微机原理与接口技术教学PPT.ppt

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1、,微机原理与接口技术,第七章 部分,2,第七章 微型计算机中断系统内容提要7-1 概述7-2 中断处理过程7-3 中断优先级和中断向量7-4 可编程中断控制器,3,7-4 可编程中断控制器（8259A）功能和引脚内部结构8259A的中断管理方式8259A的编程方式8259A的中断级联,4,7-4 可编程中断控制器 8259A一、功能和引脚,8259A,2221201918171615,282726252423,123456,7891011121314,IR4IR3IR2IR1IR0INTSP/ENCAS2,VCC(+5V)A0INTAIR7IR6IR5,D4D3D2D1D0CAS0CAS1GN

2、D,CSWRRDD7D6D5,SP/EN,SP/EN,SP/EN,SP/EN,IR,IR7,IR6,IR,IR5 5,IR,IR4 4,IR,IR3 3,INT,INT,IR,IR2,INTA,INTA IR1,IR,IR0,INT,INT,IR,IR7 7,IR,IR6,IR5,IR,IR4 4,IR,IR3 3,IR,IR2 2,IR,IR1,IR,IR0,INT,INT,IR,IR7 7,IR,IR6,IR5,IR,IR4 4,IR,IR3 3,IR,IR2 2,IR,IR1,IR,IR0,SP/EN,SP/EN,5,7-4 可编程中断控制器8259A,【功能和引脚】,8259A（从片）

3、,8259A（从片）,1.主要功能具有8级优先级控制，通过级联可以扩展到64级优先级控制。每一级中断可由程序单独屏蔽或允许。可提供中断类型号传送给CPU。可以通过编程选择多种不同工作方式。8259A5V,7 8259A,INT,6,7-4 可编程中断控制器8259A,【功能和引脚】,2.引脚D7D0：双向数据线，三态，它直接或通过总线驱动器与系统的 数据总线相连。IR7IR0：外设的中断请求信号输入端，输入，中断请求信号可以是电平触发或边沿触发。中断级联时，连接8259A从片INT端。,2827262524232221201918171615,123456891011121314,VCC(+5

4、V)A0INTAIR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR0SP/ENCAS2,CSWRRDD7D6D5D4D3D2D1D0CAS0CAS1GND,中断请求信号,7,RD：读命令信号，输入，低电平有效，用来控制数据由8259A读到CPU。WR:写命令信号，输入，低电平有效，原来控制数据由CPU写到8259A。CS：片选信号，输入，通过译码电路与高位地址总线相连。A0：选择8259A的两个端口，输入，连低位地址线。INT：向CPU发出的中断请求信号，输出，与CPU的INTR端相连。INTA：CPU给8259A的中断响应信号，输入。8259A要求两个负脉冲的中断响应信号，第一个是CPU响应中断

5、的信号，第二个INTA结束后，CPU读取8259A送去的中断类型号。CAS2CAS0：双向级联信号线。8259A作主片时，为输出线，作从片时，为输入线。与SP/EN配合实现8259A级联。,7-4 可编程中断控制器8259A,【功能和引脚】,7 8259A,8,7-4 可编程中断控制器8259A,【功能和引脚】,2827262524232221201918171615,123456891011121314,A0INTAIR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR0INTSP/ENCAS2,CSWRRDD7D6D5D4D3D2D1D0CAS0CAS1GND,SP/EN：编程/双向使能缓冲。作为

6、输入使用时，用来决定本片8259A是主片还是从片：若SP/EN=1，则为主片；若SP/EN=0，则为从片。作为输出使用时，启动8259A到CPU之间的数据总线驱动器。SP/EN作为输入还是输出，决定于8259A是否采用缓冲方式工作，若采用缓冲方式工作，则SP/EN作为输出，若采用非缓冲方式，SP/EN作为输入。,数据总线,缓冲器,控制电路,控制电路,级联缓冲,器/比较器,中断,服务,寄存器,(ISR),中断,优先权,请求,判优器,寄存器,(PR),(IRR),中断屏蔽寄存器,(IMR),9,7-4可编程中断控制器8259A二、内部结构,IR0IR1IR7,D7D0,RDWRA0CSCAS0CA

7、S1CAS2SP/EN,INTA,INT,10,7-4可编程中断控制器8259A,【内部结构】,1.数据总线缓冲器数据总线缓冲器是8位双向三态缓冲器，是8259A与系统数据总线接口，通常连接低8位数据总线D7D0。CPU编程控制字写入8259A、8259A的状态信息读出、及中断响应时8259A送出的中断类型号，都经过它传送。,11,7-4可编程中断控制器8259A,【内部结构】,2.读写控制电路读写控制电路接收CPU送来的读/写命令RD、WR，片选信号CS及端口选择信号A0。8259A的读写功能,12,7-4可编程中断控制器8259A,【内部结构】,2.读写控制电路续高位地址译码后送CS作片选

