 0 1 0 0 0OUT 0C0H，AL ；设置特殊屏蔽方式；设置特殊屏蔽方式IN AL，0C2H OR AL，10H ；屏蔽；屏蔽IR4；10H0001 0000OUT 0C2H，AL STI ；IR7恳求，呼应，前往恳求，呼应，前往 CLIIN AL，0C2H ；读出屏蔽字；读出屏蔽字AND AL，0EFH ；EFH=111

35、0 1111去除去除IMR4OUT 0C2H，ALMOV AL，48H ；OCW3：0 1 0 0 1 0 0 0OUT 0C0H，AL ；取消特殊屏蔽；取消特殊屏蔽STI ；继续；继续IR4中断效力中断效力MOV AL，20H ；OCW2：0 0 1 0 0 0 0 0 (EOI)OUT 0C0，ALIRET4中断触发方式中断触发方式边沿触发：边沿触发：IRi出现上升沿表示有中断恳求出现上升沿表示有中断恳求 电平触发：电平触发：IRi出现高电平表示有中断恳求出现高电平表示有中断恳求在第在第1个个INTA#终了前，终了前，IRi必需坚持高电平必需坚持高电平 5级联任务方式级联任务方式单片单片8

36、259A可支持可支持8个中断源；个中断源；采用多片采用多片8259A级连，可最多支持级连，可最多支持64个中断源。个中断源。n片片8259A可支持可支持7n+1个中断源；个中断源；级连时只能有一片级连时只能有一片8259A为主片，其他的均为从属片；为主片，其他的均为从属片；涉及到的涉及到的8259A引脚包括：引脚包括：CAS0-CAS2SP#/EN#IRiINT级连电路衔接方法4、 8259A的编程运用的编程运用8259A的控制命令分为：的控制命令分为：初始化命令字初始化命令字ICWICW1ICW4向向8259A写入写入ICW的过程称为初始化编程的过程称为初始化编程操作命令字操作命令字OCW

37、OCW1OCW3向向8259A写入写入OCW的过程称为操作方式编程的过程称为操作方式编程18259A内部存放器的寻址方法内部存放器的寻址方法CS# RD# WR#A0D4D3读写操作010000写写OCW2写写OCW3写写ICW1写写ICW2,ICW3,ICW4,OCW1(顺序写入顺序写入)00101x1xx00101xx读出读出IRR、ISR读出读出IMRn需求需求CS#、A0、RD#、WR#和和D4、D3的配合的配合n内部存放器的访问方法如下表：内部存放器的访问方法如下表： 28259A的初始化顺序的初始化顺序 8259的初始化流程如图的初始化流程如图留意次序不可颠倒留意次序不可颠倒 写写

38、ICW1写写ICW2级连？级连？写写ICW3需需ICW4?写写ICW4NNYY38259A的控制命令字的控制命令字初始化初始化8259A必需从必需从ICW1开场开场写写ICW1意味着重新初始化意味着重新初始化8259A写入写入ICW1后，后，8259A的形状如下：的形状如下：去除去除ISR和和IMR(全全0)；将中断优先级设成初始形状：将中断优先级设成初始形状：IR0最高，最高，IR7最低；最低；设定为普通屏蔽方式；设定为普通屏蔽方式；采用非自动中断终了方式；采用非自动中断终了方式；形状读出逻辑预置为读形状读出逻辑预置为读IRR。ICW1初始化字初始化字LTIM: 触发方式触发方式=1 高电平

39、触发高电平触发=0 上升沿触发上升沿触发SNGL: 级连控制级连控制=1 单片单片=0 级连级连IC4: ICW4控制控制=1 要写要写ICW4=0 不写不写ICW4默许默许ICW4为全为全0A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 x x x 1 LTIM x SNGL IC4ICW2中断向量码中断向量码T7T3: 中断向量码的高中断向量码的高5位位T2T0: 最低最低3位为中断源的序号位为中断源的序号IRn000111分别对应分别对应IR0IR7由由8259A根据中断源的序号自动填入根据中断源的序号自动填入 例如：例如：假设假设ICW2命令字为命令字为48H，那么，那么IR0

40、的中断向量码为的中断向量码为48H，IR7的中断向量码为的中断向量码为4FH，等等。，等等。 A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 T7 T6 T5 T4 T3 x x xICW3级连控制字级连控制字 主片的级联控制字主片的级联控制字 Si=1 对应对应IRi线上衔接了从片线上衔接了从片 A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0从片的级联控制字从片的级联控制字 ID2ID0 标识码，阐明本从片衔接到主片的哪个标识码，阐明本从片衔接到主片的哪个IR引脚上。引脚上。 000111分别对应分别对应IR0IR7。 A0 D

