h5123微機接口技術(shù)

1、1第五章第五章 微機接口技術(shù)微機接口技術(shù) 本章要求： 1. 掌握接口的概念、功能及一般設(shè)計方法。 2. 掌握三種I/O控制方式傳輸數(shù)據(jù)的工作過程。 3. 掌握中斷、中斷向量、中斷向量表、中斷類型碼等概念，MPU對中斷的響應(yīng)過程。 3. 了解可編程中斷控制器8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，掌握其初始化命令字ICW1ICW4和工作命令字OCW1OCW3的設(shè)置方法，并對常用的一些工作方式會應(yīng)用。 4. 掌握直接存儲器存?。―MA）方式的工作原理及相關(guān)概念；了解DMAC8237A的工作方式、編程及應(yīng)用。2 I/O設(shè)備是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。MPU與外部設(shè)備交換信息是計算機系統(tǒng)中十分重要、十分頻繁的操作

2、。 程序 原始數(shù)據(jù) 計算結(jié)果 現(xiàn)場信息 控制信號 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備(鍵盤、鼠標(biāo)、 (CRT、打印機、D/A等)A/D、開關(guān)量) 計算機3 MPU 微型計算機 存儲器(ROM、RAM) I/O接口電路 局部總線 電源 外部設(shè)備 軟件為何需要為何需要I/O接口？接口？ 工作速度差異較大。 通過接口連接來協(xié)調(diào)各部分工作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送同步。 4 I/O接口的功能：接口的功能： 地址譯碼，進行設(shè)備選擇； 數(shù)據(jù)緩沖，協(xié)調(diào)速度； 信息轉(zhuǎn)換（A/D、D/A、并 串）； 提供命令或狀態(tài)信息； 定時和控制。5地址譯碼：地址譯碼：例如例如3:8譯碼器（譯碼器（74LS138）I/O空間：空間：I/O設(shè)備地址設(shè)備地

3、址 2種方式：種方式： 與內(nèi)存統(tǒng)一編址（與內(nèi)存統(tǒng)一編址（無無專門的專門的I/O指令）指令） 獨立編址（獨立編址（有有專門的專門的I/O指令）指令）80X86 MPU采用采用I/O獨立編址：獨立編址： AB150 ：訪問：訪問216= 64KB 6輸入輸入/輸出指令（輸出指令（236節(jié)）節(jié)） 一輸入指令一輸入指令 格式：IN DEST，SRC DEST為AL、AX或EAX; SRC是端口地址， 可以直接給出直接給出8位端口地址位端口地址（0-255）， 或由由DX寄存器以間接形式寄存器以間接形式給出。 功能：根據(jù)源操作數(shù)SRC給出的端口地址，將操作數(shù)從指定端口傳送到目的操作數(shù)DEST處。 7 例

4、2.73 IN AL，10H IN AX，20H IN EAX，30H MOV DX，300H IN AL，DX IN AX，DX IN EAX，DX8 二輸出指令二輸出指令 格式：OUT DEST，SRC 功能：將源操作數(shù)SRC送到目的操作數(shù)DEST所指定的端口。 其中源操作數(shù)SRC為AL，AX或EAX，目的操作數(shù)可以8位端口地址方式直接給出或以DX寄存器間接方式給出。 例：OUT 60H，AL OUT DX，AL 9 使用輸入、輸出指令應(yīng)注意：使用輸入、輸出指令應(yīng)注意： 直接尋址直接尋址方式端口地址為8位，共有0255個端口地址; 間接尋址間接尋址方式，只能用DX作為地址寄存器，尋址范圍為

5、64K字節(jié); 每個I/O地址對應(yīng)的端口的數(shù)據(jù)長度為8位，傳送8位數(shù)據(jù)占用一個端口地址，傳送16位數(shù)據(jù)占用2個端口地址，傳送32位數(shù)據(jù)占用4個端口地址。 105 51 I/O1 I/O控制控制 輸入數(shù)據(jù)的過程：輸入數(shù)據(jù)的過程： 外設(shè)把數(shù)據(jù)送入I/O接口的數(shù)據(jù)輸入緩存器； 微處理器執(zhí)行輸入指令， I/O地址通過地址總線尋址該輸入緩存器，將其中的數(shù)據(jù)送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線上； 微處理器從系統(tǒng)數(shù)據(jù)總數(shù)上讀取數(shù)據(jù)，存入相應(yīng)寄存器中。 11輸出數(shù)據(jù)的過程：輸出數(shù)據(jù)的過程： 微處理器執(zhí)行輸出指令， 把接口的地址放在系統(tǒng)地址總線上，選擇某一接口的數(shù)據(jù)緩存器； 把需輸出的數(shù)據(jù)放在系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線上，并送入已尋址的接口的相

