第七章 中斷系統(tǒng)和中斷控制器8259A

1、微機原理及應用第7章 中斷系統(tǒng)和中斷控制器8259A7.1 中斷的基本概念中斷的基本概念中斷中斷：是指：是指CPU在正常運行程序時，由于內(nèi)部或外部事件在正常運行程序時，由于內(nèi)部或外部事件引起引起CPU暫時中止執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉去執(zhí)行請求暫時中止執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉去執(zhí)行請求CPU為其為其服務的那個外設或事件的服務程序，待該服務程序執(zhí)行完服務的那個外設或事件的服務程序，待該服務程序執(zhí)行完后又返回到被中止的程序這樣一個過程。后又返回到被中止的程序這樣一個過程。 中斷源中斷源：能發(fā)出中斷申請的外設或引起中斷的原因。：能發(fā)出中斷申請的外設或引起中斷的原因。 微機原理及應用微機原理及應用中斷技術的優(yōu)點：中斷技

2、術的優(yōu)點： l 并行操作：指并行操作：指CPU和多個外設并行操作。和多個外設并行操作。l 分時操作：指分時操作：指CPU可分時執(zhí)行多個用戶程序和多道作業(yè)?？煞謺r執(zhí)行多個用戶程序和多道作業(yè)。l 實現(xiàn)實時處理、實現(xiàn)實時處理、 故障處理。故障處理。 l 基本功能調用：通過軟件中斷可實現(xiàn)基本功能調用：通過軟件中斷可實現(xiàn)DOS功能調用和基本功能調用和基本BIOS調用。調用。 l 提高了提高了CPU的利用效率。的利用效率。微機原理及應用產(chǎn)生中斷信號。來至于中斷產(chǎn)生中斷信號。來至于中斷指令或指令或CPU引腳。每個中引腳。每個中斷接口電路有一個中斷請求斷接口電路有一個中斷請求觸發(fā)器和中斷屏蔽觸發(fā)器。觸發(fā)器和中

3、斷屏蔽觸發(fā)器。確定有中斷請求且優(yōu)先級確定有中斷請求且優(yōu)先級最高的那個中斷源。最高的那個中斷源。CPU響應進入中斷周期，響應進入中斷周期，自動完成下列工作：自動完成下列工作：關中斷；保護斷點；關中斷；保護斷點；保護現(xiàn)場；保護現(xiàn)場；形成中斷服務程序入口地址形成中斷服務程序入口地址中斷服務就是中斷服務就是CPU執(zhí)行執(zhí)行中斷服務程序過程。中斷服務程序過程。中斷服務程序結構如圖中斷服務程序結構如圖保護現(xiàn)場開中斷中斷處理關中斷恢復現(xiàn)場中斷返回彈出斷點，返回主程序。彈出斷點，返回主程序。微機原理及應用微機原理及應用微機原理及應用微機原理及應用8086/80888086/8088的中斷系統(tǒng)的中斷系統(tǒng)7.27.

4、2微機原理及應用7.2.1 7.2.1 中斷指令中斷指令1 1、中斷指令、中斷指令格式：格式：INT n INT n 或或 INT ;n=0255,INT ;n=0255,為中斷類型碼分別為為中斷類型碼分別為 ; ;雙雙/ /單字節(jié)指令單字節(jié)指令指令的操作：指令的操作：( (SP) (SP)-2,(SP+1),(SP) (FR)SP) (SP)-2,(SP+1),(SP) (FR)(IF) 0,(TF) 0(IF) 0,(TF) 0( (SP) (SP)-2,(SP+1),(SP) (CS)SP) (SP)-2,(SP+1),(SP) (CS)( (SP) (SP)-2,(SP+1),(SP)

5、 (IP)SP) (SP)-2,(SP+1),(SP) (IP)(IP) (n(IP) (n4)4)(CS) (n(CS) (n4+2)4+2)微機原理及應用7.2.1 7.2.1 中斷指令中斷指令2 2、溢出中斷指令、溢出中斷指令格式：格式：INTO ;INTO ;單字節(jié)指令單字節(jié)指令操作同操作同INT n,n=4.INT n,n=4.用于代符號數(shù)加減后溢出產(chǎn)生的中斷用于代符號數(shù)加減后溢出產(chǎn)生的中斷. .通常放在一條算術運算指令后面通常放在一條算術運算指令后面. .微機原理及應用7.2.1 7.2.1 中斷指令中斷指令3 3、中斷返回指令、中斷返回指令格式：格式：IRETIRET指令的操作：

