第7章 中斷系統(tǒng)

1、 第第7 7章章 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) 通過(guò)本章學(xué)習(xí)，重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：通過(guò)本章學(xué)習(xí)，重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：中斷技術(shù)相關(guān)概念中斷技術(shù)相關(guān)概念80868086中斷類型及中斷優(yōu)先級(jí)判斷中斷類型及中斷優(yōu)先級(jí)判斷80868086中斷處理過(guò)程中斷處理過(guò)程8259A8259A結(jié)構(gòu)及初始化編程結(jié)構(gòu)及初始化編程第第7章章7.1 概述概述7.1.1 中斷的基本概念中斷的基本概念1. 中斷的定義中斷的定義 程序運(yùn)行時(shí)，若系統(tǒng)內(nèi)外部出現(xiàn)緊急事件，程序運(yùn)行時(shí)，若系統(tǒng)內(nèi)外部出現(xiàn)緊急事件，CPU必須立即中止現(xiàn)行程序運(yùn)行，并啟動(dòng)相應(yīng)程必須立即中止現(xiàn)行程序運(yùn)行，并啟動(dòng)相應(yīng)程序處理這些事件，處理完畢再恢復(fù)原來(lái)程序運(yùn)行，序處理這些事件，

2、處理完畢再恢復(fù)原來(lái)程序運(yùn)行，這一過(guò)程稱為中斷。這一過(guò)程稱為中斷。第第7章章2. 中斷源及其識(shí)別中斷源及其識(shí)別 引起中斷的原因或設(shè)備稱為中斷源。引起中斷的原因或設(shè)備稱為中斷源。常見(jiàn)中斷源有：常見(jiàn)中斷源有：（1）一般輸入）一般輸入/輸出設(shè)備；輸出設(shè)備；（2）數(shù)據(jù)通道；）數(shù)據(jù)通道；（3）實(shí)時(shí)時(shí)鐘；）實(shí)時(shí)時(shí)鐘；（4）故障信號(hào)；）故障信號(hào)；（5）軟件中斷。）軟件中斷。第第7章章中斷源的識(shí)別中斷源的識(shí)別:（1）查詢中斷：采用軟件或硬件查詢技術(shù)確定）查詢中斷：采用軟件或硬件查詢技術(shù)確定發(fā)出中斷請(qǐng)求的中斷源。發(fā)出中斷請(qǐng)求的中斷源。（2）向量中斷：每個(gè)中斷源預(yù)先指定一個(gè)向量）向量中斷：每個(gè)中斷源預(yù)先指定一個(gè)向量

3、標(biāo)志，要求外設(shè)在提出中斷請(qǐng)求時(shí)提供該中斷標(biāo)志，要求外設(shè)在提出中斷請(qǐng)求時(shí)提供該中斷向量標(biāo)志。向量標(biāo)志。3中斷的分類中斷的分類（1）內(nèi)中斷和外中斷）內(nèi)中斷和外中斷（2）向量中斷和非向量中斷）向量中斷和非向量中斷第第7章章7.1.2 中斷優(yōu)先權(quán)的判斷中斷優(yōu)先權(quán)的判斷1. 中斷優(yōu)先權(quán)中斷優(yōu)先權(quán)實(shí)際系統(tǒng)可能同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)中斷請(qǐng)求，中斷系統(tǒng)實(shí)際系統(tǒng)可能同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)中斷請(qǐng)求，中斷系統(tǒng)只能按一定次序來(lái)響應(yīng)和處理，只能按一定次序來(lái)響應(yīng)和處理，CPU必須根據(jù)必須根據(jù)中斷源重要性和實(shí)時(shí)性，對(duì)中斷源響應(yīng)次序進(jìn)中斷源重要性和實(shí)時(shí)性，對(duì)中斷源響應(yīng)次序進(jìn)行確定。這個(gè)響應(yīng)次序稱為中斷優(yōu)先權(quán)。行確定。這個(gè)響應(yīng)次序稱為中斷優(yōu)先權(quán)。