6、應(yīng)數(shù)據(jù)緩存器中； 外設(shè)確認數(shù)據(jù)有效后，從該數(shù)據(jù)緩存器讀取數(shù)據(jù)。12如何知道外設(shè)準備就緒如何知道外設(shè)準備就緒 ? 四種四種I/O控制方式：控制方式： 程序查詢方式； 中斷驅(qū)動方式； 直接存儲器存取方式（DMA）； 專用I/O處理器方式。MPU 與I/O間還有一種最簡單的無條件傳送方式。 13 5.1.2 程序查詢程序查詢 方法：方法：MPU主動、反復(fù)查詢I/O設(shè)備的狀態(tài)，了解設(shè)備是否準備好，是否需要服務(wù)，如果需要服務(wù)則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的設(shè)備服務(wù)程序；如果外設(shè)未準備好，不需要服務(wù)，MPU則繼續(xù)查詢，或者先做一段時間其它事后再接著查詢。 特點特點：I/O操作由MPU啟動。 接口電路包括：數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口、狀

7、態(tài)端口狀態(tài)端口。14 1. 查詢式數(shù)據(jù)輸入過程查詢式數(shù)據(jù)輸入過程 ：15 2. 查詢式數(shù)據(jù)輸出過程查詢式數(shù)據(jù)輸出過程 16 3. 當(dāng)系統(tǒng)中有多個I/O設(shè)備時，MPU對所有外設(shè)采取循環(huán)查詢方式。各各I/O設(shè)備狀態(tài)標(biāo)志位處理：設(shè)備狀態(tài)標(biāo)志位處理： 每個設(shè)備一個狀態(tài)端口，分別查詢； 各狀態(tài)標(biāo)志集中，統(tǒng)一一個專用狀態(tài)端口； 在狀態(tài)端口前加一個優(yōu)先權(quán)編碼器。 程序查詢的特點程序查詢的特點 ：MPU主動，接口電路和查詢軟件比較簡單 ，但MPU 效率低。適用于實時性要求不高、或微機操作比較單一、不繁忙的情況。175 52 2 中斷控制中斷控制 521 基本中斷控制方式基本中斷控制方式 中斷的概念：中斷的概念

8、：當(dāng)I/O設(shè)備需要MPU服務(wù)時通過其接口發(fā)出中斷請求信號，MPU在收到中斷請求后，中斷正在執(zhí)行的程序，保護斷點，轉(zhuǎn)去為相應(yīng)外設(shè)服務(wù)，執(zhí)行一個相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序；中斷服務(wù)結(jié)束，恢復(fù)斷點，返回原來被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行。 特點：特點： I/O設(shè)備與MPU并行工作，MPU處于被動工作方式。 節(jié)省MPU時間，提高效率，實時響應(yīng)。適用于數(shù)據(jù)采集、處理和控制系統(tǒng)。 但需中斷邏輯電路支持，硬件較復(fù)雜。1852 中斷控制19 522 中斷判決與控制中斷判決與控制 當(dāng)系統(tǒng)有多個中斷源時，存在： 幾個中斷源同時提出中斷請求； 一個未處理完又有新的中斷請求提出。 中斷源的識別與判優(yōu)（軟硬件結(jié)合）：中斷源的識別與判優(yōu)

9、（軟硬件結(jié)合）： 20中斷源的識別與判優(yōu)（軟硬件結(jié)合）：中斷源的識別與判優(yōu)（軟硬件結(jié)合）： 一些微處理器芯片上已按一定優(yōu)先級算法 (例如固定優(yōu)先級算法)設(shè)計好了相應(yīng)的并行判決中斷控制器，用戶只需根據(jù)中斷的優(yōu)先級情況對應(yīng)地與各有關(guān)中斷請求線相連即可。 當(dāng)中斷源超過MPU所提供的中斷輸入線數(shù)目時，一方面要判別出多個中斷源的優(yōu)先級別，另一方面要根據(jù)選中的中斷源引導(dǎo)程序進入相應(yīng)的中斷處理程序。通常有程序查詢式和中斷向量式兩種解決方法。 21 1. 程序查詢式程序查詢式（軟件）：（軟件）：需一個中斷請求鎖存器 ，對鎖存器查詢的次序決定了中斷源的優(yōu)先級別 。 特點：特點：硬件簡單，通過軟件即可改變優(yōu)先級。

10、但中斷源多時，響應(yīng)速度慢。22 2中斷向量式中斷向量式（硬件）： 方法：方法： 菊花鏈優(yōu)先級判決； 并行優(yōu)先級判決 。 特點：特點：由中斷源的中斷向量轉(zhuǎn)入服務(wù)程序，響應(yīng)快，但硬件開銷大。2324 523 80X86實模式中斷實模式中斷 1中斷向量表：中斷向量表： 物理地址00000003FFH處、表長1KB字節(jié)的一塊區(qū)域； 每個表項占4個字節(jié)，存放一個中斷向量個字節(jié)，存放一個中斷向量（中斷服務(wù)程序的入口地址）； 可存儲256個中斷向量個中斷向量，中斷類型號中斷類型號0255（8位）。 每個中斷向量的前兩個字節(jié)為中斷服務(wù)程序的入口偏移地址，后兩個字節(jié)裝入的是入口段地址。25 （ P197 表5.

