中南大學(xué) 微機(jī)原理第五章1

1、5.1 中斷接口技術(shù)中斷接口技術(shù)8088的中斷系統(tǒng)采用向量中斷機(jī)制能夠處理256個中斷用中斷向量號0255區(qū)別可屏蔽中斷還需要借助專用中斷控制器Intel 8259A實現(xiàn)優(yōu)先權(quán)管理8088的中斷類型內(nèi)部中斷除法錯中斷指令中斷溢出中斷單步中斷外部中斷非屏蔽中斷可屏蔽中斷非屏蔽中斷源非屏蔽中斷源中斷邏輯中斷邏輯INTO指令指令單步單步中斷中斷除法除法錯誤錯誤INT N指令指令CPUINTRNMI可屏蔽中斷源可屏蔽中斷源8259A中斷中斷控制器控制器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7外外設(shè)設(shè)中中斷斷源源 INTA1. 外部中斷外部中斷是由于8088外部提出中斷請求引起的程序中斷利用外部

2、中斷，微機(jī)系統(tǒng)可以實時響應(yīng)外部設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送請求，能夠及時處理外部意外或緊急事件外部中斷的原因是處理器外部隨機(jī)產(chǎn)生的，所以是真正的中斷（Interrupt）內(nèi)部中斷的原因是處理器執(zhí)行程序出現(xiàn)異常，所以經(jīng)常被稱為異常（Exception） 非屏蔽中斷通過非屏蔽中斷請求信號向微處理器提出的中斷請求，微處理器無法禁止，將在當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束予以響應(yīng)，這個中斷被稱為非屏蔽中斷8088的非屏蔽中斷的向量號為2，非屏蔽中斷請求信號為NMI非屏蔽中斷主要用于處理系統(tǒng)的意外或故障。例如：電源調(diào)電前的數(shù)據(jù)保護(hù)存儲器讀寫錯誤的處理 可屏蔽中斷外部通過可屏蔽中斷請求信號向微處理器提出的中斷，微處理器在允許可屏蔽中斷的

3、條件下，在當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束予以響應(yīng)，同時輸出可屏蔽中斷響應(yīng)信號，這個中斷就是可屏蔽中斷8088的可屏蔽中斷請求和響應(yīng)信號分別是INTR和INTA*；由IF標(biāo)志控制可屏蔽中斷是否允許響應(yīng)；向量號來自外部中斷控制器8088通常需要配合中斷控制器8259A共同處理可屏蔽中斷可屏蔽中斷主要用于主機(jī)與外設(shè)交換數(shù)據(jù)IF控制可屏蔽中斷的響應(yīng)控制可屏蔽中斷的響應(yīng)中斷標(biāo)志IF的狀態(tài)IF0：可屏蔽中斷不會被響應(yīng)關(guān)中斷、禁止中斷、中斷屏蔽系統(tǒng)復(fù)位，使IF0任何一個中斷被響應(yīng)，使IF0執(zhí)行指令CLI，使IF0IF1：可屏蔽中斷會被響應(yīng)開中斷、允許中斷、中斷開放執(zhí)行指令STI，使IF1執(zhí)行指令I(lǐng)RET恢復(fù)原IF狀態(tài)明確

4、明確IF標(biāo)志的狀態(tài)是關(guān)鍵標(biāo)志的狀態(tài)是關(guān)鍵8088的中斷響應(yīng)過程查詢中斷的順序，決定了各種中斷源的優(yōu)先權(quán)軟件中斷除法錯中斷指令中斷溢出中斷非屏蔽中斷可屏蔽中斷單步中斷NMIN軟件中斷軟件中斷INTRTF=1中斷響應(yīng)周期中斷響應(yīng)周期讀中斷向量號讀中斷向量號下條指令下條指令現(xiàn)行指令現(xiàn)行指令I(lǐng)F1NNNNYYYYY高高低低8088的中斷響應(yīng)過程（續(xù)）8088各種中斷源的優(yōu)先權(quán)，實際上是指被識別出來的先后多種中斷同時請求時，最先響應(yīng)的則可能是單步中斷或NMI中斷Y還有還有NMITEMP1標(biāo)志寄存器入棧標(biāo)志寄存器入棧TEMPTF，IFTF0CS：IP入棧入棧獲取中斷向量獲取中斷向量執(zhí)行服務(wù)程序執(zhí)行服務(wù)程序