6、指令的操作：(IP)(IP) (SP+1),(SP) (SP+1),(SP)( (SP) (SP)+2SP) (SP)+2(CS)(CS) (SP+1),(SP) (SP+1),(SP)( (SP) (SP)+2SP) (SP)+2(FR)(FR) (SP+1),(SP) (SP+1),(SP)( (SP) (SP)+2SP) (SP)+2注意入棧和出棧的順序!IPCSFR高低微機原理及應用7.2.2 7.2.2 中斷分類中斷分類微機原理及應用除法錯誤：除數(shù)為除法錯誤：除數(shù)為0或商超過寄存器或商超過寄存器表達范圍。表達范圍。單步中斷：單步中斷：TF1，自動產(chǎn)生單步中斷。自動產(chǎn)生單步中斷。一般用

7、在調試程序中。一般用在調試程序中。斷點中斷：與單步斷點中斷：與單步中斷類似。用在調中斷類似。用在調試程序中。試程序中。溢出中斷：溢出中斷：OF為為1時，執(zhí)行時，執(zhí)行INTO進入。進入。溢出中斷：溢出中斷：OF為為1時，執(zhí)行時，執(zhí)行INTO進入。進入。微機原理及應用微機原理及應用微機原理及應用中斷處理中斷處理服務程序服務程序IRET0：12F0：12E0：12D類類 型型4B H中中 斷斷向向 量量0：12CF0 H0：12B00 H0：12A18 H0：129 I P=1806H CS=F000HF000：180606 H0：1280：127 向量地向量地址：址：4AH*4=128H0：126

8、0：125類類 型型49 H中中 斷斷向向 量量0：124MOV AL，30單元內(nèi)容單元內(nèi)容地址地址INT 4AH中斷向量表中斷向量表類型類型 FFH中斷處理中斷處理程序程序入口地址入口地址003FF H00008 H類型類型 1中斷處理中斷處理程序程序入口地址入口地址00004 H00001 H類型類型 0中斷處理中斷處理程序程序入口地址入口地址00000 H單元內(nèi)容單元內(nèi)容物理地址物理地址微機原理及應用已知中斷向量表如下： _ 0004CH 59H _ 0004DH ECH _ 0004EH 00H _ 0004FH F0H _ A.中斷類型號是多少？ B.中斷服務程序的入口地址是多少？

9、- 4c /4 = 13h 13h - f000:ec59 例:思考:某中斷源的中斷類型碼為2AH，該中斷源的中斷服務入口地址為2000H：FF23H，試畫出中斷向量表圖微機原理及應用7.3 7.3 中斷控制器中斷控制器82598259A A Intel8259A是一種可編程的中斷控制器（是一種可編程的中斷控制器（PIC），），有如下功能：有如下功能：l 可為可為CPU管理和處理管理和處理8個中斷源電路的中斷，并對它們進行優(yōu)先級管理。個中斷源電路的中斷，并對它們進行優(yōu)先級管理。l 可與其它可與其它8個個8259A芯片組成主從式中斷系統(tǒng)，實現(xiàn)芯片組成主從式中斷系統(tǒng)，實現(xiàn)64級中斷源控制。級中斷源

10、控制。l 優(yōu)先級方式在執(zhí)行程序時可動態(tài)改變，有多種中斷管理方式。優(yōu)先級方式在執(zhí)行程序時可動態(tài)改變，有多種中斷管理方式。l 每一中斷源中斷都可以屏蔽或允許，可通過編程選擇。每一中斷源中斷都可以屏蔽或允許，可通過編程選擇。l 能自動送出中斷類型號，使能自動送出中斷類型號，使CPU方便的找到中斷服務程序的入口地址。方便的找到中斷服務程序的入口地址。l允許中斷嵌套。允許中斷嵌套。7.3.1 82597.3.1 8259A A的主要功能的主要功能微機原理及應用7.3.2 82597.3.2 8259A A的結構及引腳的結構及引腳一、一、8259A的引腳的引腳芯片采用芯片采用雙列直插式雙列直插式28引腳封

11、裝，引腳封裝，各引腳的各引腳的信號功能信號功能如圖所示如圖所示微機原理及應用二、二、8259A內(nèi)部功能結構內(nèi)部功能結構微機原理及應用1、中斷請求寄存器、中斷請求寄存器IRR用于鎖存所有用于鎖存所有IRi引腳輸入的中斷請求信號。引腳輸入的中斷請求信號。2、優(yōu)先權判別器、優(yōu)先權判別器PR進行優(yōu)先權管理。進行優(yōu)先權管理。中斷嵌套原則：高優(yōu)先權中斷可以打斷低優(yōu)先權中斷；同中斷嵌套原則：高優(yōu)先權中斷可以打斷低優(yōu)先權中斷；同級不能互相打斷；低優(yōu)先權不能打斷高優(yōu)先權中斷。級不能互相打斷；低優(yōu)先權不能打斷高優(yōu)先權中斷。3、中斷服務寄存器、中斷服務寄存器ISR用于記錄已被中斷響應的中斷。用于記錄已被中斷響應的中