11、1 、 表5.2）26 2Pentium的中斷類型的中斷類型 Pentium的中斷向量表的長度也保持為1KB字節(jié)，包含256種類型的中斷和異常?？煞譃?種類型： （1）外部硬件中斷（可屏蔽中斷）：INTR腳，受IF位控制； （2）不可屏蔽中斷：NMI引腳，不受IF位控制，類型碼2； （3）軟件中斷：中斷類型碼n（INT0、INT3等）； （4）內(nèi)部中斷和異常：執(zhí)行一條指令過程中，出現(xiàn)錯誤等不正常條件而引發(fā)的，由內(nèi)部硬件自動測試，類型碼固定。 27 MPU內(nèi)部中斷機構(gòu)判優(yōu)規(guī)則（優(yōu)先級）：內(nèi)部中斷機構(gòu)判優(yōu)規(guī)則（優(yōu)先級）： 高 內(nèi)部中斷和異常； 軟件中斷INT； 非屏蔽中斷NMI； 可屏蔽中斷INT

12、R； 低 單步中斷。 28實方式中斷操作：實方式中斷操作： 獲取中斷類型取得類型碼的途徑獲取中斷類型取得類型碼的途徑（三種）： 第一種是固定的。例如不可屏蔽中斷其中斷類型碼固定為2，除數(shù)為0中斷類型碼固定為0，根據(jù)MPU內(nèi)部執(zhí)行機構(gòu)檢測到的故障現(xiàn)象或滿足中斷產(chǎn)生的條件時，自動指定中斷類型碼。 第二種是指令給出的。如軟件中斷指令I(lǐng)NT n中的n即為中斷類型號。INT3和INTO指令也分別指定中斷類型號3和4。 第三種是外部提供的，這是指外部硬件中斷（可屏蔽中斷INTR）。在處理器接收到有效的INTR信號后，若IF位=1，則產(chǎn)生一個中斷響應(yīng)總線周期，從外部的中斷控制器讀取對應(yīng)此中斷請求的中斷類型碼

13、。 29 MPU響應(yīng)中斷過程響應(yīng)中斷過程（MPU自動進行自動進行）： 標(biāo)志寄存器（E）FLAGES內(nèi)容壓入堆棧。 清除中斷標(biāo)志(IF)與陷井標(biāo)志 (TF)，禁止INTR引腳和陷井或單步操作。 將代碼段寄存器 (CS)內(nèi)容壓入堆棧。 將指令指針 (IP)內(nèi)容壓入堆棧。 取出中斷向量內(nèi)容置入IP與CS中，從而下一條指令就是向量尋址的中斷服務(wù)程序中的指令。 中斷返回：中斷返回：執(zhí)行IRET指令 IP出棧； CS出棧； （E）FLAGES出棧。30 保護方式中斷操作：保護方式中斷操作： 保護方式使用中斷描述符表中斷描述符表 (IDT)，中斷描述符表不同于實方式下的中斷向量表，表中存放256個中斷描述符

14、，每個描述符為8字節(jié)，中斷描述符表長為2568(2K)字節(jié)，中斷描述符表在內(nèi)存中存放的起始內(nèi)存位置，由中斷描述符表地址寄存器(IDTR) 指定。 以中斷類型碼乘以8作為訪問IDT的偏移量，取出指定的表項。IDT中每一項為中斷門、陷阱門或任務(wù)門描述符，其內(nèi)容為段選擇符、32位偏移地址以及段屬性包含P位(存在)和DPL位描述中斷的特權(quán)級等。31保護方式中斷尋址32 保護方式下當(dāng)處理器決定響應(yīng)本次中斷/異常請求時，執(zhí)行以下序列操作： 若中斷處理的MPU控制權(quán)轉(zhuǎn)換涉及到特權(quán)級改變的話，則當(dāng)前的SS和ESP這兩個寄存器的內(nèi)容要壓入（系統(tǒng)）堆棧予以保存。 標(biāo)志寄存器EFLAGS的內(nèi)容也壓入此堆棧。 TF和

15、IF標(biāo)志被清除（有些情況IF不清除）。 當(dāng)前的代碼段寄存器CS和指令指針EIP的內(nèi)容壓入堆棧。 如果中斷發(fā)生伴隨有錯誤碼，則錯誤碼也被壓入堆棧。 保護方式中斷與實方式中斷的返回方式相似，均使用IRET或IRETD指令從中斷服務(wù)程序返回。 335 53 8259A3 8259A可編程中斷控制器可編程中斷控制器 Intel公司、專用管理中斷、可編程芯片。 內(nèi)部包括：中斷源識別中斷源識別、中斷源優(yōu)先級裁中斷源優(yōu)先級裁決決和中斷屏蔽中斷屏蔽等功能電路， 可編程設(shè)定： 中斷請求方式； 中斷嵌套方式； 中斷結(jié)束方式； 中斷優(yōu)先級等。 可多片級聯(lián)可多片級聯(lián)構(gòu)成8級64級優(yōu)先中斷管理系統(tǒng)。 34 531 82