4、2. 中斷判優(yōu)中斷判優(yōu)（1）軟件查詢法確定中斷優(yōu)先級(jí)）軟件查詢法確定中斷優(yōu)先級(jí)（2）硬件優(yōu)先級(jí)排隊(duì)電路確定中斷優(yōu)先級(jí)）硬件優(yōu)先級(jí)排隊(duì)電路確定中斷優(yōu)先級(jí)（3）可編程中斷控制器）可編程中斷控制器第第7章章7.1.3 中斷處理過(guò)程中斷處理過(guò)程 中斷響應(yīng)和處理過(guò)程如下：中斷響應(yīng)和處理過(guò)程如下：1. 中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求2. 中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)3. 中斷服務(wù)程序的執(zhí)行中斷服務(wù)程序的執(zhí)行（1）保護(hù)相關(guān)寄存器內(nèi)容）保護(hù)相關(guān)寄存器內(nèi)容（2）開(kāi)中斷）開(kāi)中斷（3）中斷處理）中斷處理（4）關(guān)中斷）關(guān)中斷（5）恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)）恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)（6）中斷返回）中斷返回第第7章章7.2 8086中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)l8086系統(tǒng)有簡(jiǎn)單而靈活的中

5、斷系統(tǒng)，每一系統(tǒng)有簡(jiǎn)單而靈活的中斷系統(tǒng)，每一個(gè)中斷都有一個(gè)中斷類型碼供個(gè)中斷都有一個(gè)中斷類型碼供CPU識(shí)別。識(shí)別。l 8086最多可處理最多可處理256種不同中斷類型。對(duì)種不同中斷類型。對(duì)應(yīng)的類型號(hào)為應(yīng)的類型號(hào)為0255。 7.2.1中斷類型中斷類型 8086系統(tǒng)的中斷分類如圖系統(tǒng)的中斷分類如圖7-6所示。按所示。按中斷源與中斷源與CPU相對(duì)位置分為內(nèi)部中斷和外相對(duì)位置分為內(nèi)部中斷和外部中斷兩種。部中斷兩種。 第第7章章第第7章章 INTn指令(軟件中斷)中斷邏輯INT3指令I(lǐng)NTO指令單步中斷除數(shù)為0中斷非屏蔽中斷請(qǐng)求中斷控制系統(tǒng)(8259A)硬件中斷可屏蔽中斷請(qǐng)求NMIINTR 圖 7-6

6、 8086 系統(tǒng)中斷的分類 7.2.2 8086的中斷響應(yīng)的中斷響應(yīng)1. 軟件中斷響應(yīng)軟件中斷響應(yīng)INT n指令在取得類型碼指令在取得類型碼n后的處理過(guò)程如下：后的處理過(guò)程如下：（1）類型碼乘）類型碼乘4作為中斷向量表的指針；作為中斷向量表的指針；（2）CPU標(biāo)志寄存器入棧，保護(hù)各標(biāo)志位；標(biāo)志寄存器入棧，保護(hù)各標(biāo)志位；（3）清除）清除IF和和TF標(biāo)志，屏蔽新的標(biāo)志，屏蔽新的INTR中斷和單步中斷；中斷和單步中斷；（4）保存斷點(diǎn)，斷點(diǎn)處的）保存斷點(diǎn)，斷點(diǎn)處的IP和和CS值壓入堆棧；值壓入堆棧；（5）從中斷向量表中取中斷服務(wù)程序入口地址分別送）從中斷向量表中取中斷服務(wù)程序入口地址分別送CS和和IP

7、；（6）按新地址指針執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。）按新地址指針執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。2. 硬件中斷響應(yīng)硬件中斷響應(yīng)非屏蔽中斷請(qǐng)求時(shí)自動(dòng)提供中斷類型碼非屏蔽中斷請(qǐng)求時(shí)自動(dòng)提供中斷類型碼2，查中斷向量表指針，其后中，查中斷向量表指針，其后中斷處理過(guò)程與內(nèi)部中斷一樣。斷處理過(guò)程與內(nèi)部中斷一樣。INTR信號(hào)有效時(shí)，如中斷允許標(biāo)志信號(hào)有效時(shí)，如中斷允許標(biāo)志IF=“1”，CPU就在當(dāng)前指令執(zhí)行就在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，轉(zhuǎn)入中斷響應(yīng)周期。完畢后響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，轉(zhuǎn)入中斷響應(yīng)周期。第第7章章7.2.3 8086中斷向量表中斷向量表l8086系統(tǒng)在內(nèi)存最低系統(tǒng)在內(nèi)存最低1KB區(qū)域區(qū)域（00000H003FF