5、彈出彈出CS：IP彈出標(biāo)志寄存器彈出標(biāo)志寄存器返回被中斷程序返回被中斷程序（1）（2）（3）（4）（5）NNY（6）8088的中斷向量表中斷向量：中斷服務(wù)程序的入口地址（首地址）邏輯地址含有段地址CS和偏移地址IP（32位）每個中斷向量的低字是偏移地址、高字是段地址，需占用4個字節(jié)8088微處理器從物理地址000H開始，依次安排各個中斷向量，向量號也從0開始256個中斷占用1KB區(qū)域，就形成中斷向量表向量號為向量號為N的中斷向量的的中斷向量的物理地址物理地址N4內(nèi)部中斷服務(wù)程序編寫內(nèi)部中斷服務(wù)程序與編寫子程序類似利用過程定義偽指令PROC/ENDP第1條指令通常為開中斷指令STI最后用中斷返回

6、指令I(lǐng)RET通常采用寄存器傳遞參數(shù)主程序需要調(diào)用中斷服務(wù)程序調(diào)用前，需要設(shè)置中斷向量利用INT n指令調(diào)用中斷服務(wù)程序例 內(nèi)部中斷服務(wù)程序編寫80H號中斷服務(wù)程序功能：顯示以“0”結(jié)尾字符串的功能利用顯示器功能調(diào)用INT 10H字符串緩沖區(qū)首地址為入口參數(shù)DS:DX（段地址：偏移地址）傳遞參數(shù)數(shù)據(jù)段intoffdw ?intsegdw ?intmsgdb A Instruction Interrupt !db 0dh,0ah,0回車、換行回車、換行以以“0”結(jié)尾結(jié)尾保存中斷向量mov ax,3580hint 21hmov intoff,bx;保存偏移地址mov intseg,es;保存段基地址

7、獲取中斷向量（獲取中斷向量（DOS功能調(diào)用功能調(diào)用INT 21H）功能號：功能號：AH35H入口參數(shù)：入口參數(shù)：AL中斷向量號中斷向量號出口參數(shù)：出口參數(shù)：ES:BX中斷向量（段地址：偏移地址）中斷向量（段地址：偏移地址）設(shè)置中斷向量push dsmov dx,offset new80hmov ax,seg new80hmov ds,axmov ax,2580hint 21hpop ds設(shè)置中斷向量（設(shè)置中斷向量（DOS功能調(diào)用功能調(diào)用INT 21H）功能號：功能號：AH25H入口參數(shù)：入口參數(shù)：AL中斷向量號中斷向量號DS:DX中斷向量（段地址：偏移地址）中斷向量（段地址：偏移地址）調(diào)用中斷

8、服務(wù)程序；設(shè)置入口參數(shù)：DS段地址（已設(shè)置）DX偏移地址mov dx,offset intmsgint 80h ；調(diào)用80H中斷服務(wù)程序A Instruction Interrupt !進(jìn)入中斷服務(wù)程序；80H號內(nèi)部中斷服務(wù)程序：；顯示字符串（以“0”結(jié)尾）；入口參數(shù)：DS:DX緩沖器首地址new80hprocsti;開中斷push ax;保護(hù)寄存器push bxpush siA Instruction Interrupt !顯示字符串mov si,dxnew1:mov al,sicmp al,0jz new2mov bx,0mov ah,0ehint 10hinc sijmp new1A I

9、nstruction Interrupt !退出中斷服務(wù)程序new2:pop si;恢復(fù)寄存器pop bxpop axiret;中斷返回new80hendpA Instruction Interrupt !主程序結(jié)束mov dx,intoffmov ax,intsegmov ds,axmov ax,2580hint 21hmov ax,4c00hint 21hA Instruction Interrupt !5.1.1 8259A中斷控制器中斷控制器Intel 8259A是可編程中斷控制器PIC可用于管理Intel 8080/8085、8086/8088、80286/80386的可屏蔽中斷82