16、59A基本功能基本功能 Intel 8259A是可編程的中斷控制器。主要功能： 1.具有8級優(yōu)先權(quán)管理，通過級連可擴展至64級優(yōu)先權(quán)管理系統(tǒng)。 2.每一級中斷源都允許產(chǎn)生中斷也可以被屏蔽。 3. 在中斷響應(yīng)周期，8259A可以向微處理器提供被其選中的中斷源的中斷類型碼，根據(jù)中斷類型碼可以轉(zhuǎn)至該中斷源的中斷服務(wù)程序。 4. 可通過編程來設(shè)定8259A的幾種工作方式。 。35 532 結(jié)構(gòu)及引腳結(jié)構(gòu)及引腳 1. 引腳 3653 8259A可編程中斷控制器可編程中斷控制器 2. 寄存器及控制電路各部分功能37 533 8259A管理中斷過程管理中斷過程 1當(dāng)某中斷源申請中斷服務(wù)，通過引腳 IR0IR

17、7之一向8259A發(fā)出中斷請求，中斷請求寄存器IRR的相應(yīng)位置位。 2若中斷屏蔽寄存器IMR的相應(yīng)位未被屏蔽，則該中斷源的中斷請求被送到優(yōu)先權(quán)裁決電路，通過INT引腳向微處理器送出中斷請求信號。 （如果同時有多個中斷源申請中斷，8259接受當(dāng)前優(yōu)先級最高的中斷源的中斷請求； 如果允許中斷嵌套，8259接受比當(dāng)前正在服務(wù)的優(yōu)先級高的中斷源的中斷請求；）。 38 3在微處理器開中斷狀態(tài)下，則在當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束，發(fā)起兩個中斷響應(yīng)周期，用兩個INTA信號作為中斷響應(yīng)信號。 4第一個脈沖信號使IRR鎖存功能失效，暫不接收IR0IR7線上的中斷請求。將選中的優(yōu)先權(quán)最高的ISR位置位，對應(yīng)的IRR位復(fù)位。

18、5第二個脈沖信號使8259A經(jīng)數(shù)據(jù)總線向微處理器輸送一個8位的中斷類型碼，并有效IRR鎖存功能，允許接收IR0IR7線上的中斷請求。 39 6微處理器將該中斷類型碼乘以4，獲得其在中斷向量表中的地址指針，取出中斷服務(wù)程序的入口地址(包括段地址和段內(nèi)偏移量) 并轉(zhuǎn)去執(zhí)行。 7若8259A工作在自動結(jié)束中斷AEOI模式，在第二個INTA脈沖結(jié)束時，使中斷源在ISR中的相應(yīng)位復(fù)位；若8259A工作在一般或者特殊結(jié)束中斷，直至中斷服務(wù)程序結(jié)束，微處理器向8259A發(fā)出一般或者特殊EOI命令，才使ISR中的相應(yīng)位復(fù)位。405.3.4 8259A的命令的命令初始化編程初始化編程(ICW1ICW4)： 由微

19、處理器向8259A送34個字節(jié)個字節(jié)的初始化命令字 ICW(Initialization Command Word)。 開機，必須先送初始化命令字，設(shè)定基本工作方式； 初始化操作，開機只作一次開機只作一次。工作方式編程工作方式編程(OCW1OCW3): 415.3.4 8259A的命令的命令工作方式編程工作方式編程(OCW1OCW3): 由微處理器向8259A送三個字節(jié)三個字節(jié)的操作命令字OCW(Operation Command Word)。 規(guī)定規(guī)定8259A的工作方式的工作方式，例如： 設(shè)置中斷屏蔽； 結(jié)束中斷服務(wù)； 改變優(yōu)先權(quán)循環(huán)； 讀取中斷狀態(tài)等。 操作命令字可在8259A初始化以后

20、的任何時初始化以后的任何時間間寫入，用以對中斷處理過程實現(xiàn)動態(tài)控制對中斷處理過程實現(xiàn)動態(tài)控制。 4253 8259A可編程中斷控制器可編程中斷控制器 1寫初始化命令字寫初始化命令字ICW14 MPU向8259A（地址地址A0=0）寫入一個命令字，當(dāng)其其D4=1，則 被 解 釋 為 初 始 化 命 令 字1(ICW1)。 8259A初始化開始，即對8259A進行復(fù)位： 由低到高邊沿觸發(fā)； 清零中斷屏蔽寄存器； 優(yōu)先級IR0最高，IR7最低； 清除特殊屏蔽模式，設(shè)置狀態(tài)讀為IRR等。 4353 8259A可編程中斷控制器可編程中斷控制器 （1）初始化命令字ICW1 (A0=0，標(biāo)志：D4=1) （