8、H）建立一個(gè)中斷）建立一個(gè)中斷向量表，存放向量表，存放256個(gè)中斷向量，每個(gè)中個(gè)中斷向量，每個(gè)中斷向量斷向量4個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。l8086中斷向量表如圖中斷向量表如圖7-7所示，中斷所示，中斷向量分為專用中斷、保留中斷和用戶中向量分為專用中斷、保留中斷和用戶中斷三部分。斷三部分。第第7章章第第7章章圖圖7-7 8086中斷向量表中斷向量表7.3 8259A中斷控制器及其應(yīng)用中斷控制器及其應(yīng)用8259A協(xié)助協(xié)助CPU完成以下任務(wù)：完成以下任務(wù)：（1）接受外部設(shè)備的中斷請(qǐng)求，從多個(gè)中）接受外部設(shè)備的中斷請(qǐng)求，從多個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)中經(jīng)優(yōu)先級(jí)判決找出優(yōu)先級(jí)最斷請(qǐng)求信號(hào)中經(jīng)優(yōu)先級(jí)判決找出優(yōu)先級(jí)最高的中斷源。

9、高的中斷源。（2）每一個(gè)中斷均可通過(guò)程序來(lái)單獨(dú)屏蔽）每一個(gè)中斷均可通過(guò)程序來(lái)單獨(dú)屏蔽或允許?；蛟试S。（3）為）為CPU提供中斷類型碼。提供中斷類型碼。（4）8259A具有多種中斷管理方式，可通具有多種中斷管理方式，可通過(guò)編程來(lái)進(jìn)行選擇。過(guò)編程來(lái)進(jìn)行選擇。第第7章章7.3.1 8259A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 1. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫邏輯級(jí)聯(lián)緩沖/比較器中斷服務(wù)寄存器（ISR)中斷請(qǐng)求寄存器(IRR)優(yōu)先權(quán)電路IR7IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6中斷屏蔽寄存器（IMR）D7-D0控 制 邏 輯CAS0CAS1CAS2SP/ENRDWRCSA0內(nèi)部總線INTAI

10、NT 第第7章章2. 2. 引腳功能引腳功能 1234567891011121314GND2423222120191817161528272625VCCA0D7D6D5D4D3D1D0D2CSWRRDCAS0CAS1INTAIR7IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6INTSP/ENCAS2 第第7章章7.3.2 8259A的工作方式的工作方式 1中斷請(qǐng)求觸發(fā)方式中斷請(qǐng)求觸發(fā)方式（1）電平觸發(fā)方式）電平觸發(fā)方式（2）邊沿觸發(fā)方式）邊沿觸發(fā)方式（3）中斷查詢方式）中斷查詢方式2中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置方式中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置方式（1）一般完全嵌套方式）一般完全嵌套方式（2）特殊完全嵌套方式）特殊完全嵌套方式

11、（3）自動(dòng)循環(huán)方式）自動(dòng)循環(huán)方式（4）特殊循環(huán)方式）特殊循環(huán)方式第第7章章 3中斷結(jié)束（中斷結(jié)束（EOI）方式）方式（1）自動(dòng)中斷結(jié)束方式）自動(dòng)中斷結(jié)束方式（2）普通中斷結(jié)束方式）普通中斷結(jié)束方式（3）特殊中斷結(jié)束方式）特殊中斷結(jié)束方式4中斷屏蔽方式中斷屏蔽方式（1）普通屏蔽方式）普通屏蔽方式（2）特殊屏蔽方式）特殊屏蔽方式5連接系統(tǒng)總線方式連接系統(tǒng)總線方式（1）緩沖方式）緩沖方式（2）非緩沖方式）非緩沖方式第第7章章7.3.3 8259A的中斷響應(yīng)過(guò)程的中斷響應(yīng)過(guò)程（1）當(dāng)中斷請(qǐng)求線（）當(dāng)中斷請(qǐng)求線（IR0IR7）上有信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，）上有信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，使使IRR相應(yīng)位置相應(yīng)位置“1”

12、。（2）當(dāng)）當(dāng)IRR某位被置某位被置“1”后，后，IMR中相應(yīng)屏蔽位為中相應(yīng)屏蔽位為0則中斷則中斷請(qǐng)求被發(fā)送給優(yōu)先權(quán)電路。請(qǐng)求被發(fā)送給優(yōu)先權(quán)電路。（3）優(yōu)先權(quán)電路接收到中斷請(qǐng)求后，把當(dāng)前優(yōu)先權(quán)最高中）優(yōu)先權(quán)電路接收到中斷請(qǐng)求后，把當(dāng)前優(yōu)先權(quán)最高中斷請(qǐng)求信號(hào)由斷請(qǐng)求信號(hào)由INT引腳輸出。引腳輸出。（4）若）若CPU處于開(kāi)中斷狀態(tài)，則在當(dāng)前指令執(zhí)行完后，發(fā)處于開(kāi)中斷狀態(tài)，則在當(dāng)前指令執(zhí)行完后，發(fā)出中斷響應(yīng)信號(hào)。出中斷響應(yīng)信號(hào)。（5）8259A把允許中斷的最高優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求位置入把允許中斷的最高優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求位置入ISR，并，并清除清除IRR中相應(yīng)位，發(fā)出中斷類型碼。中相應(yīng)位，發(fā)出中斷類型碼。（6）CPU收

