8 中断及8259.ppt

1、1,8 中断和中断控制器8259A,8.1 中断 8.2.1 8259A的内部结构 8.2.2 8259A的工作方式 8.2.3 8259A的初始化命令字和操作命令字 8.3 8259A使用举例,2,8.1 中断,1 8086/8088的中断分类（P254） 硬件中断 （非屏蔽中断和可屏蔽中断） 软件中断（中断指令和内部中断）,8086的中断系统采用中断向量机制 能够处理256个中断 用中断类型号0255区别,3,非屏蔽中断,通过非屏蔽中断请求信号引脚（NMI）向微处理器提出的中断请求，微处理器无法禁止，将在当前指令执行结束予以响应，这个中断被称为非屏蔽中断 8086的非屏蔽中断的类型号为2

2、非屏蔽中断主要用于处理系统的意外或故障。,4,可屏蔽中断,外部通过可屏蔽中断请求信号引脚（INTR）向微处理器提出的中断，微处理器在允许可屏蔽中断（IF=1）的条件下，在当前指令执行结束予以响应，同时输出可屏蔽中断响应信号（INTA#），这个中断就是可屏蔽中断 8086通常需要配合中断控制器8259A共同处理可屏蔽中断，中断类型号由8259A发出 可屏蔽中断主要用于主机与外设交换数据,IF控制可屏蔽中断的响应,5,指令中断,在执行中断调用指令INT n时产生的一个类型号为n（0 255）的内部中断，称为指令中断,6,除法错中断,在执行除法指令时，若除数为0或商超过了寄存器所能表达的范围，则产生

3、一个类型号为0的内部中断，称为除法错中断 例如：,mov bl,0 div bl；除数BL0，产生除法错中断,mov ax,200h mov bl,1 div bl；商200H，不能用AL表达 ；产生除法错中断,7,单步中断,若单步中断标志TF为1，则在每条指令执行结束后产生一个类型号为1的内部中断，称为单步中断,8,其中类型号为3的内部中断，常用于程序调试，被称为断点中断,断点中断(INT 3),9,溢出中断（有符号数加减运算）,在执行溢出中断指令INTO时，若溢出标志OF为1，则产生一个类型号为4的内部中断，被称为溢出中断,10,8086/8088的中断分类 ：,除法错中断,11,2 中断

4、向量和中断向量表(P256),中断向量：中断服务子程序的入口地址（首地址） 入口地址含有段地址CS和偏移地址IP（32位） 每个中断向量的低字是偏移地址IP、高字是段地址CS，需占用4个字节 8086微处理器从物理地址00000H开始，依次安排各个中断向量，类型号也从0开始 256个中断占用1KB区域，就形成中断向量表,类型号为N的中断向量的 物理地址N4,12,除法错中断,13,例：中断类型号为10的中断处理子程序存放在1234H：5678H开始的内存区域中，求中断向量地址及其每个单元中所存放的数值。,1044028H 求得中断向量物理地址是00028H0002BH 按8086存储原则，从0

5、0028H0002BH的每个单元中分别存放78H、56H、34H、12H,14,可屏蔽中断的响应过程 ：（CPU自动执行） 读取中断类型码 将标志寄存器FR的值推入堆栈（IF=?） 把标志寄存器的IF和TF清零 将断点地址保护到堆栈中。（CS:IP） 寻找中断向量，转入中断服务程序,3 硬件中断的响应和时序(P258),15,8086的中断响应时序 ：,16,中断响应用2个总线周期,第1个总线周期，通知外设，CPU准备响应中断； 第2个总线周期，外设(8259A)发送中断类型码,17, 保护现场（PUSH） 开放中断（原因） 中断处理的具体内容 恢复现场（POP） 中断返回指令（ ? ）,IR

6、ET,4 中断服务子程序(261),18,8.2.1 8259A的内部结构(P262),19,1.数据总线缓冲器,D0D7接数据总线低8位(AD0AD7) 接收命令字（8位） 输出中断类型码（8位）、查询字（8位）和相关寄存器的状态（8位）,20,3. 级联缓冲/比较器,CAS2CAS0用于指出8个从片的地址； SP#/EN#可用于输入/输出，输入（SP#）决定主（1）/从片（0），输出（EN#）控制总线驱动器74LS245（缓冲器）工作。,21,4. 中断请求寄存器IRR 8位寄存器，可锁存由外部输入的中断请求信号IR7IR0 5. 中断服务寄存器ISR 8位寄存器，用来记录正在处理中的中断