41、7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 ID2 ID1 ID0ICW3级连控制字续级连控制字续ICW3必需与主从片的衔接关系一致：必需与主从片的衔接关系一致：例如，主片的例如，主片的IR4与从片的与从片的INT线衔接，那么主片的线衔接，那么主片的ICW3=10H，从片的，从片的ICW3=04H。中断呼应时，主片经过级连线中断呼应时，主片经过级连线CAS2-CAS0送出被允许中断的从送出被允许中断的从片标识码，各从片用本人的片标识码，各从片用本人的ICW3与与CAS2-CAS0比较，二者一比较，二者一致的从片才可发送中断向量码。致的从片才可发送中断向量码。ICW4中断

42、终了方式字中断终了方式字 SFNM: 特殊全嵌套特殊全嵌套 1 特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式 0 普通全嵌套方式普通全嵌套方式 AEOI: 自动自动EOI 1 自动自动EOI方式方式 0 非自动非自动EOI方式方式A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 SFNMBUF M/S AEOI 1 BUF: 缓冲方式缓冲方式 M/S: 主主/从缓冲选择从缓冲选择 BUF M/S 1 1 缓冲方式缓冲方式/主主PIC 1 0 缓冲方式缓冲方式/从从PIC 0 x 非缓冲方式非缓冲方式/正常正常48259A的操作命令字的操作命令字OCW OCW用于设置用于设置8259的任务形状

43、的任务形状在初始化后写入在初始化后写入OCW的写入顺序可恣意的写入顺序可恣意写入地址要求：写入地址要求：OCW1必需写入奇地址端口必需写入奇地址端口(A0=1)OCW2，OCW3必需写入偶地址端口必需写入偶地址端口(A0=0) OCW1中断屏蔽字中断屏蔽字 Mi=1 中断恳求线中断恳求线IRi被屏蔽被屏蔽(不允许中断不允许中断) =0 允许该允许该IRi中断中断 OCW1将写入将写入IMR存放器。存放器。A0=1时读时读OCW1可读出设置的可读出设置的IMR内容。内容。 A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 M7 M6 M5 M4 M3 M2 M1 M0OCW2中断终了和优先

44、级循环中断终了和优先级循环 L2L0: 优先级编码优先级编码R: 优先级自动循环优先级自动循环SL: 指定优先级指定优先级EOI: 终了中断命令终了中断命令 A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 R SL EOI 0 0 L2 L1 L0R SL EOI0 0 1 非指定非指定EOI 命令命令(NSEOI)， 全嵌套方式全嵌套方式0 1 1 指定指定EOI 命令命令(SEOI)，全嵌，全嵌 套方式，按套方式，按L2-L0编码复位编码复位ISR 1 0 1 NSEOI 命令，优先级自动循环命令，优先级自动循环1 0 0 自动自动EOI，设置优先级自动循环，设置优先级自动循环0

45、0 0 自动自动EOI，取消优先级自动循环，取消优先级自动循环 (固定优先级固定优先级) 1 1 SEOI 命令，按命令，按L2-L0编码循环编码循环 优先级优先级(L2-L0设为最低优先级设为最低优先级)1 1 0 按按L2-L0编码循环优先级编码循环优先级(L2-L0 设为最低优先级设为最低优先级) OCW3屏蔽方式和读出控制字屏蔽方式和读出控制字 ESMM: 允许使能特殊屏蔽方式允许使能特殊屏蔽方式SMM: 特殊屏蔽方式特殊屏蔽方式ESMM SMM1 1 特殊屏蔽方式置特殊屏蔽方式置位位1 0 特殊屏蔽方式复特殊屏蔽方式复位位0 x 非特殊屏蔽方式非特殊屏蔽方式P(Polling): =

46、1 查询方式查询方式 =0 非查询方式非查询方式A0 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 ESMM SMM 0 1 P RR RISRR: 读存放器读存放器RIS: ISR/IRR选择选择RR RIS1 1 读读ISR1 0 读读IRR0 x 无效无效OCW3续续查询方式允许查询方式允许8259A不任务于中断方式，而是以查询方式任务。不任务于中断方式，而是以查询方式任务。CPU先写一个先写一个D2=1的的OCW3，再对同一地址读入，即可得到如，再对同一地址读入，即可得到如下形状字节：下形状字节： I x x x x R2 R1 R0 I=1表示有中断恳求，中断恳求号为表示有中