21、2）初始化命令字ICW2 （A0=1）44 （3）初始化命令字ICW3 （A0=1） 定義8259A的級聯(lián)方式。 53 8259A可編程中斷控制器可編程中斷控制器45 （4）初始化命令字ICW4（A0=1） 定義了若干中斷管理方式。 53 8259A可編程中斷控制器可編程中斷控制器46 例如，在PC/XT機中，單片8259A，不需要寫ICW3，ICW1是通過20H端口寫入的；ICW2和ICW4是通過21H端口寫入的，先寫ICW2，緊接著寫ICW4，8259A內(nèi)部自動將這兩個命令字分別寫至不同的寄存器中。例5.1 8259A的初始化程序如下： MOV AL，13H ；ICW1，單片， OUT 2

22、0H，AL ；邊沿觸發(fā)，后跟ICW4 MOV AL，8 ；ICW2，送中斷向量地址 OUT 21H，AL MOV AL，0DH ；ICW4，8086模式， OUT 21H，AL ； 一般EOI，緩沖方式，全嵌套 MOV AL，0FFH ；OCW1，屏蔽所有中斷 OUT 21H，AL 47 2寫8259A的操作命令字OCW1OCW3 初始化編程之后，8259A已可以按默認的工作方式接受中斷請求輸入。在8259A工作期間可使用操作命令字重新設(shè)置其工作方式、屏蔽某些中斷源或讀狀態(tài)信息 。 （ 1）操作命令字OCW1（A0=1） 該命令字用來設(shè)置或清除對中斷源的屏蔽。動態(tài)改變中斷的優(yōu)先級 。 圖5.1

23、8 操作命令字OCW148 （ 2）操作命令字OCW2 （A0=0，標(biāo)志 ： D4D3=00 ） 該命令字用來設(shè)置優(yōu)先級是否進行循環(huán)、循環(huán)的方式及中斷結(jié)束的方式。 R、SL、EOI三位的不同組合決定了七種不同的工作方式，其中三種工作方式中要用到OCW2的最低三位即L2、L1、L0，這3位二進制編碼決定了8個中斷源的某一個被特殊EOI信號復(fù)位，或規(guī)定某一個的優(yōu)先權(quán)最低。49 中斷優(yōu)先級循環(huán)控制位中斷優(yōu)先級循環(huán)控制位R。R=1起動優(yōu)先級循環(huán)，R=0停止優(yōu)先級循環(huán)方式。 L2L1L0有效標(biāo)志位有效標(biāo)志位SL。SL=1，則L2L1L0選擇有效；若SL=0，則無效。 指定中斷源編碼指定中斷源編碼L2L1

24、L0。用于指定系統(tǒng)中最低優(yōu)先級中斷源的編碼，或者指定某個中斷源中斷服務(wù)結(jié)束，即清除其在中斷服務(wù)寄存器中的對應(yīng)位。 中斷結(jié)束命令控制位中斷結(jié)束命令控制位EOI： ICW4的AEOI=1（自動EOI），8259A在第二個中斷響應(yīng)周期將中斷源的相應(yīng)ISRi位復(fù)位。 ICW4的AEOI =0（非自動EOI），IRET前，必須寫一條OCW2命令字，置位EOI，將此中斷源對應(yīng)的ISRi位復(fù)位。50 OCW2命令位編碼功能： 一般EOI命令（001）：表示中斷服務(wù)結(jié)束，中斷服務(wù)寄存器中置1的優(yōu)先級最高ISRi位復(fù)位，優(yōu)先級不循環(huán)。 特殊EOI命令（011）：表示中斷服務(wù)結(jié)束，由L2L1L0編碼指定的中斷所對

25、應(yīng)的ISRi位復(fù)位，優(yōu)先級不循環(huán)。 設(shè)置優(yōu)先級循環(huán)命令（110）：該命令可以改變系統(tǒng)的中斷優(yōu)先級，L2L1L0編碼有效并指定最低優(yōu)先級。 一般EOI優(yōu)先級循環(huán)命令（101）：將使ISR寄存器中最高優(yōu)先級的ISRi位復(fù)位，并使其優(yōu)先級變?yōu)樽畹汀ＴO(shè)置OCW2時先關(guān)中斷（CLI），在該命令之后開中斷 (STI)。 特殊EOI優(yōu)先級循環(huán)命令（111）：由L2L1L0指定要復(fù)位的且降為最低優(yōu)先級的ISR位的編碼。 51 （ 2）操作命令字OCW3 （A0=0，標(biāo)志 ： D4D3=01） 該命令可以用來設(shè)置查詢方式、特殊屏蔽方式，以及用來讀8259的中斷請求寄存器IRR、中斷服務(wù)寄存器ISR、中斷屏蔽寄存