8、信号。A0连地址总线A0或A1，用来选择8259A的两个I/O端口，一个为奇地址，另一个偶地址。读写操作由这4个信号控制来实现的，使8259A接收CPU送来的初始化命令字(ICW)和操作命令字(OCW)，或将内部状态信息送给CPU。实际设计时，8259A的D7D0与CPU数据总线低8位相连。为了保证CPU与8259A用低8位传输数据，CPU的A1连8259A的A0。这样对CPU来说A00，A1可以为1或为0，CPU读写始终是用偶地址。对8259A来说A1可以为1或为0，给8259A的端口分配了两个地址，一个奇地址，一个偶地址，符合了8259A的编程要求。,13,7-4可编程中断控制器8259A

9、,【内部结构】,2.读写控制电路续注意：8086系统中数据总线为16位，CPU传送数据时，低8位数据总线传送到偶地址端口，高8位数据总线传送到奇地址端口。当8位I/O接口芯片与8086CPU16位数据总线相连接时，既可以连到低8位数据总线，也可以连到高8位数据总线。,14,7-4可编程中断控制器8259A,【内部结构】,3.级联缓冲/比较器 缓冲方式：在多片8259A级联的系统中，8259A通过总线驱动器和数据总线相连，这就是缓冲方式。在缓冲方式下，8259A的SP/EN端与总线驱动器允许端相连，控制总线驱动器启动，SP/EN作为输出端。当EN0时，8259A控制数据从8259A送到CPU；当

10、EN1时，控制数据从CPU送到8259A。,15,7-4可编程中断控制器8259A,【内部结构】,3.级联缓冲/比较器 非缓冲方式：单片8259A或少量8259A级联时，可以将8259A直接与数据总线相连，称为非缓冲方式。非缓冲方式下，8259A的SP/EN端作输入端，控制8259A作为主片还是从片。SP1，表示此8259A为主片。SP0，表示此8259A为从片。单片8259A时，SP/EN接高电平。由初始化命令字ICW4来设置缓冲方式或非缓冲方式。,16,4.中断请求寄存器中断请求寄存器是一个8位寄存器，存放外部输入的中断请求信号IR7IR0。当某个IR端有中断请求时，IRR相应的某位置“1

11、”。可以允许8个中断请求信号同时进入，此时IRR寄存器被置成全“1”。当中断请求被响应时，IRR的相应位复位。,7-4可编程中断控制器8259A,【内部结构】,17,5.中断屏蔽寄存器IMR中断屏蔽寄存器是一个8位寄存器，用来存放对各级中断请求的屏蔽信息。当用软件编程使IMR寄存器中某一位置“0”时，允许IRR寄存器中相应位的中断请求进入中断优先级判别器。若IMR中某位为“1”，则此位中断请求被屏蔽。各个中断屏蔽位是独立的，屏蔽了优先级高的中断，不影响其它较低优先级的中断允许。,7-4可编程中断控制器8259A,【内部结构】,18,6.优先级判别器PR优先级判别器对保存在IRR寄存器中的中断请

12、求进行优先级识别，送出最高优先级的中断请求到中断服务奇存器ISR中去。当出现多重中断时，PR判定是否允许所出现的中断去打断正在处理的中断，让优先级更高的中断优先处理。,7-4可编程中断控制器8259A,【内部结构】,19,7-4可编程中断控制器8259A,【内部结构】,7.中断服务寄存器ISR中断服务寄存器是一个8位寄存器，保存正在处理中的中断请求信号。某个IR端的中断请求被CPU响应后，当CPU发出第一个INTA信号时，ISR寄存器中的相应位置“1”，一直保持到该级中断处理结束为止。允许多重中断时，ISR多位同时被置成“1”。,20,7-4可编程中断控制器8259A,【内部结构】,8.控制电

13、路根据中断请求寄存器IRR的置位情况和中断屏蔽寄存器IMR的设置的情况，通过优先级判别器PR判定优先级，向8259A内部及其它部件发出控制信号。向CPU发出中断请求信号INT和接收CPU的中断响应信号INTA，使中断服务寄存器ISR的相应位置“1”，并使中断请求寄存器IRR的相应位置“0”。当CPU第二个INTA信号到来，控制8259A送出中断类型号，使CPU转入中断服务子程序。如果方式控制字ICW4的中断自动结束位为“1”，则在第二个INTA脉冲结束时，将8259A中断服务寄存器ISR的相应位清“0”。,当前中,断服务,寄存器,优先级,裁决器,中断请求,寄存器,译,码,器,21,7-4可编程