47、断恳求，中断恳求号为R2-R0 此查询步骤可反复执行，以呼应多个同时发生此查询步骤可反复执行，以呼应多个同时发生 的中断。的中断。 读读IRR/ISR：写入此命令后，随后再对同一地址读，即可得到：写入此命令后，随后再对同一地址读，即可得到IRR或或ISR的内容。的内容。5、8259A编程举例编程举例按以下要求初始化按以下要求初始化8259A：接口地址为接口地址为20H和和21H；中断为上升沿触发；单片中断为上升沿触发；单片8259A；不写；不写ICW4；与与IR0-IR3对应的中断向量码为对应的中断向量码为08H-0BH；IR4-IR7不运用。不运用。根据要求，各初始化参数及任务参数如下：根据

48、要求，各初始化参数及任务参数如下：ICW1 = 00010010 = 12HICW2 = 08H 中断向量码中断向量码 OCW1 = 11110000 = 0F0H 中断屏蔽字中断屏蔽字 5、8259A编程举例续编程举例续初始化程序如下：初始化程序如下：INIT8259A：MOV DX，20H；A0=0，写，写ICW1MOV AL，12H；上升沿触发，单片，不；上升沿触发，单片，不写写ICW4OUT DX，ALMOV DX，21H；A0=1，写，写ICW2，OCW1MOV AL，08H；ICW2OUT DX，ALMOV AL，0F0H ；OCW1：屏蔽：屏蔽IR4-IR7OUT DX，AL6、

49、 PC机中断程序设计机中断程序设计1主程序主程序保管原中断向量保管原中断向量设置本人的中断向量设置本人的中断向量初始化堆栈指针初始化堆栈指针设置设置8259A的中断屏蔽字其他的已由操作系统设置的中断屏蔽字其他的已由操作系统设置STI2中断效力程序中断效力程序保管所用到的存放器内容保管所用到的存放器内容中断效力程序主体中断效力程序主体恢复进入时保管的存放器内容恢复进入时保管的存放器内容发发EOI命令必要时可提早命令必要时可提早STI必要时可提早必要时可提早IRET中断程序举例中断程序举例PC机中主机中主8259A的的I/O地址为地址为20H和和21H，中断向量码为，中断向量码为08H；中断恳求从

50、中断恳求从IR6引入，故中断类型号为引入，故中断类型号为0EH；主程序如下：主程序如下：；保管原来的中断向量；保管原来的中断向量movah，35hmoval，0eh；中断类型码；中断类型码int21h；取原中断向量在；取原中断向量在es:bx中中movsave_ip，bx；保管原来的中断向量；保管原来的中断向量movsave_cs，es;设置本人的中断向量设置本人的中断向量pushdsmovdx，offset my_intmovax，seg my_intmovds，ax；DS:DX的内容为的内容为my_int的首地址的首地址movah，25hmoval，0ehint21h ；设置本人的中断向量

51、；设置本人的中断向量popds;初始化堆栈指针初始化堆栈指针movsp，my_stack_top ;设置设置8259A的中断屏蔽字的中断屏蔽字inal，21handal，10111111b；开放；开放IR6中断中断out21h，alsti 子程序如下：子程序如下：my_int proc farpusha popamov al，20h；EOI命命令，令，00100000B out 20h，al；写；写OCW2stiiretmy_int endp5.4 计数/定时接口5.4.1 根本概念计数定时接口电路需求讨论的问题：1、计数容量 2、计数频率3、计数过程4、输出信号2、定时功能的实现方法、定时功

52、能的实现方法:1软件延时软件延时利用微处置器执行一个延时程序段实现利用微处置器执行一个延时程序段实现不用硬件，但占用不用硬件，但占用CPU时间、定时精度不高，随系统时钟频率改时间、定时精度不高，随系统时钟频率改动动2不可编程的硬件定时不可编程的硬件定时采用分频器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间采用分频器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间定时电路简单、定时时间可以在一定范围改动定时电路简单、定时时间可以在一定范围改动3可编程的硬件定时可编程的硬件定时软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵敏的定时软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵敏的定时电路电路具有多种任务方式、可以

53、输出多种控制信号具有多种任务方式、可以输出多种控制信号5.4.2 计数/定时器 82531、 8253的构造和任务原理 1 8253 图 2-1 8253 的 引 脚 图 GATE1 GATE2 OUT2 (M SB ) D0 OUT1 GND C S W R 2 3 4 OUT0 5 6 7 8 9 10 11 23 22 21 20 19 18 17 16 15 VCC D7 24 12 14 13 D6 D5 D4 D3 D2 D1 GATE0 R D A1 C LK1 C LK2 A0 C LK0 1D0-D7：计算机总线；：计算机总线； ：计算机写命令：计算机写命令OUT有效；有效；