26、器IMR的當(dāng)前狀態(tài)。 52 在PC機中，OCW命令的端口地址分別為：OCW1為21H；OCW2和OCW3為20H。 檢查中斷屏蔽寄存器檢查中斷屏蔽寄存器程序如下： MOV AL，0 ；OCW1， IMR寫入全0。 OUT 21H，AL IN AL，21H ；讀IMR狀態(tài) OR AL，AL ；IMR=0? JNZ ERR ；若不為全0，則轉(zhuǎn)出錯程序ERR MOV AL，0FFH ；OCW1，IMR寫入全1 OUT 21H，AL IN AL，21H ；讀IMR狀態(tài) ADD AL，1 ；IMR是不是全1 JNZ ERR ；若不是，則轉(zhuǎn)出錯程序ERR ERR：53 讀取讀取ISR寄存器寄存器的程序如下

27、： MOV AL，0BH ；OCW3，讀ISR OUT 20H，AL NOP IN AL，20H ；讀ISR寄存器 MOV AH，AL OR AL，AH ；ISR70是全為0？ JZ DONE ；是，不作任何處理 MASK：IN AL，21H ；讀IMR OR AL，AH ；屏蔽掉正在服務(wù)的中斷源 OUT 21H，AL MOV AL，20 ；OCW2，發(fā)中斷結(jié)束命令EOI OUT 20H，AL DONE： 54 535 8259A工作方式工作方式 1中斷級聯(lián)中斷級聯(lián)(一個主8259A，若干個從8259A ) 圖5.21 8259A級聯(lián)系統(tǒng) 55 2中斷嵌套中斷嵌套 包括：全嵌套模式和特殊全嵌套

28、模式。 （1）全嵌套模式全嵌套模式：中斷優(yōu)先權(quán)是固定的，IR0優(yōu)先權(quán)最高，IR7優(yōu)先權(quán)最低(除非用優(yōu)先權(quán)自動循環(huán)來改變)。優(yōu)先級高的中斷請求可以嵌套低級的中斷服務(wù)。56 （2）特殊全嵌套特殊全嵌套模式 用于級聯(lián)系統(tǒng)中的主片8259A。當(dāng)從8259A的一個中斷請求被響應(yīng)后，若該從片有更高優(yōu)先級的中斷請求，則會先響應(yīng)級別更高的中斷請求，服務(wù)完成后再返回級別低的中斷服務(wù)繼續(xù)執(zhí)行。 與全嵌套模式的兩點不同： 1）當(dāng)某一個從8259A有中斷請求，MPU響應(yīng)以后，這個從8259A的中斷并沒有被屏蔽，換句話說，這個從8259A中優(yōu)先級高的中斷源的中斷申請仍可以產(chǎn)生(在全嵌套模式中這樣的中斷是被屏蔽的)。 2

29、）由于對主8259A可以指定中斷優(yōu)先級并且循環(huán)，不能確定當(dāng)前的最高優(yōu)先級，因此當(dāng)某個中斷源中斷服務(wù)程序結(jié)束之前，必需向主/從8259A發(fā)送特殊EOI（中斷結(jié)束）命令，將指定的中斷服務(wù)寄存器中某位復(fù)位。 57 3中斷結(jié)束中斷結(jié)束方式 中斷結(jié)束 (End Of Interrupter）命令(MPU 8259A)的作用是：使這個中斷源在ISR中的相應(yīng)位復(fù)位。 （1）自動中斷結(jié)束自動中斷結(jié)束模式(AEOI) 在ICW4中設(shè)定這種模式，如果AEOI=1，則在第二個中斷響應(yīng)周期信號的后沿8259A自動地使中斷源在ISR中的相應(yīng)位復(fù)位。這是一種預(yù)置中斷結(jié)束的方式，當(dāng)ISRi=0表示相應(yīng)的中斷源的中斷服務(wù)已完

30、成，這種方式顯然只能用于非中斷嵌套情況下。 58 （2）一般中斷結(jié)束一般中斷結(jié)束方式(一般EOI) 當(dāng)8259A工作在全嵌套模式，則服務(wù)完成的中斷源的優(yōu)先權(quán)最高，可以用一般EOI命令使它ISR的相應(yīng)位復(fù)位。在級聯(lián)系統(tǒng)，主8259A 中IR0優(yōu)先權(quán)最高，IR7優(yōu)先權(quán)最低，因此只需將ISR中最高置1位清除；而從8259A 的ISR70中只有一個ISRi=1，可直接清除。一般中斷結(jié)束命令通過寫OCW2設(shè)定為：00100000B(20H)。 例如：在PC/XT中，寫OCW2的口地址為20H。則在中斷服務(wù)程序結(jié)尾執(zhí)行下列指令： 例5.2 發(fā)中斷服務(wù)結(jié)束命令 MOV AL，20H OUT 20H，AL I