14、中断控制器8259A1.8259A的编程结构,【中断管理方式】,IR0,IR1IR2IR3IR4,IR5IR6IR7,CAS2,CAS1,CAS0,INTA,WR,RD,SP/EN,D7D0,AD7AD0,ICW1(芯片控制)1 LTM ADI SNGL IC4,请求级别,ICW2(类型)ICW3(主/从),0 0 1 SFNM BUF M/S AEOI uPM,ICW4(芯片控制),A0,CS,INT,L2 L1 L0,0,OCW1OCW2R SL EOI 0,P RR RIS,1,0 ESMMSMM 0,OCW3,INTR,8088连A08086连A1,地址总线,22,三、8259A的中断

15、管理方式1.8259A的编程结构中断管理方式是通过8259A初始化时写入初始化命令字和操作命令字来设置的。初始化命令字写入寄存器ICW1ICW4，它由初始化程序设置。初始化命令字一经设定，在系统工作过程中就不再改变。操作命令字写入寄存器OCW1OCW3，它是由应用程序设定的，用来对中断处理过程进行控制，在系统运行过程中，操作命令字可以重新设置。,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,23,2.优先级设置方式 完全嵌套方式若8259A初始化后没有设置其它优先级的方式，就自动进入完全嵌套方式。在这种方式下，中断优先级分配固定级别07级，IR0具有最高优先级，IR7优先级最低。可用初始

16、化命令字ICW4中SFNM0，将8259A置成完全嵌套优先级方式。在完全嵌套工作方式下，当一个中断请求被响应后，中断服务寄存器ISR中的对应位置“1”，中断类型号被放到数据总线上，CPU转入中断服务程序。,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,24,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,2.优先级设置方式 完全嵌套方式续一般情况下(除自动中断结束方式外)，在CPU发出中断结束命令EOI前，ISR寄存器中此对应位一直保持“1”。当新的中断请求进入时，中断优先级裁决器将新的中断请求和当前ISR寄存器中置“1”位比较，判断哪一个优先级更高。允许打断正在处理的中断，优先处理

17、更高级的中断，实现中断嵌套，但禁止同级与低级中断请求进入。中断嵌套时，ISR寄存器中内容发生变化，又有一个对应位置“1”，当实现8级中断嵌套时，ISR寄存器内容为0FFH。,SP/EN,SP/EN,IR,IR7,IR6,IR,IR5,IR,IR4 4,IR,IR3 3,INT,INT,IR,IR2,INTA IR,INTA IR1,IR0,INT,INT,INT,INT,SP/EN,SP/EN,SP/EN,SP/EN,IR,IR7 7,IR,IR6,IR,IR5,IR,IR4,IR,IR3 3,IR,IR2 2,IR,IR1 1,IR,IR0,IR,IR7 7,IR,IR6,IR5,IR,IR

18、4 4,IR,IR3 3,IR,IR2 2,IR,IR1,IR,IR0,25,套工作方式基本相同，区别在于当处理某级中,断时，有同级中断请求进入，8259A也会响,7-4可编程中断控制器8259A2.优先级设置方式 特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式与全嵌,8259A（从片）,8259A（从片）,【中断管理方式】8259A,5V,应，从而实现了对同级中断请求的特殊嵌套。在级联方式中，当从片上有中断请求进入并正在处理时，同一从片上又进入更高优先级的中断请求，从片能响应更高优先级中断请求，并向主片申请中断，但对主片来说是同级中断请求。当主片处于特殊全嵌套工作方式时，主片就能允许对相同级别的中断请求开放。

19、,26,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,2.优先级设置方式 优先级自动循环方式在优先级自动循环方式中，优先级别可以改变。初始优先级次序规定为IR0、IR1、IR7，当任何一级中断被处理完后，它的优先级别变为最低，将最高优先级赋给原来比它低一级的中断请求，其它依次类推。优先级自动循环方式适合用在多个中断源优先级相等的场合。例：当前IR3中断请求，则处理IR3，处理完IR3后，IR4变成最高优先级，优先级依次为IR4，IR5、IR6、IR7、IR0、IR1、IR2、IR3。,27,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,2.优先级设置方式 优先级特殊循环方式优先级特

20、殊循环方式和优先级自动循环方式相比，不同之处在于优先级特殊循环方式中，初始时最低优先级由程序规定，最高优先级也就确定了。例：若初始时指定IR1为最低优先级，则IR2为最高优先级，其它依次类推。而优先级自动循环方式初始时最高优先级一定是IR0。,28,3.中断结束方式中断结束处理实际上就是对中断服务寄存器ISR中对应位的处理。当一个中断得到响应时，8259A使ISR寄存器中对应位置“1”，表明此对应外设正在服务，并为中断优先判别器提供判别依据。中断结束时，必须使ISR寄存器中对应位置“0”，否则中断优先权判别会不正常。什么时刻使ISR中对应位置“0”，就产生不同的中断结束方式。,7-4可编程中断