54、 ：计算机读命令：计算机读命令IN有效；有效； ：由地址总线高位比如：由地址总线高位比如A2-A9经过译码器和与非门等组合而成经过译码器和与非门等组合而成WR_RD_CS_CS* A1 A0I/O地址地址读操作读操作RD*写操作写操作WR*0 0 00 0 10 1 00 1 140H41H42H43H读计数器读计数器0读计数器读计数器1读计数器读计数器2无操作无操作写计数器写计数器0写计数器写计数器1写计数器写计数器2写控制字写控制字2A0，A1：分别对应：分别对应3个计数器和控制字存放器；个计数器和控制字存放器；3三个独立的十六位计数器：三个独立的十六位计数器：CPU可对其进展任务方式设定

55、、计数次可对其进展任务方式设定、计数次数的预置。每当对数的预置。每当对CLK口的计数终了时，口的计数终了时，OUT口会有一个终了标志。口会有一个终了标志。GATE门控信号，用于控制计数的进展。门控信号，用于控制计数的进展。4计数启动：计数启动：8253计数器的计数过程，可以直接用程序来启动，也可以设计数器的计数过程，可以直接用程序来启动，也可以设置成接在置成接在GATE口外部电路的信号启动，分别称为软件启动和硬件启动。口外部电路的信号启动，分别称为软件启动和硬件启动。预置存放器预置存放器OUT减减1计数器计数器输出锁存器输出锁存器GATECLK计数器的计数器的3个引脚阐明：个引脚阐明： CLK

56、时钟输入信号时钟输入信号在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号下降沿，计数器的计在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号下降沿，计数器的计数值减数值减1 GATE门控输入信号门控输入信号控制计数器任务，可分成电平控制和上升沿控制两种类型控制计数器任务，可分成电平控制和上升沿控制两种类型 OUT计数器输出信号计数器输出信号当一次计数过程终了计数值减为当一次计数过程终了计数值减为0，OUT引脚上将产生一个输出信引脚上将产生一个输出信号号q计数初值存于预置存放器；计数初值存于预置存放器；q在计数过程中，减法计数器的值不断递减，在计数过程中，减法计数器的值不断递减，q而预置存放器中的预置不变。而预置

57、存放器中的预置不变。q输出锁存器用于写入锁存命令时，锁定当前计数值输出锁存器用于写入锁存命令时，锁定当前计数值2、 8253的的编程1写方式控制字 计数器计数器读写格式读写格式工作方式工作方式数制数制D7D6D5D4D3D2D1D00 二进制二进制1 十进制十进制00 计数器计数器001 计数器计数器110 计数器计数器211 非法非法00 计数器锁存命计数器锁存命令令 01 只读写低字节只读写低字节10 只读写高字节只读写高字节11 先读写低字节先读写低字节 后读写高字节后读写高字节000 方式方式0001 方式方式1010 方式方式2011 方式方式3100 方式方式4101 方式方式5控

58、制字写入控制字控制字写入控制字I/O地址地址A1A0113、 8253的任务方式的任务方式 1方式方式0：计数终了中断：计数终了中断GATEOUTCLK 031244方式方式0WR设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计计数数结结束束GATE=1 允许计数；允许计数；GATE=0/下降沿下降沿 制止计数制止计数CPU 写计数器操作写计数器操作 写低字节后终止上次计数，写低字节后终止上次计数， 写高字节后开场新的计数写高字节后开场新的计数2方式方式1：可编程单稳脉冲：可编程单稳脉冲设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值硬硬件件启

59、启动动计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计计数数结结束束GATEOUTCLK 031244方式方式1WR GATE=正跳变 1.启动计数 2. 下个脉冲后OUT=03方式方式2：频率发生器分频器：频率发生器分频器03124GATEOUTCLK 4方式方式2031240312403124WRGATE=1 允许计数允许计数; GATE= 0/下降沿下降沿 制止计数制止计数, OUT=1; GATE=正跳变，正跳变， 启动计数启动计数4方式方式3：方波发生器：方波发生器03124GATEOUTCLK 4方式方式3031240312403124WRGATE=1 允许计数允许计数; GAT

60、E= 0/下降沿下降沿 制止计数制止计数, OUT=1; GATE=正跳变，正跳变， 启动计数启动计数5方式方式4：软件触发选通讯号：软件触发选通讯号GATEOUTCLK031244方式方式4223331 0WRGATE=1 允许计数；允许计数；GATE=0 制止计数制止计数6方式方式5：硬件触发选通讯号：硬件触发选通讯号GATEOUTCLK031244方式方式52233311 0WR GATE=正跳变 启动计数各种任务方式的输出波形各种任务方式的输出波形方式方式 0方式方式 1方式方式 2方式方式 3方式方式 4方式方式 50N0N0N0/N110NN/2 N/2 0/N0N0 1N0 1N