7、请求,22,6. 中断屏蔽寄存器IMR 8位寄存器，用来存放对各级中断请求的屏蔽信息。 7. 优先权判别器PR 多个中断同时产生，判断优先响应哪个 出现多重中断，判断是否打断当前中断操作,23,8. 控制部件,输出中断请求信号INT接CPU的INTR INTA#接收来自CPU的中断应答信号，应为2个负脉冲才有效；,24,CPU中断响应之后8259的动作：,1）第一个负脉冲：IRR锁存失效，ISR相应位置1，IRR相应位清0； 2）第二个负脉冲：送出中断类型码；若是中断自动结束方式（AEOI），则ISR相应位清0。,25,8.2.2 8259A的工作方式(P264),1. 设置优先级的方式(4)

8、 2. 结束中断处理的方式(3) 3 . 引入中断请求的方式(2),26,1. 设置优先级的方式,（1）全嵌套方式：（默认方式） 0级最高，只进行高级中断嵌套（最多实现8级中断嵌套）。PR比较ISR与IRR中优先级高低决定是否中断嵌套。,27,（2）特殊全嵌套方式：（级联系统）,0级最高，但同级中断也会响应、嵌套。级联系统中的主片必须使用该方式，保证来自同一从片但不同优先级的中断请求能被响应。,主8259A,INT,INTR,从8259A,INT,IR2,IR0,IR7,28,（3）普通循环方式：（优先级相同的系统） 设备中断请求被响应并执行中断服务程序后，其优先级自动降为最低，原先低一级中断

9、成为最高优先级。但该方式开始总是IR0优先级最高。,29,普通循环方式举例,30,（4）特殊循环方式：（优先级相同的系统） 与普通循环方式唯一不同是一开始的最低优先级由程序确定（最高也就确定），而非IR0。,31,特殊循环方式举例,32,2. 结束中断处理的方式,必要性：中断服务程序结束后，要使相应ISn清0，否则，低级或同级的中断再就不可能被响应，导致中断系统功能异常。 区别：就是使ISn清零的方法不同。,33,（1）中断自动结束（AEOI）方式：（适用于只有1片8259且中断不嵌套） ICW4中的AEOI位设置，CPU响应中断即自动清0相应的ISn，在INTA#的第二个负脉冲时完成。,34

10、,（2）一般中断结束(EOI)方式：（适用于全嵌套方式，即知道优先级的情况下） CPU发一般中断结束命令（OCW2中EOI为1，SL为0），使8259当前ISR中最高的非零IS位复位,35,（3）特殊中断结束(E0I)方式：（主要适用于循环方式，即不知道当前中断服务优先级的情况下） CPU发特殊中断结束命令（OCW2中EOI为1，SL为1），使8259当前ISR中由OCW2的L2、L1、L0位指出的IS位复位,36,3 . 引入中断请求的方式,（1）边沿触发方式： 上升沿有效 （2）电平触发方式： 高电平有效,注意：必须及时撤除中断请求，否则可能反复响应同一中断。,37,8.2.3 8259A

11、初始化命令字和操作命令字(P266),初始化编程 8259A开始工作前，必须进行初始化编程 给8259A写入初始化命令字ICW,38,中断操作编程,在8259A工作期间 可以写入操作命令字OCW将选定的操作传送给8259A，使之按新的要求工作 还可以读取8259A的信息，以便了解他的工作状态,39,1. 初始化命令字ICW,初始化命令字ICW最多有4个 8259A在开始工作前必须写入 必须按照ICW1ICW4顺序写入 ICW1和ICW2是必须送的 ICW3和ICW4由工作方式决定,40,ICW1（芯片控制初始化命令字）,表示可以任意 为1为0都可以（建议为0）,1只能为1，作为标志（与OCW2

12、和OCW3区分）,中断触发方式： LTIM1，电平触发方式 LTIM0，边沿触发方式,规定单片或级连方式： SNGL1，单片方式 SNGL0，级连方式,是否写入ICW4 IC41，要写入ICW4 IC40，不写入ICW4，即ICW4规定的位全为0,偶地址,41,ICW2（中断类型码初始化命令字）,设置中断类型号 T7T3为中断类型码的高5位 低3位由8259A自动确定： IR0为000、IR1为001、IR7为111,奇地址,42,说明：,IRi的中断类型码 = ICW2的高5位（低三位为0）+i（由IR0IR7） 例：如果ICW2设为19H，则IR3的中断类型码（4为中断向量地址）为,18H