31、RET59（3）特殊全嵌套模式時中斷結(jié)束方式(特殊EOI) 當(dāng)某一個從片中斷源要退出中斷服務(wù)前，需分別設(shè)置OCW2送兩個特殊EOI命令，第一個送給從8259A，第二個送給主8259A。 發(fā)送給從8259A的特殊EOI命令，只需由L2L0指定該中斷服務(wù)程序?qū)?yīng)的ISRi=0既可。但在發(fā)送給主8259A特殊EOI命令前，必須用軟件檢查它是否這個從8259A中唯一的中斷源。檢查的方法是讀從片的ISR，判斷它是否為全0，若為全0，則說明這個從8259A中的中斷服務(wù)是唯一的，才能將另一個特殊EOI命令送至主8259A，結(jié)束從片的中斷（對應(yīng)的ISRi=0）；否則就不是唯一的，不給主8259A送中斷結(jié)束命令

32、。60 4中斷優(yōu)先權(quán)循環(huán)中斷優(yōu)先權(quán)循環(huán)（OCW2） （1）自動循環(huán)自動循環(huán)：用于若干中斷源具有相等優(yōu)先權(quán)的情況。 當(dāng)某一個中斷源服務(wù)完以后，它的優(yōu)先權(quán)變成最低，這個中斷源如果再次請求需要等待。 例如，在循環(huán)以前，若IR2和IR7同時有中斷請求，而當(dāng)時的優(yōu)先權(quán)排隊為IR0最高，IR7最低（優(yōu)先級高低）。 （2）特殊循環(huán)特殊循環(huán) 如果中斷源的優(yōu)先權(quán)不都相等，需要在某些時候改變優(yōu)先權(quán)，可以用OCW2來設(shè)置最低優(yōu)先權(quán)的中斷源，這時其它輸入線中斷源的優(yōu)先權(quán)也就相應(yīng)固定了。 例如當(dāng)前中斷源的優(yōu)先權(quán)排隊為IR0最高，IR7最低。例如設(shè)置IR3為最低優(yōu)先權(quán)，則IR4的優(yōu)先權(quán)就變?yōu)樽罡撸▋?yōu)先級高低） 。61 5

33、中斷屏蔽中斷屏蔽 （1）一般屏蔽方式一般屏蔽方式 8259A的8個中斷請求線的每一條都可根據(jù)需要單獨屏蔽，將OCW1寫入中斷屏蔽寄存器，使它的每一位對相應(yīng)的中斷請求線實現(xiàn)屏蔽。 （2）特殊屏蔽方式特殊屏蔽方式 在軟件的控制下動態(tài)地改變系統(tǒng)的優(yōu)先權(quán)結(jié)構(gòu) ，使較長時期內(nèi)得不到服務(wù)的優(yōu)先級較低的中斷源也能得到服務(wù)。 要實現(xiàn)特殊屏蔽方式，先用OCW1寫入屏蔽字使IMR中為“1”位的中斷被屏蔽，然后設(shè)置特殊屏蔽方式（OCW3的ESMM=1，SMM=1），這時使ISR中相應(yīng)位功能無效，而其原狀態(tài)被保存，直到清除特殊屏蔽方式時才恢復(fù)其原狀態(tài)。而在特殊屏蔽期間，IMR中為0的這些位的中斷不管其優(yōu)先權(quán)如何，其中

34、斷申請都可獲得響應(yīng)。62 例5.3 特殊中斷屏蔽特殊中斷屏蔽舉例 ；IR3中斷服務(wù)的程序 CLI ；關(guān)中斷 IN AL，21H ；讀IMR屏蔽字 MOV BL，AL ；保存 MOV AL，3FH ；寫OCW1命令字除允許響應(yīng)優(yōu)先級低的中斷外，屏蔽包括IR3 在內(nèi)的 所有其它中斷，設(shè)允許響應(yīng)IR7 IR6 OUT 21H，AL ；設(shè)OCW1端口地址為21H MOV AL，68H ；送特殊屏蔽字OCW3，其中ESMM=1，且SMM=1允許特殊屏蔽模式 OUT 20H，AL ；設(shè)OCW3端口地址為20H STl ；開中斷 ；在特殊屏蔽期間，未屏蔽的優(yōu)先級低的中斷隨時可插入。 CLI ；關(guān)中斷 MOV

35、 AL，48H ；送特殊屏蔽字OCW3，其中ESMM=1，且SMM=0禁止特殊屏蔽模式 OUT 20H，AL MOV AL， BL ；解除對IRi的屏蔽 OUT 21H，AL STI ；開中斷 MOV AL，20H ；一般EOI中斷結(jié)束命令 MOV 20H，AL IRET ；中斷結(jié)束返回63 6中斷緩沖中斷緩沖 8259A在系統(tǒng)中可有兩種連接方式：緩沖和非緩沖方式。 （1）非緩沖方式非緩沖方式（用ICW4中的BUF=0設(shè)置） 當(dāng)系統(tǒng)中只有單片8259A或只有幾片8259A級聯(lián)工作的系統(tǒng)中，可以將8259A直接與數(shù)據(jù)總線相連，稱為非緩沖方式。SP/EN端作為輸入端，單片時接高電平，級聯(lián)時，主片的