10、59A的基本功能一片8259A可以管理8級中斷，可擴(kuò)展至64級每一級中斷都可單獨(dú)被屏蔽或允許在中斷響應(yīng)周期，可提供相應(yīng)的中斷向量號8259A設(shè)計有多種工作方式，可通過編程選擇(一)8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳D7D0INTAINT中斷請求寄存器中斷請求寄存器中斷屏蔽寄存器中斷屏蔽寄存器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線緩沖器緩沖器IR0IR7讀讀/寫寫控制控制邏輯邏輯級聯(lián)級聯(lián)緩沖器緩沖器比較器比較器RDWRA0CSCAS0CSA1CAS2SP/EN優(yōu)先權(quán)判別電路優(yōu)先權(quán)判別電路中斷服務(wù)寄存器中斷服務(wù)寄存器控制邏輯控制邏輯1. 中斷控制中斷請求寄存器IRR保存8條外界中斷請求信號IR0IR7的請求狀態(tài)Di位為1表示I

11、Ri引腳有中斷請求；為0表示無請求中斷服務(wù)寄存器ISR保存正在被8259A服務(wù)著的中斷狀態(tài)Di位為1表示IRi中斷正在服務(wù)中；為0表示沒有被服務(wù)中斷屏蔽寄存器IMR保存對中斷請求信號IR的屏蔽狀態(tài)Di位為1表示IRi中斷被屏蔽（禁止）；為0表示允許2. 與處理器接口 A0 RD* WR* CS*功能功能 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1寫入寫入ICW1、OCW2和和OCW3寫入寫入ICW2ICW4和和OCW1讀出讀出IRR、ISR和查詢字和查詢字讀出讀出IMR數(shù)據(jù)總線高阻狀態(tài)數(shù)據(jù)總線高阻狀態(tài)數(shù)據(jù)總線高阻狀態(tài)數(shù)據(jù)總線高阻狀態(tài)3. 中斷級聯(lián)一個系統(tǒng)中，

12、8259A可以級聯(lián)，有一個主8259A，若干個（最多8個）從8259A級聯(lián)時，主8259A的三條級聯(lián)線CAS0CAS2作為輸出線，連至每個從8259A的CAS0CAS2每個從8259A的中斷請求信號INT，連至主8259A的一個中斷請求輸入端IR主8259A的INT線連至CPU的中斷請求輸入端SP*/EN*在非緩沖方式下，規(guī)定該8259A是主片（SP*1）還是從片（SP*0）動畫動畫示例示例4. 8259A的中斷過程CAS0CAS2D0D7SP/ENIR0IR7CPU響應(yīng)周期響應(yīng)周期8259A工作波形工作波形INT第一個周期第一個周期T1 T2 T3 T4ALECLK 第二個周期第二個周期T1

13、 T2 T3 T4第一個前保持為高電平第一個前保持為高電平 INTALOCK動畫動畫5.1.2 8259A的工作方式的工作方式普通全嵌套方式普通全嵌套方式特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式自動循環(huán)方式自動循環(huán)方式特殊循環(huán)方式特殊循環(huán)方式優(yōu)先權(quán)固定方式優(yōu)先權(quán)固定方式優(yōu)先權(quán)循環(huán)方式優(yōu)先權(quán)循環(huán)方式設(shè)置優(yōu)先權(quán)方式設(shè)置優(yōu)先權(quán)方式普通中斷結(jié)束方式普通中斷結(jié)束方式特殊中斷結(jié)束方式特殊中斷結(jié)束方式自動中斷結(jié)束方式自動中斷結(jié)束方式非自動中斷結(jié)束方式非自動中斷結(jié)束方式結(jié)束中斷處理方式結(jié)束中斷處理方式屏蔽中斷源方式屏蔽中斷源方式普通屏蔽方式普通屏蔽方式特殊屏蔽方式特殊屏蔽方式中斷觸發(fā)方式中斷觸發(fā)方式邊沿觸發(fā)方式邊沿觸發(fā)方