13、到中斷類型碼，將它乘以收到中斷類型碼，將它乘以4得到中斷向量在中斷得到中斷向量在中斷向量表中的地址后，取得中斷向量，然后轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程向量表中的地址后，取得中斷向量，然后轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序。序。第第7章章7.3.4 8259A初始化編程初始化編程1. 1. 初始化命令字初始化命令字 8259A有有4個(gè)初始化命令個(gè)初始化命令字字ICWlICW4，8259A開(kāi)開(kāi)始工作前，必須用初始化始工作前，必須用初始化命令字建立命令字建立8259A操作初操作初始狀態(tài)，須按照一定始狀態(tài)，須按照一定順序輸入，如圖順序輸入，如圖7.14所示。所示。第第7章章YNYICW3（A0=1）需要ICW4嗎？單片8259A？IC

14、W4（A0=1）NICW1（A0=0，D4=1）ICW1（A0=0，D4=1）ICW2（A0=1） 圖7-14 8259A初始化流程圖 2操作命令字編程操作命令字編程l 用初始化命令字初始化后，用初始化命令字初始化后，8259A就進(jìn)入工就進(jìn)入工作狀態(tài)，準(zhǔn)備接收輸入的中斷請(qǐng)求信號(hào)。作狀態(tài)，準(zhǔn)備接收輸入的中斷請(qǐng)求信號(hào)。l 在在8259A工作期間，可通過(guò)操作控制字工作期間，可通過(guò)操作控制字OCW來(lái)使它按不同的方式操作。來(lái)使它按不同的方式操作。l8259A共有共有3條操作命令條操作命令OCW1、OCW2和和OCW3。l操作命令字應(yīng)用在中斷程序中，可獨(dú)立使用，操作命令字應(yīng)用在中斷程序中，可獨(dú)立使用，各操

15、作命令字寫入口地址有嚴(yán)格規(guī)定，即各操作命令字寫入口地址有嚴(yán)格規(guī)定，即OCW1必須寫入奇地址，必須寫入奇地址，OCW2和和OCW3必須必須寫入偶地址端口。寫入偶地址端口。第第7章章3. 8259A編程舉例編程舉例【例例7-2】對(duì)對(duì)IBM PC/XT系統(tǒng)中的系統(tǒng)中的8259A進(jìn)行初始化編程。進(jìn)行初始化編程。 對(duì)對(duì)8259A使用要求：?jiǎn)纹褂靡螅簡(jiǎn)纹?259A管理管理8級(jí)硬件中斷，中斷級(jí)硬件中斷，中斷請(qǐng)求信號(hào)采用邊沿觸發(fā)，采用完全嵌套方式請(qǐng)求信號(hào)采用邊沿觸發(fā)，采用完全嵌套方式IR0最高，最高，IR7最低，中斷類型碼為最低，中斷類型碼為08H0FH，非自動(dòng)中斷結(jié)束方，非自動(dòng)中斷結(jié)束方式，端口地址為式，端口地址為20H、21H。8259A初始化的程序段如下：初始化的程序段如下：MOV AL, 13H；ICW1，邊沿觸發(fā)，單片，要，邊沿觸發(fā)，單片，要ICW4OUT20H,AL MOV AL, 08H；ICW2,中斷類型碼為中斷類型碼為08HOUT21H, ALMOV AL, 01H ；ICW4，8086系統(tǒng)，非自動(dòng)結(jié)束方式系統(tǒng)，非自動(dòng)結(jié)束方式OUT 21H, AL第第7章章本章小結(jié)本章小結(jié)l 中斷指中斷指CPU正常執(zhí)行程序時(shí)暫時(shí)終止，轉(zhuǎn)去執(zhí)行正常執(zhí)行程序時(shí)暫時(shí)終止，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完畢又能自動(dòng)返回到被中斷中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完畢又能自動(dòng)返回到被中