21、控制器8259A,【中断管理方式】,29,3.中断结束方式 普通EOI结束方式在完全嵌套工作方式下，任何一级中断处理结束返回上一级程序前，CPU向8259A传送EOI结束命令字，8259A收到EOI结束命令后，自动将ISR寄存器中级别最高的置“1”位清“0”(此位对应当前正在处理的中断)。EOI结束命令字必须放在返回指令IRET前，没有EOI结束命令，ISR寄存器中对应位仍为“1”，继续屏蔽同级或低级的中断请求。若EOI结束命令字放在中断服务程序中其它位置，会引起同级或低级中断在本级未处理完前进入，容易产生错误。,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,30,3.中断结束方式 特殊

22、EOI结束方式在非全嵌套工作方式下，中断服务寄存器无法确定哪一级中断为最后响应和处理的，这时要采用特殊EOI结束方式。CPU向8259A发特殊EOI结束命令字，命令字中将当前要清除的中断级别也传给8259A。此时，8259将ISR寄存器中指定级别的对应位清“0”，它在任何情况下均可使用。,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,31,3.中断结束方式 自动EOI结束方式在自动AEOI方式中，任何一级中断被响应后，ISR寄存器对应位置“1”，但在CPU进入中断响应周期，发第二个INTA脉冲后，8259A自动将ISR寄存器中对应位清“0”。此时，尽管对某个外设正在进行中断服务，但对82

23、59A来说，ISR寄存器中没有指示，好象已结束了中断处理一样。这种方式虽然简单，但因为ISR寄存器中没有标志，低级中断申请时，可以打断高级中断，产生重复嵌套，嵌套深度也无法控制，容易产生错误，使用时要特别小心。,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,32,4.循环优先级的循环方式 普通EOI循环方式在主程序或中断服务程序中设置操作命令字，当任何一级中断被处理完后，使CPU给8259A回送普通EOI循环命令，8259A收到EOI循环命令后，将ISR寄存器中最高优先级的IRi置“1”位清“0”，并赋给它最低优先级，将最高优先级赋给它的下一级IRi+1，其它依次类推。,7-4可编程中断

24、控制器8259A,【中断管理方式】,33,4.循环优先级的循环方式 普通EOI循环方式例:某中断系统IR0为最高优先级，IR7为最低优先级。有IR2、IR5两个中断请求。设置为普通EOI循环方式，要求给出IR2及IR5中断处理完后中断优先级的变化情况。普通EOI循环方式,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,15:29,34,4.循环优先级的循环方式 特殊EOI循环方式特殊EOI循环方式即指定最低级循环方式，最低优先级由编程确定，最高优先级也相应而定。例：某一时刻8259A中IR2，IR6有中断嵌套服务。在IR 2中断服务程序中安排了最低优先权给IR3，指令执行后，中断优先级变化

25、情况如下表。,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,35,4.循环优先级的循环方式 自动EOI循环方式在自动EOI循环方式中，任何一级中断被响应后，中断响应总线周期中第二个INTA信号的后沿自动将ISR寄存器中相应位清0，并立即改变各级中断的优先级别，改变方式与普通EOI循环循环方式相同。【注意】：使用这种方式要小心，防止重复嵌套产生。,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,36,5.中断源屏蔽方式 普通屏蔽方式通过操作命令字OCW1将中断屏蔽寄存器IMR中某一位或某几位置“1”，即可将对应位的中断请求屏蔽掉。特殊屏蔽方式此方式能对本级中断进行屏蔽，而允许优先级比它

26、高或低的中断进入。,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,37,6.中断请求引入方式 边沿触发方式在边沿触发方式下，8259A将中断请求输入端出现的上升沿作为中断请求信号。中断请求输入端出现上升沿触发信号后，可以一直保持高电平。电平触发方式在电平触发方式下，8259A将中断请求输入端出现的高电平作为中断请求信号。注意：当中断得到响应后，中断输入端必须及时撤出高电平，否则在CPU进入中断处理过程，并且开中断的情况下，原输入端的高电平会引起第二次中断的错误。,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,38,6.中断请求引入方式 中断查询方式在中断查询方式下，外部设备向8259A发中断请求信号，但8259A不通过INT信号向CPU发中断请求信号。CPU要使用软件查询来确定中断源，才能实现对外设的中断服务。CPU所执行的查询程序应包括如下过程：系统关中断。用OUT指令使CPU向8259A端口(偶地址端口)送OCW3命令字。若外设已发出过中断请求，8259A在当前中断服务寄存器中使对应位置“1”，且立即组成查询字。CPU用IN指令从端口(偶地址)读取8259A的查询字。,7-4可编程中断控制器8259A,【中断管理方式】,39,课堂小结重点中断概念、中断处理过程作业,P302,1、2、4、5、7、11、12,