很好的微机原理与接口课件07

1、l7.1 I/O接口概述l7.2 CPU与外设之间数据传送的方式l 7.3 中断技术l7.4 8086/8088的中断系统l7.5 8295A可编程中断控制器l7.1.1 I/O接口的一般结构l7.1.2 一般I/O接口的基本功能l7.1.3 一般I/O接口的操作过程返回 一个简单的外设结构框图见P157图7.1。l通过一个外设接口与外设之间交换的信息主要有三类，分别为： 数据信息；状态信息；控制信息。 以上三种信息应当分别传送。 返回l 一般I/O接口应举有一下基本功能： 地址译码； 数据缓冲及锁存； 信息转换； 对CPU的命令进行译码并提供状态信息； 地址译码定时和控制。返回l 一般I/O

2、接口的操作过程为： 输入操作：CPU将指定外设的端口地址置于地址 总线，以选定一个端口； CPU等待数据总线上出现有效的数据； CPU从数据总线上取数据，并放入累 加器。 输出操作：CPU将指定外设的端口地址置于地址 总线，以选定一个端口； CPU将要输出的数据放在数据总线上； CPU等待数据传送完毕的回答信号。 返回 在计算机的操作过程中，最基本和最大量的操作就是数据传递。且主要是在CPU、存储I/O接口之间进行。通常采用以下三种I/O传送方式：l7.2.1 程序控制传送方式l7.2.2 中断传送方式l7.2.3 DMA（直接存储器存取）传送方式返回l程序控制传送方式是指CPU与外设之间的数

3、据交换在程序控制的方式下进行。又可以分为： 无条件传送 (同步传送）：是最简单的传送方式， 主要用于外设工作时间为已知的场合。 有条件传送（查询传递）：又称为“异步传送方式”。 当CPU与外设工作不同步时，采用此方式。注意采 用此方式传送前，CPU必须先对外设进行状态检测。返回l中断传送方式的特点是允许CPU和I/O设备并行工作。l仅当I/O设备数据准备就绪后才向CPU发出中断请求信号。lCPU将暂停执行主程序，而转去执行为外设服务的中断服务程序。l处理完毕后，在返回到被中断了的主程序继续执行。返回lDMA传送方式是一种不需要CPU干预也不需要软件接入的高速传递方式。l在DMA传送方式中，对数

4、据的传送过程进行控制的是DMAC（ DMA控制器）。l在微机中实现DMA功能的是8237A芯片，是一种高性能的可编程DMA控制器。返回 中断技术源于输入输出，是计算机内部管理的一个重要手段。l7.3.1 中断概述l7.3.2 中断处理过程l7.3.3 中断优先权返回l中断技术是计算机应用中的一项重要技术，是计算机内部管理的一个重要手段。 中断的基本概念 中断的分类返回l中断： 指CPU暂停正在运行的程序而转去执行断服务 程序。当处理结束后，返回到主程序被中断处继 续执行。 中断源：指引起中断的事件或发出中断请求的来源。 通常有外部设备、实时时钟、故障源、数据通道 中断以及程序自愿中断。 中断系

5、统：指为实现中断功能而设置的各种硬件和 软件。其中包括中断逻辑控制和管理中断的相应 指令。返回l按中断处理方式分：可分为程序中断和简单中 断。l按中断产生的方式分：可分为自愿中断和强迫 断。l按引起中断发生的位置分：可分为内部中断和 外部中断。返回 中断处理过程是硬件和软件编程相合的过程。有些通过硬件实现，有些则需通过编程实现。各种微型机的中断系统是不相同的，但实现中断的过程都一样。一个完整的中断处理过程包括：l中断请求l中断响应l中断处理l中断返回返回l当外设需要CPU为其服务时，应向CPU发出“中断请求”信号。发出中断请求信号必须满足以下条件： 外设已处于“就绪”状态； 外设通过接口电路在

6、CPU的中断请求 输入引脚上输入一个请求信号； 该中断源未被屏蔽。返回lCPU每次只能响应一个中断源的请求。l响应的中断是根据中断优先权级别的高低来决定的。lCPU响应外部中断请求的条件为： 现行指令周期内无总线请求； 中断允许标志IF=1； 现行指令执行完毕。返回l中断处理要完成的操作如下： 关中断； 保存断点； 形成中断入口地址； 执行中断服务程序； 恢复现场。返回l在中断返回前，要用指令开中断，以便CPU再次响应中断。l执行返回指令IRET。lIRET指令具有弹出断点地址送CS和IP以及恢复标志寄存器内容的功能。返回l当系统中有多个中断源时，需要考虑优先权问题。确定中断源的优先权一般采用

7、以下方法： 软件查询优先方式：是最简单的中断优先处理方式，接口电路见P172图5.9。 硬件优先权排队电路。返回l简单硬件方式：链式优先权排队电路（菊花链法），逻辑框图见P173图7.10。l专用硬件方式：可编程中断控制器，是当前微机系统中解决中断优先权管理的常用办法。具体内容见本章第五节。返回l7.4.1 8086的中断结构l7.4.2 内部中断软中断l7.4.3 外部中断硬中断l7.4.4 各类中断的优先权及中断响应的处理流程返回l8086系统中，中断优先权的排队次序由高到低依次为： 除法出错； INT n； INT O； NMI； INTR； 单步中断。l内部中断优先级最高。返回l1.