14、式電平觸發(fā)方式電平觸發(fā)方式數(shù)據(jù)線連接方式數(shù)據(jù)線連接方式緩沖方式緩沖方式非緩沖方式非緩沖方式1. 設(shè)置優(yōu)先權(quán)方式普通全嵌套方式8259A的中斷優(yōu)先權(quán)順序固定不變，從高到低依次為IR0、IR1、IR2、IR7中斷請求后，8259A對當(dāng)前請求中斷中優(yōu)先權(quán)最高的中斷IRi予以響應(yīng)，將其向量號送上數(shù)據(jù)總線，對應(yīng)ISR的Di位置位，至到中斷結(jié)束（ISR的Di位復(fù)位）在ISR的Di位置位期間，禁止再發(fā)生同級和低級優(yōu)先權(quán)的中斷，但允許高級優(yōu)先權(quán)中斷的嵌套特殊全嵌套方式優(yōu)先權(quán)自動循環(huán)方式優(yōu)先權(quán)特殊循環(huán)方式2. 結(jié)束中斷處理方式什么是什么是8259A的中斷結(jié)束？的中斷結(jié)束？8259A利用中斷服務(wù)寄存器利用中斷服務(wù)

15、寄存器ISR判斷：判斷：n某位為某位為1，表示正在進(jìn)行中斷服務(wù)；，表示正在進(jìn)行中斷服務(wù)；n該位為該位為0，就是該中斷結(jié)束服務(wù)。，就是該中斷結(jié)束服務(wù)。這里說明如何使這里說明如何使ISR某位為某位為0，不反映不反映CPU的工作狀態(tài)。的工作狀態(tài)。2. 結(jié)束中斷處理方式自動中斷結(jié)束方式普通中斷結(jié)束方式配合全嵌套優(yōu)先權(quán)方式使用當(dāng)CPU用輸出指令往8259A發(fā)出普通中斷結(jié)束EOI命令時，8259A就會把所有正在服務(wù)的中斷中優(yōu)先權(quán)最高的ISR位復(fù)位特殊中斷結(jié)束方式配合循環(huán)優(yōu)先權(quán)方式使用CPU在程序中向8259A發(fā)送一條特殊中斷結(jié)束命令，這個命令中指出了要清除哪個ISR位3. 屏蔽中斷源方式普通屏蔽方式將IM

16、R的Di位置1，則對應(yīng)的中斷IRi被屏蔽，該中斷請求不能從8259A送到CPU如果IMR的Di位置0，則允許IRi中斷產(chǎn)生特殊屏蔽方式將IMR的Di位置1，對應(yīng)的中斷IRi被屏蔽的同時，使ISR的Di位置04. 中斷觸發(fā)方式邊沿觸發(fā)方式8259A將中斷請求輸入端出現(xiàn)的上升沿作為中斷請求信號電平觸發(fā)方式中斷請求端出現(xiàn)的高電平是有效的中斷請求信號5. 數(shù)據(jù)線連接方式緩沖方式8259A的數(shù)據(jù)線需加緩沖器予以驅(qū)動8259A把SP*/EN*引腳作為輸出端，輸出允許信號，用以鎖存或開啟緩沖器非緩沖方式SP*/EN*引腳為輸入端若8259A級聯(lián)，由其確定是主片或從片 5.1.3 8259A的編程的編程初始化

17、編程8259A開始工作前，必須進(jìn)行初始化編程給8259A寫入初始化命令字ICW中斷操作編程在8259A工作期間可以寫入操作命令字OCW將選定的操作傳送給8259A，使之按新的要求工作還可以讀取8259A的信息，以便了解他的工作狀態(tài)1. 初始化命令字ICW初始化命令字ICW最多有4個8259A在開始工作前必須寫入必須按照ICW1ICW4順序?qū)懭隝CW1和ICW2是必須送的ICW3和ICW4由工作方式?jīng)Q定流程流程D7D6D5D4D3D2D1D0ICW11LTIMSNGLIC4D7D6D5D4D3D2D1D0表示可以任意表示可以任意為為1為為0都可以（建議為都可以（建議為0） 1只能為只能為1，作為