12、斷。4、中斷屏蔽寄存器、中斷屏蔽寄存器IMR用于存放中斷的屏蔽信息，當用于存放中斷的屏蔽信息，當IMR某位被置位，對應位的某位被置位，對應位的中斷請求就被屏蔽。中斷請求就被屏蔽。微機原理及應用5、數(shù)據(jù)總線緩沖器、數(shù)據(jù)總線緩沖器8259A與與CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸通道。之間的數(shù)據(jù)傳輸通道。6、讀、讀/寫控制邏輯寫控制邏輯接受接受CPU的控制信號，完成規(guī)定的寫入操作，讀的控制信號，完成規(guī)定的寫入操作，讀IRR、ISR和和IMR。7、級聯(lián)緩沖、級聯(lián)緩沖/比較器比較器實現(xiàn)實現(xiàn)8259A級聯(lián)。級聯(lián)。8、控制邏輯、控制邏輯控制片內(nèi)工作，根據(jù)控制片內(nèi)工作，根據(jù)IRR、IMR的內(nèi)容和的內(nèi)容和PR判斷結果。向判斷

13、結果。向CPU發(fā)中斷請求，接受發(fā)中斷請求，接受CPU的中斷相應信號。的中斷相應信號。微機原理及應用微機原理及應用微機原理及應用7.3.3、8259A的工作過程的工作過程請求信號IRR鎖存優(yōu)先權判別器PR邏輯電路根據(jù)IMR判斷IMR對應位為08259A的INT端為1優(yōu)先權最高CPU的INTR端CPU響應中斷IF18259AINTAISR相應位置1，IRR響應位清0，送中斷類型碼若允許嵌套，PR依據(jù)ISR的狀態(tài)，判斷新的中斷請求優(yōu)先權是否高于正在服務的中斷，是則送出INT1。服務結束，8259A清除ISR響應位。微機原理及應用7.3.4 8259A的工作方式的工作方式1 1、中斷請求觸發(fā)方式、中斷

14、請求觸發(fā)方式（1 1）電平觸發(fā)）電平觸發(fā)性質：性質：IR7IR7IR0IR0的中斷申請端出現(xiàn)高電平，觸發(fā)中斷服務。的中斷申請端出現(xiàn)高電平，觸發(fā)中斷服務。特點：響應后，必須撤除申請，否則發(fā)生二次中斷申請。特點：響應后，必須撤除申請，否則發(fā)生二次中斷申請。（2 2）邊沿觸發(fā)）邊沿觸發(fā)性質：性質：IR7IR7IR0IR0的中斷申請端出現(xiàn)的中斷申請端出現(xiàn)低電平向高電平跳變低電平向高電平跳變時，觸發(fā)中斷服務時，觸發(fā)中斷服務特點：申請端一直保持高電平，不會誤判。特點：申請端一直保持高電平，不會誤判。微機原理及應用7.3.4 8259A的工作方式的工作方式2 2、屏蔽中斷源方式、屏蔽中斷源方式：由由8259

15、8259A A的內(nèi)部屏蔽寄存器的內(nèi)部屏蔽寄存器IMRIMR決定。有一般屏蔽方式和特殊屏蔽方式兩種。決定。有一般屏蔽方式和特殊屏蔽方式兩種。（1 1）一般屏蔽方式）一般屏蔽方式性質：通過編程置操作命令字性質：通過編程置操作命令字OCWOCW1 1的相應位為的相應位為1 1，則使對應中斷源被屏蔽。為，則使對應中斷源被屏蔽。為0 0，則使對應中斷源不被屏蔽。用輸出命令將，則使對應中斷源不被屏蔽。用輸出命令將OCWOCW2 2寫入寫入IMRIMR中實現(xiàn)。中實現(xiàn)。特點：使某些中斷源可以申請服務，某些被屏蔽不能申請中斷服務。特點：使某些中斷源可以申請服務，某些被屏蔽不能申請中斷服務。（2 2）特殊屏蔽方式

16、）特殊屏蔽方式性質：通過編程置操作命令字性質：通過編程置操作命令字OCWOCW3 3的的D D6 6D D5 5=11=11，進入工作方式。通過編程置操作進入工作方式。通過編程置操作命令字命令字OCWOCW3 3的的D D6 6D D5 5=10=10，退出工作方式。退出工作方式。特點：使某些優(yōu)先權低的中斷源可以申請服務，某些優(yōu)先權低的中斷源被屏蔽特點：使某些優(yōu)先權低的中斷源可以申請服務，某些優(yōu)先權低的中斷源被屏蔽不能申請中斷服務。不能申請中斷服務。微機原理及應用7.3.4 8259A的工作方式的工作方式3 3、中斷優(yōu)先權設置方式、中斷優(yōu)先權設置方式：（1 1）普通全嵌套方式（固定優(yōu)先級方式）