36、接高電平，從片的則接低電平。 （2）緩沖方式緩沖方式（用ICW4中的BUF=1設(shè)置） 在一個大的系統(tǒng)中使用多個8259A級聯(lián)工作時，如果8259A通過總線驅(qū)動器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，這就是緩沖方式。此時，8259A的SP/EN端作為輸出與總線驅(qū)動器的使能端相連，編程時規(guī)定8259A工作在緩沖方式，則8259A會在輸出狀態(tài)字或中斷類型碼的同時，從SP/EN端輸出一個低電平，該低電平作為總線驅(qū)動器的啟動信號。在緩沖器模式，由于SP/EN線作為輸出使能信號，必須通過初始化編程時規(guī)定此8259A是主片還是從片。 64 7讀中斷狀態(tài)讀中斷狀態(tài) 8259A內(nèi)部的IRR、ISR和IMR三個寄存器的狀態(tài)是可讀的

37、。 讀中斷屏蔽寄存器讀中斷屏蔽寄存器，使用讀命令并且端口地址使8259A的A0為1時，可讀入中斷屏蔽寄存器IMR的狀態(tài)。 讀中斷請求寄存器讀中斷請求寄存器和中斷服務(wù)寄存器中斷服務(wù)寄存器 在讀命令之前，送出OCW3命令000010RRRISB，其中RR=1，RIS=0，用讀命令并且端口地址使8259A的A0為0時，可以讀入中斷請求寄存器IRR的狀態(tài)，內(nèi)含未被響應(yīng)的中斷源的中斷請求。 在讀命令之前，送出OCW3命令000010RRRISB，其中RR=1，RIS=1，用讀命令并且端口地址使8259A的A0為0時，可以讀入中斷服務(wù)寄存器ISR的狀態(tài)。內(nèi)含正在接受服務(wù)的中斷源的情況，包括中斷嵌套情況。6

38、5 8中斷查詢中斷查詢 當(dāng)系統(tǒng)的中斷源超過64個時，仍可利用8259A對中斷源的管理功能，但應(yīng)使其工作在查詢方式。 方法：方法：程序中關(guān)中斷，設(shè)置并輸出OCW3命令字P=1（ A0=0的端口），使8259A工作在查詢方式，再對該端口執(zhí)行一條輸入指令，8259A將該讀操作作為中斷響應(yīng)信號，使優(yōu)先級最高中斷源的ISR的相應(yīng)位置位。讀命令從數(shù)據(jù)總線上讀取一個字節(jié)的中斷查詢字，其內(nèi)容為： A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 I W2 W1 W0 I=1表示本片外部設(shè)備有中斷請求表示本片外部設(shè)備有中斷請求，在I=1時，W2W0為中斷請求中優(yōu)先級最高的中斷源的編碼。微處理器對其譯碼后

39、將程序轉(zhuǎn)移到對應(yīng)的中斷服務(wù)程序去執(zhí)行。 I=0表示本片沒有外部設(shè)備請求中斷，則微處理器繼續(xù)執(zhí)行原程序。66 536 8259A在在PC/XT系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用 67 537 8259A編程應(yīng)用編程應(yīng)用 例5.4 假設(shè)某一32位微機系統(tǒng)中有兩塊8259A級聯(lián)，從8259A中INT接主8259A的IR2，主8259A采用全嵌套、緩沖工作方式，從8259A采用用全嵌套、非緩沖工作方式，主8259A的IRR中斷類型碼為08H0FH，從8259A的IRR中斷類型碼為20H27H，均為電平觸發(fā)。試畫出邏輯電路，編寫初始化程序。 解：設(shè)主主8259A的端口地址為的端口地址為08H和和0CH，從從825

40、9A的端口地址為00H和04H，電路如圖5.24所示 。 68 初始化程序設(shè)計如下： CLI ；關(guān)中斷 MOV AL，00011001B ；主 8259A初始化（全嵌套、緩沖工作方式，電平觸發(fā) ） OUT 08H ，AL ；寫入 ICW1 MOV AL，00001000B OUT 0CH ，AL ；寫入 ICW2 MOV AL，00000100B OUT 0CH，AL ；寫入 ICW3 MOV AL，00001101B OUT 0CH，AL ；寫入 ICW4 69 MOV AL，00011001B ；從 8259A 初始化（全嵌套、非緩沖方式，電平觸發(fā) ， ） OUT 00H，AL ；寫入 ICW1 MOV AL，00100000B OUT 04H，AL ；寫入 lCW2 MOV AL，00000010B OUT 04H，AL ；寫入 ICW3 MOV AL，00000001B OUT 04H，AL ；寫入 ICW4 STI70 中斷控制方式的設(shè)計與應(yīng)用中斷控制方式的設(shè)計與應(yīng)用 對于外部設(shè)