微型计算机技术及应用：第7章 中断控制器、DMA控制器和计数器定时器

1、第7章 中断控制器、DMA控制器和计数器/定时器 本章重点 中断控制器8259A的编程结构和工作原理 8259A的工作方式 8259A的初始化命令字、操作命令字及其使用 8259A的初始化流程和初始化编程 主从式8259A中断系统的连接和工作原理 DMA控制器8237A的编程结构和工作原理 8237A的工作模式 8237A的模式寄存器、控制寄存器和状态寄存器的格式本章重点 8237A的编程 计数器/定时器8253的编程结构和工作原理 8253控制寄存器的格式和编程 8253的6种工作模式及其使用 多功能接口芯片82380的功能结构以及和CPU的连接 82380的DMA控制器、中断控制器和计数器

2、/定时器 教学建议 以8259、8237A和8253的使用方法为目标本章用8学时，其中：8259A 4学时8237A 2学时8253 3学时82380 1学时 7.1 中断控制器8259A 8259A的工作特点： 能管理8级中断 可编程 只需一组5V电源 7.1.1 8259A的引脚信号、编程结构和工作原理1. 8259A的外部引脚信号： D7D0 CS# INT A0 INTA# IR7IR0 RD# CAS2CAS0 WR# SP#/EN# 2 . 8259A的编程结构和工作原理 编程结构（1）上半部分：处理部件中断请求寄存器IRR中断优先级裁决器PR当前中断服务寄存器ISR（2）下半部分

3、：7个寄存器 ICW1ICW4 OCW1OCW37.1.2 8259A的工作方式 1. 设置优先级的方式 (1) 全嵌套方式 (2) 特殊全嵌套方式 (3) 优先级自动循环方式 (4) 优先级特殊循环方式 2 . 屏蔽中断源的方式 (1) 普通屏蔽方式 (2) 特殊屏蔽方式 3. 结束中断处理的方式 (1) 中断自动结束方式 (2) 一般的中断结束方式 (3) 特殊的中断结束方式 4 . 连接系统总线的方式 (1) 缓冲方式 (2) 非缓冲方式 5 . 引入中断请求的方式 (1) 边沿触发方式 (2) 电平触发方式 (3) 中断查询方式 中断查询方式的特点：不向CPU发中断请求信号CPU内部的

4、中断允许触发器复位CPU要使用软件查询来确认中断源7.1.3 8259A的初始化命令字和操作命令字 1. 8259A的初始化命令字(1) ICW1的格式和含义 (2) ICW2的格式和含义ICW2和中断类型码之间的关系 ICW2是任选的； ICW2高5位影响中断类型码，而中断类型码的低3位由IR0IR7决定(3) ICW3的格式和含义 如是主片,格式如下： 如是从片，则ICW3的格式如下： (4) ICW4的格式和含义 2. 初始化流程 对初始化流程的几点说明 ICW1写入偶端口，ICW2ICW4写入奇端口 ICW1ICW4的设置次序固定 ICW1和ICW2须设置，ICW3和ICW4非必须 在

5、级联时，主片和从片各设置ICW3对8259A设置初始化命令字的例子 MOV AL,13HOUT 80H,AL;设置ICW1MOV AL，18HOUT 81H，AL;设置ICW2MOV AL,0DHOUT 81H，AL;设置ICW4 3 . 8259A的操作命令字 (1) OCW1的格式和含义 ：中断屏蔽操作命令字(2) OCW2的格式和含义 OCW2的功能（1）设置优先级循环方式（2）组成两类中断结束命令：一般的中断结束命令特殊的中断结束命令(3) OCW3的格式和功能 功能：（1）设置和撤销特殊屏蔽方式（2）设置中断查询方式（3）设置对内部寄存器的读出命令 7.1.4 8259A使用举例 1

6、. 关于中断全嵌套方式的例子 2. 关于如何使用中断结束命令的例子 两个重要结论： 中断处理程序执行STI指令才允许嵌套 中断处理程序如执行STI指令，并清除对应的ISn位，则未必符合优先级规则 3. 关于特殊屏蔽方式的例子 CLI ；关中断MOV AL,68HOUT 80H，AL；用OCW3设置特殊屏蔽方式IN AL，81H；读取系统原来的屏蔽字OR AL,10H；IR4对应的屏蔽位置1OUT 81H，AL；将新的屏蔽字送8259ASTI；开中断CLI；关中断，以便设置命令IN AL，81H；读取屏蔽字 AND AL，0EFH ；清除IR4对应的屏蔽位OUT 81H，AL ；恢复系统原来的屏

7、蔽字MOV AL，48HOUT 80H，AL ；用OCW3撤销特殊屏蔽方式STI ；开中断MOV AL，20HOUT 80H，AL ；中断结束命令IRET ；返回主程序 7.1.5 多片8259A组成的主从式中断系统 7.2 DMA控制器8237A 7.2.1 DMA控制器的一般结构和概要 DMA控制器的初始化 传送缓冲区的起始地址或结束地址 设置传输的字节数或字数 7.2.2 DMA控制器8237A的原理 1. 8237A的编程结构和外部连接 (1) 编程结构 4个通道分别包含： 16位的地址寄存器16位的字节计数器8位的模式寄存器 4个通道公用控制寄存器和状态寄存器 (2) 对外连接信号