8、中断源的分类 中断源可以分为软件中断和硬件中断。 硬件中断由外部硬件产生，也称为外部中断。 软件中断由CPU根据软件的某些指令或软件对标志寄存器某个标志位的设置产生，也称为内部中断。l2. 中断向量表 中断服务程序的入口地址被称为中断向量。 存放的一段内存空间被称为中断向量表。返回 在8086系统中，通过执行中断指令或由CPU本身启动的中断称为内部中断，也称软中断。l内部中断的类型l内部中断的处理过程返回l1. 0型中断除法出错中断，中断类型号00H。l2. 1型中断单步中断，中断类型号01H。l3. 3型中断断点中断，中断类型号03H。l4. 4型中断溢出中断，中断类型号04H。l5. IN

9、T n指令中断内部软件中断，中断类型由指令中的n（中断类型码）指定。返回l1. 将类型码4作为向量表指针；l2. 将CPU标志寄存器入栈；l3. 清除IF和TF标志；屏蔽新的INTR中断和单步 中断；l4. 保存断点；l5. 从中断向量表中取中断服务程序的入口地址 分别送IP和CS中；l6. 按新地址执行中断服务程序。返回 外部中断是由外部硬件中断源引起的中断，也称为硬件中断。l1. 外部中断的响应及中断响应周期时序：见P177图7.13。l2. 外部中断的处理过程：与软中断的处理过程相同。l注：8086CPU为外设提供两条中断信号线： NMI非屏蔽中断线，可引入非屏蔽中断。 INTR可屏蔽中

10、断线，可引入可屏蔽中断。返回 8295A是一个可编程的中断控制器，用于管理可屏蔽中断的中断请求。l7.5.1 8295A的结构、功能及工作原理l7.5.2 8295A的工作方式l7.5.3 8295A的编程l7.5.4 由8295A组成的主从式中断系统l7.5.5 8295A的级连使用实例返回l1. 8295A的结构： 内部结构：见P179图7.15。 引脚：见P180图7.16。l2. 8295A的功能： 8295A具有8级优先权控制，通过级联可扩展至64级。 每级中断都可屏蔽或允许； 在中断响应周期，可提供相应的中断向量号； 工作方式可通过编程进行选择。l3. 工作过程：返回 8295A具

11、有非常灵活的中断管理方式，可满足用户各种不同的要求。l中断嵌套方式l中断优先级循环方式l中断屏蔽方式l中断结束方式返回l全嵌套方式：8259A最常用和最基本的 一种工作方式l特殊全嵌套方式：当8259A工作在级联 情况下时，需要特殊的全 嵌套方式，一般用在级联 系统中的主片。返回l自动循环方式：适用于系统中多个中断 源的优先级相等的情况。l特殊循环方式：用于中断源的优先权需 要任意改变的情况。返回l普通屏蔽方式：用OCW1将IMR寄存器的 某一位或几位置1，可将响应 的中断请求屏蔽掉。l特殊屏蔽方式：可使优先级低的中断也 能得到响应。返回l自动中断结束方式：用于不要求中断嵌套的情 况。l非自动

12、中断结束方式：用于全嵌套工作方式。l特殊中断结束方式：工作在特殊嵌套工作方式 时无法确定当前正在处的 是哪一级中断，此时须采 用此种结束方式。返回 8295A的编程分为两部分。l1. 初始化编程： 由CPU向8259A送24个字节的初始化命令字(ICW1ICW4)，要求一次写入，顺序不可颠倒。l2. 工作方式编程： 由CPU向8259A送3个字节的工作命令字(OCW1OCW3)，可在ICW后的任何时间写入。返回lICW1基本方式初始化命令字lICW2中断类型码初始化命令字lICW3主片/从片初始化命令字lICW4方式控制初始化命令字l注：系统中的每片8259A都要进行初始化，且ICW1ICW4 写入的次序固定不变。l对每片8259A， ICW1 和ICW2必须设置，其他则根据需要设置。lICW1 写入偶地址端口， 其他写入奇地址端口。返回l8259A有3个工作命令字，它们都需在初始化后在应用程序中进行设置。编程时在次序上没有严格要求，且可根据需要多次进行设置。lOCW1中断屏蔽操作