18、標(biāo)志，作為標(biāo)志中斷觸發(fā)方式：中斷觸發(fā)方式：LTIM1，電平觸發(fā)方式，電平觸發(fā)方式LTIM0，邊沿觸發(fā)方式，邊沿觸發(fā)方式 規(guī)定單片或級聯(lián)方式：規(guī)定單片或級聯(lián)方式：SNGL1，單片方式，單片方式SNGL0，級聯(lián)方式，級聯(lián)方式是否寫入是否寫入ICW4IC41，要寫入，要寫入ICW4IC40，不寫入，不寫入ICW4，即，即ICW4規(guī)定的位全為規(guī)定的位全為0ICW2T7T6T5T4T3D7D6D5D4D3D2D1D0設(shè)置中斷向量號設(shè)置中斷向量號nT7T3為中斷向量號的高為中斷向量號的高5位位n低低3位由位由8259A自動確定：自動確定：nIR0為為000、IR1為為001、IR7為為111ICW3S7S

19、6S5S4S3S2/ID2S1/ID1S0/ID0D7D6D5D4D3D2D1D0級聯(lián)命令字級聯(lián)命令字n主片主片8259A：Si1對應(yīng)對應(yīng)IRi接有從片；接有從片；否則否則IRi沒有連接從片沒有連接從片n從片從片8259A：ID0ID2編碼說明從片編碼說明從片INT引腳接到主片哪個引腳接到主片哪個IR引腳引腳ICW4000SFNMBUFM/SAEOIPMD7D6D5D4D3D2D1D0嵌套方式：嵌套方式：n特殊全嵌套方式（特殊全嵌套方式（SFNM1）n普通全嵌套方式（普通全嵌套方式（SFNM0）數(shù)據(jù)線的緩沖方式：數(shù)據(jù)線的緩沖方式：n緩沖方式（緩沖方式（BUF1）n非緩沖方式（非緩沖方式（BUF

20、0） 主片主片/從片選擇：從片選擇：n主片（主片（M/S=1）n從片（從片（M/S=0）中斷結(jié)束方式：中斷結(jié)束方式：n自動中斷結(jié)束（自動中斷結(jié)束（AEOI1）n非自動中斷結(jié)束（非自動中斷結(jié)束（AEOI0）微處理器類型：微處理器類型：n16位位80 x86（ PM1）n8位位8080/8085（ PM0）2. 操作命令字OCW8259A工作期間，可以隨時接受操作命令字OCWOCW共有3個：OCW1OCW3寫入時沒有順序要求，需要哪個OCW就寫入那個OCWD7D6D5D4D3D2D1D0OCW1M7M6M5M4M3M2M1M0D7D6D5D4D3D2D1D0屏蔽命令字屏蔽命令字內(nèi)容寫入中斷屏蔽寄存

21、器內(nèi)容寫入中斷屏蔽寄存器IMRDiMi對應(yīng)對應(yīng)IRi，為，為1禁止禁止IRi中斷；中斷；為為0允許允許IRi中斷。各位互相獨(dú)立。中斷。各位互相獨(dú)立。OCW2RSLEOI00L2L1L0D7D6D5D4D3D2D1D0R、SL和和EOI配合使配合使用用產(chǎn)生中斷結(jié)束產(chǎn)生中斷結(jié)束EOI命命令和改變優(yōu)先權(quán)順序令和改變優(yōu)先權(quán)順序L2L0的的3位編碼位編碼指定指定IR引腳引腳 OCW30ESMMSMM01PRRRISD7D6D5D4D3D2D1D0ESMM、SMM設(shè)置中斷屏蔽方式設(shè)置中斷屏蔽方式P、RR和和RIS規(guī)定隨后讀取的規(guī)定隨后讀取的狀態(tài)字狀態(tài)字含義含義3. 讀取狀態(tài)字CPU可讀出IRR、ISR、I