8、CLK时钟 CS#片选RESET复位READY准备就绪ADSTB地址选通AEN地址允许MEMR#存储器读MEMW#存储器写IOR# 输入输出设备读 IOW#输入输出设备写 EOP#DMA传输过程结束 DREQ通道DMA请求输入 DACK DMA控制器送给I/O接口的回答 HRQ 总线请求 HLDA总线响应 A3A0地址 A7A4地址 DB7DB0双向数据 (3) 8237A工作时各信号的配合 作为从模块工作时 作为主模块工作时 2. 8237A的工作模式和模式寄存器的格式 工作模式： 单字节传输模式 块传输模式 请求传输模式 级联传输模式 模式寄存器的格式 3. 控制寄存器的格式和有关问题 (

9、1) 内存到内存的传输 (2) 8237A的启动和停止 (3) 状态及时序类型(4) 关于扩展写信号功能 (5) 优先级问题的解决 (6) DREQ信号和DACK信号的极性 8237A的典型时序 4. 状态寄存器的格式 5. 请求标志和屏蔽标志的设置 DMA请求寄存器的格式 :屏蔽寄存器的格式 8237A综合屏蔽命令的格式 6 . 复位命令和清除先/后触发器命令 7. 8237A各寄存器对应的端口地址 7.3 计数器/定时器8253 7.3.1 概述 定时信号的获得：（1）软件方法使用延迟子程序 （2）硬件方法使用计数器/定时器 7.3.2 可编程计数器/定时器的工作原理 计数器/定时器的用处

10、： 作为中断信号 输出精确的定时信号 作为波特率发生器 实现延迟计数器/定时器的基本原理图 计数器/定时器可以有下面几种工作模式： 计数结束产生中断可重复触发的单稳态触发器分频器方波发生器选通信号发生器7.3.3 可编程计数器/定时器8253 1. 8253的结构和工作原理 (1) 编程结构 3个计数器，每个计数器内部有：8位的控制寄存器16位的计数初值寄存器计数执行部件输出锁存器8253的编程结构 (2) 8253的工作原理 计数器0，计数器1，计数器2 数据总线缓冲器 功能：往计数器设置初值从计数器读取计数值往控制寄存器设置控制字 读写逻辑电路 A1、A0对计数器和控制寄存器寻址 RD#读

11、信号 WR#写信号 CS#片选信号 控制寄存器2. 8253控制寄存器的格式 3. 8253的编程命令 编程原则： 设置初值前必须先写控制字 初值设置要符合控制字中的格式规定编程命令有两类： 读出命令 写入命令 设置控制字命令 设置初始值命令 锁存命令 4. 8253的工作模式 8253的基本规则： 控制字写入时，进入初始状态 初值写入后，要经过上升沿和一个下降沿， 才开始计数 在CLK的上升沿被采样 在CLK下降沿，计数器作减1计数模式0计数结束产生中断模式0的特点：当计数到达0时，输出端OUT为高电平 模式0的时序图：(2) 模式1 可重复触发的单稳态触发器模式1的特点：门控上升沿作为触发

12、信号 是单稳态方式 宽度主要决定于计数值 模式1的时序图：(3) 模式2分频器模式2特点：是N分频的计数器 正脉冲为N-1个时钟脉冲宽度 负脉冲为1个时钟脉冲宽度 模式2的时序图 ：(4) 模式3方波发生器模式3特点：和模式2类似，但输出为方波或基本对称的矩形波 模式3的时序图 ： (5) 模式4软件触发的选通信号发生器模式4特点：当计数到0时，输出变为低电平，并持续一个时钟周期变为高电平。 模式4的时序图 ： (6) 模式5硬件触发的选通信号发生器模式5特点：用门控上升沿触发即硬件触发计数到0时，输出端一个宽度为1个时钟周期的负脉冲，然后又自动变为高电平。模式5的时序图 ： 两个注意点： 时

13、钟周期和输出周期的区别 输出波形在时钟下降沿产生电平变化7.3.4 8253应用举例 图 8253作为定时器的例子 系统的初始化程序段 ：MOVAL，14HOUT76H，AL；将计数器0设置为模式2MOVAL，LCNTOUT70H，AL；对计数器0设置计数初 始值L(二进制)MOVAL，73HOUT76H，AL；将计数器1设置为模式1MOVAX，MCNT OUT72H，ALMOVAL，AHOUT72H，AL ；对计数器1设置初始值MMOVAL，96HOUT76H，AL ；将计数器2设置为模式3MOVAL，NCNTOUT74H，AL ；对计数器2设置初始值N7.4 32位微机系统中的多功能接口芯片82380 多功能接口芯片的共同特点： 高集成度和多功能 兼容性好 7.4.1 多功能接口芯片82380的组成和信号 82380内