13、（取高五位）+03H=1BH。,43,ICW3（主/从片初始化命令字）,主片8259A：IRi1对应IRi引脚接有从片；否则IRi引脚没有接从片 从片8259A：ID0ID2编码说明从片INT引脚接到主片哪个IR引脚,奇地址,44,ICW4（方式控制初始化命令字）,嵌套方式： 特殊全嵌套方式（SFNM1） 普通全嵌套方式（SFNM0）,数据线的缓冲方式： 缓冲方式（BUF1） 非缓冲方式（BUF0）,主片/从片选择： 主片（M/S=1） 从片（M/S=0）,中断结束方式： 自动中断结束（AEOI1） 非自动中断结束（AEOI0）,微处理器类型： 16位8086（PM1） 8位8080/8085

14、（PM0）,奇地址,45,BUF、M/S和SP#/EN#定义,46,2. 初始化流程,1,2,3,4,47,对初始化流程的几点说明, ICW1写入偶端口，ICW2ICW4写入奇端口 ICW1和ICW2必须设置（所有系统每个芯片），ICW3（只在级联系统）和ICW4（16位系统要设置特殊方式时）非必须 在级联时，主片和从片分别设置ICW3,48,对8259A设置初始化命令字的例子,MOV AL,13H（00010011B） OUT 80H,AL;设置ICW1（单片 8259，设置ICW4） MOV AL，18H（00011000B） OUT 81H，AL;设置ICW2（中断类型码是18H1FH）

15、 MOV AL,0DH（00001101B） OUT 81H，AL;设置ICW4（非特殊全嵌套，缓冲，非中断自动结束方式，16位系统）,49,3. 操作命令字OCW,8259A工作期间，可以随时接收操作命令字OCW OCW共有3个：OCW1OCW3 写入时没有顺序要求，需要用到哪个OCW就写入哪个,50,OCW1（中断屏蔽操作命令字）,内容写入中断屏蔽寄存器IMR DiMi对应IRi，为1禁止IRi中断； 为0允许IRi中断。各位互相独立。,奇地址,51,说明：,1）通过奇端口写入，也可通过奇端口读取。 2）用于普通中断屏蔽，特殊屏蔽方式要设置OCW3相应位才行。,52,OCW2（优先级循环和

16、中断结束方式操作命令字）,R、SL和EOI配合使用 产生中断结束（EOI）命令和改变优先权顺序,L2L0的3位编码 指定IR引脚,偶地址,53,特征位：D4D3=00； 结束方式管理： D6D5=X0，自动结束，硬件自动清除ISR的相应位；（AEOI1） D6D5=01，普通结束不指定清ISR的哪一位； D6D5=11，特殊结束指定清ISR的哪一位。 优先权管理： D7=0，优先权固定；D7=1，优先权循环。,标志位说明：,54,中断结束（EOI）和优先权设置命令表,55,4 各寄存器的区别方法：,送到偶地址端口：OCW2和OCW3通过D3位区别，前者为0，后者为1； 送到偶地址端口：ICW1

17、和OCW2、OCW3的区别通过D4位，前者为1，后两者为0； 送到奇地址端口：ICW2/3/4均按序在初始化时一次性写入，OCW1不能紧跟ICW1之后写入，因而不会混淆。,56,8.3 8259A使用举例(P273),利用8259A实现对外部中断的响应和处理，要求如下： 将1Hz时钟信号接8259A的IR2端作为中断请求信号，CPU响应此中断后通过8255PA口输出使发光二极管按照每秒加1的方式进行亮灭。,57,8259电路图,8259A,D7D0,D7D0,WR,RD,IOW,IOR,Y2,G1,G2B,G2A,C,B,A,74LS138,CS,A10,如何算出中断向量地址？ mov ax,

18、 offset int_2 stosw mov ax, seg int_2 stosw;设定IR2中断向量，存放中断服务程序入口地址,60,8259初始化,mov al,13h mov dx,650h out dx,al;设定ICW1 mov al,08h mov dx,652h out dx,al;设定ICW2 mov al,01h out dx,al;设定ICW4 mov al, 0fbh out dx,al;设定OCW1,61,8255初始化及其他初始状态,mov al,80h mov dx,666h out dx,al;设定8255PA口输出 mov al,0ffh mov dx,660h out dx,al;发光二极管全灭 mov bl,0;加法计数初值为0 sti;开中断 jmp $;程序