22、MR和查詢字A0為低，由OCW3中RR和RIS位設(shè)定讀取IRR或ISR，由OCW3中P位設(shè)定讀取查詢字而A0引腳為高電平時讀取的都是IMR查詢字反映8259A是否有中斷請求D7D6D5D4D3D2D1D0查詢字IW2W1W0D7D6D5D4D3D2D1D0中斷位中斷位I位為位為1，有外設(shè)請求中斷有外設(shè)請求中斷W2W0的編碼的編碼當(dāng)前中斷請求的當(dāng)前中斷請求的最高優(yōu)先級最高優(yōu)先級4. 命令字和狀態(tài)字的區(qū)別方法 利用讀寫信號區(qū)別寫入的控制寄存器和讀出的狀態(tài)寄存器 利用地址信號區(qū)別不同I/O地址的寄存器 由控制字中的標(biāo)志位說明是哪個寄存器 由芯片內(nèi)順序控制邏輯按一定順序識別不同的寄存器 由前面的控制字

23、決定后續(xù)操作的寄存器接口電路中常用的方法接口電路中常用的方法5. 8259A應(yīng)用舉例例1 在某個8086最小方式系統(tǒng)中接有一片8259A，有一外設(shè)中斷請求從IR7輸入，8259A端口地址如圖5-18所示。試按要求寫出8259A的初始化程序。要求：單片工作方式；8259A的工作方式為：中斷請求信號上升沿觸發(fā)；采用全嵌套方式；采用普通EOI方式；中斷向量號分布為0CH0C7H；屏蔽IR0IR6的中斷請求，允許IR7的中斷請求。如圖所示，8259A具有兩個端口地址，有CPU的地址線A1控制，其端口號地址的高位由譯碼器的輸出端 提供，組合邏輯電路可以使其8259A為偶地址，因而8259A的命令等可以由

24、808 6CPU低8位數(shù)據(jù)線傳輸，端口地址為80H和82H。從IR7輸入的中斷向量號為0C7H，8086 CPU獲得中斷向量號并乘以4，從中斷服務(wù)入口地址表中找到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的地址，然后轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。初始化程序包括對8259A的設(shè)置，和將中斷服務(wù)程序首地址填入中斷向量表中。5. 8259A應(yīng)用舉例 例1續(xù)5. 8259A應(yīng)用舉例 例1續(xù)源程序INTRRUP SEGMENT AT 0ORG 0C7H*4DW OFFSET INTR_IR7 ;填寫中斷向量表DW SEG INTR_IR7MAIN SEGMENTMOV AL, 00010011B ;寫ICW1，表示上升沿觸發(fā)及單片工作

25、方式;并要設(shè)ICW4OUT 80H, ALMOV AL, 0C0H ;寫ICW2，表示中斷向量基值為0C0H OUT 82H, AL MOV AL,01111111B ;寫OCW1 中斷屏蔽字 OUT 82H,AL5. 8259A應(yīng)用舉例 例1續(xù)STI由于ICW4所設(shè)定的優(yōu)先級方式為全嵌套方式，中斷結(jié)束管理方式是為普通EOI方式，所以在中斷服務(wù)子程序INTR_IR7結(jié)束是，要給8259A傳輸一個EOI命令，使8259A將ISR寄存器中級別最高的位“1”復(fù)位為“0”。執(zhí)行：MOV AL, 20 ;寫OCW2OUT 80H, AL5. 8259A應(yīng)用舉例 例2例2 若8086系統(tǒng)采用級聯(lián)方式，主8259A的中斷類型碼從30H開始，端口地址為20H，21H。從8259A的INT接主片的IR7，從片的中斷類型碼從40H開始，端口地址為0A0H，0A1H。均不要ICW4.試對其進(jìn)行，進(jìn)行初始化編程。源代碼如下：M8259 EQU 20H ;主8259a地址S8259 EQU 0A0H ;從8259A地址STACK SEGMENT STACKSTA DW 50 DUP(?)TOPEQU LENGTH STASTACK ENDS5. 8259A應(yīng)用舉例 例2續(xù)CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:CODE,SS:STACKSTART: ;主8259A初始化 MO