17、：）普通全嵌套方式（固定優(yōu)先級方式）：默認方式，默認方式，IR0IR0最高，最高，IR7IR7最低最低（2 2）特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式：基本同普通全嵌套方式，基本同普通全嵌套方式，但但可以進行同級嵌套可以進行同級嵌套。（3 3）優(yōu)先級自動循環(huán)方式優(yōu)先級自動循環(huán)方式：初始優(yōu)先級順序初始優(yōu)先級順序IRIR0 0最高，最高，IRIR7 7最低。最低。當其中一個中斷源受到服務，當其中一個中斷源受到服務，則它為最低優(yōu)先權。則它為最低優(yōu)先權。同時置比它低一級中斷源為最高級，同時置比它低一級中斷源為最高級，其它自動循環(huán)排列。其它自動循環(huán)排列。（4）優(yōu)先級指定（特殊）循環(huán)方式優(yōu)先級指定（特殊）循環(huán)方式：

18、當一中斷源指定為最低優(yōu)先權，當一中斷源指定為最低優(yōu)先權，則比它低一級中斷源為最高級，其它順序排列。則比它低一級中斷源為最高級，其它順序排列。 如：指定如：指定IR3為最低，則優(yōu)先級順序為為最低，則優(yōu)先級順序為IR4，IR5，IR6，IR7，IR0，IR1， IR2 ， IR3 。微機原理及應用7.3.4 8259A的工作方式的工作方式4 4、中斷結束、中斷結束( (EOI)EOI)方式方式結束中斷處理是將中斷服務寄存器中對應的位置結束中斷處理是將中斷服務寄存器中對應的位置0 0。結束中斷處理方式有三類：。結束中斷處理方式有三類：（1 1）一般中斷結束方式（一般中斷結束方式（EOIEOI）：通過

19、編程置初始化命令字通過編程置初始化命令字ICWICW4 4的的D D1 1=0=0，設置。通設置。通過編程置操作命令字過編程置操作命令字OCWOCW2 2的的D D7 7D D6 6D D5 5=001=001，執(zhí)行輸出命令，實現(xiàn)自動結束。執(zhí)行輸出命令，實現(xiàn)自動結束。特點特點：使當前中斷服務寄存器（：使當前中斷服務寄存器（ISRISR）中優(yōu)先權級別最高的對應位清中優(yōu)先權級別最高的對應位清0 0，即結束。，即結束。（2 2）特殊中斷結束方式（特殊中斷結束方式（SEOISEOI）：通過編程置通過編程置ICWICW4 4的的D D1 1=0=0，設置。然后通過編程設置。然后通過編程置操作命令字置操作

20、命令字OCWOCW2 2的的D D7 7D D6 6D D5 5=X11=X11，D D2 2D D1 1D D0 0給出想結束的中斷源號。使結束。給出想結束的中斷源號。使結束。特點特點：使指定中斷服務寄存器（：使指定中斷服務寄存器（ISRISR）中的中斷源對應位清中的中斷源對應位清0 0，即結束。，即結束。（3 3）自動中斷結束方式（自動中斷結束方式（AEOIAEOI）：通過編程置通過編程置ICWICW4 4的的D D1 1=1=1實現(xiàn)。實現(xiàn)。特點特點：只適用于一片：只適用于一片82598259A A，且各中斷不發(fā)生嵌套。中斷服務寄存器（且各中斷不發(fā)生嵌套。中斷服務寄存器（ISRISR）中的

21、中的中斷源對應位清中斷源對應位清0 0由硬件自動完成，但正在處理的中斷服務程序并沒有結束。由硬件自動完成，但正在處理的中斷服務程序并沒有結束。微機原理及應用7.3.4 8259A的工作方式的工作方式5 5、連接總線方式、連接總線方式（1 1）緩沖方式）緩沖方式 性質：通過編程置初始化命令字性質：通過編程置初始化命令字ICW4ICW4的的D3=1D3=1，進入工作方式。進入工作方式。82598259A A的的SP/EN SP/EN ：輸出低電平作為啟動信號。輸出低電平作為啟動信號。 特點：應用于多片級連的大系統(tǒng)中，通過總線驅動器和數(shù)據(jù)總線相連。特點：應用于多片級連的大系統(tǒng)中，通過總線驅動器和數(shù)據(jù)總線相連。（2 2）非緩沖方式）非緩沖方式 性質：通過編程置初始化命令字性質：通過編程置初始化命令字ICW1ICW1的的D3=0D3=0，進入工作方式。進入工作方式。 特點：申請端一直保持高電平，不會誤判。特點：申請端一直保持高電平，不會誤判。82598259A A直接和數(shù)據(jù)總線相直接和數(shù)據(jù)總線相連連微機原理及應用 8259A工作之前需要用兩類控制字對它進行