微型計算機原理及應用第7章課件

1、 第7章 中斷及應用技術(shù)7.1. 中斷系統(tǒng) （1）中斷 CPU正在執(zhí)行某一段程序的過程中，如果外界或內(nèi)部發(fā)生了緊急事件，要求CPU暫停正在運行的程序轉(zhuǎn)去執(zhí)行這個緊急事件的處理程序，待處理完后再回到被停止執(zhí)行程序的間斷點，繼續(xù)執(zhí)行原來被打斷了的程序，這一過程稱為中斷。 （2）中斷源 產(chǎn)生中斷請求的事件叫中斷源。 （3）中斷請求 中斷源向CPU發(fā)出的申請中斷的信號。中斷源只有在自身未被屏蔽情況下才能發(fā)中斷請求。 （4）可屏蔽中斷與不可屏蔽中斷 所謂“屏蔽”是中斷源的中斷請求信號CPU拒絕響應。凡是微處理器內(nèi)部能夠“屏蔽”的中斷，稱為可屏蔽中斷；凡是微處理器內(nèi)部不能夠“屏蔽”中斷，稱為不可屏蔽中斷，

2、通常是由內(nèi)部的中斷觸發(fā)器（或中斷允許觸發(fā)器）來控制的。 （5）中斷優(yōu)先權(quán) CPU需要規(guī)定各個中斷源的優(yōu)先級，使CPU在多個中斷源同時發(fā)出中斷請求時能找到優(yōu)先級最高的中斷源。 （6）中斷響應 CPU收到中斷源的中斷請求后，并不立即響應，而是在一定時刻、滿足一定條件下，才能響應中斷源的請求。 （7）中斷源識別及中斷判優(yōu) 1）查詢中斷 中斷源識別包括兩個方面：確定中斷源和找到該中斷服務程序的首地址。 查詢中斷采用硬件電路與軟件程序查詢相結(jié)合的方式，來確定中斷源及中斷處理程序的人口地址。斷源查詢方式硬件原理示意圖 ： 設中斷源的優(yōu)先級由高到低的順序為：ABCD 查詢方式程序如下： INAL，IPORT

3、;從輸入接口讀取D0D3.TESTAL，01H;是設備A請求嗎?JNZA;是,轉(zhuǎn)設備A中斷服務程序.TESTAL，02H;否,是設備B請求嗎?JNZB;是,轉(zhuǎn)設備B中斷服務程序.TESTAL，04H;否,是設備C請求嗎?JNZC ;是,轉(zhuǎn)設備C中斷服務程序.TESTAL，08H;否,是設備D請求嗎?JNZ D ;是,轉(zhuǎn)設備D服務程序. 2）中斷優(yōu)先級編碼 通過硬件設置中斷優(yōu)先級編碼電路見圖6-12。 （8） 中斷過程 中斷過程主要包括： 中斷請求； 中斷判優(yōu)； 中斷響應； 中斷處理（執(zhí)行中斷服務程序）； 中斷返回。7.1.2 . 80 x86中斷系統(tǒng) （1）8086中斷源 8086中斷系統(tǒng)的中

4、斷源分為兩大類：內(nèi)部中斷和外部中斷， 1）內(nèi)部中斷 由CPU本身啟動或執(zhí)行中斷指令產(chǎn)生的中斷稱為內(nèi)部中斷。 內(nèi)部中斷是不可屏蔽中斷，其中斷源為兩種情況：執(zhí)行軟件中斷指令（INT n）產(chǎn)生的中斷；由硬件自動產(chǎn)生中斷請求，然后通過調(diào)用中斷指令產(chǎn)生的中斷。 2）外部中斷 外部中斷是由外部設備作為中斷源發(fā)出請求信號引起的中斷。 可屏蔽中斷： 在80 x86系統(tǒng)中，可屏蔽中斷由外部設備的中斷請求信號，通過中斷控制器8259輸出高電平觸發(fā)CPU引腳INTR。當中斷允許標志位IF=1，CPU才能響應INTR的中斷請求。 不可屏蔽中斷：所謂不可屏蔽中斷就是CPU必須響應的中斷，該中斷不受中斷允許標志位IF限制

5、，不可屏蔽中斷由中斷源的中斷請求信號以電壓正跳變（即邊沿觸發(fā)）方式觸發(fā)CPU引腳NMI。這種中斷一旦產(chǎn)生，在CPU內(nèi)部直接產(chǎn)生中斷類型號為2的中斷。（2）中斷向量表 8086系統(tǒng)提供支持最多256種不同的中斷，為了便于管理和方便編程，256種中斷分別以0255的序號表示中斷的類型號（如除法出錯為0號中斷，NMI為2號中斷等）。 每一種類型的中斷，都必須有相應的中斷處理程序，中斷服務程序的入口地址稱為中斷向量。 每個中斷向量占用存儲單元4個字節(jié)，前兩個字節(jié)（低位在前高位在后）存儲中斷服務程序人口地址的16位段內(nèi)地址（即偏移量IP），后兩個字節(jié)（低位在前高位在后）存儲中斷服務程序人口地址的16位段

6、地址(即段地址CS)。按照中斷類型碼由小到大的順序，把256個中斷的中斷向量集中地存放在連續(xù)的存儲空間中，這個存儲空間稱為中斷向量表。 中斷向量表固定存放在存儲器的地址為： 0000:00000000:03FFH的低端空間； 共2564=1024個字節(jié)。 中斷向量地址中斷向量在中斷向量表中的存儲地址。中斷類型號n與中斷向量地址的關(guān)系式： 中斷向量地址n4 例如，1AH類中斷，其中斷向量地址應為n41AH4=68H。 （3）中斷類型號的獲取 8086CPU在響應中斷后，必須獲取該中斷的中斷類型碼。 對于可屏蔽中斷由CPU的引腳INTR引入，其中斷類型號由中斷控制器芯片8259（下面介紹）在初始化

7、編程時確定。 內(nèi)部中斷和異常處理及非屏蔽中斷時，系統(tǒng)自動產(chǎn)生中斷類型號并轉(zhuǎn)入相應的中斷處理程序入口。 對于軟件中斷INT n指令，指令中n即為中斷類型碼。 例如，某中斷源向CPU發(fā)出中斷請求并給出給出中斷類型碼n，由于每個中斷向量占用4個字節(jié)單元，故類型碼為n的中斷向量在中斷向量表中存儲單元的地址為n4，CPU找到該地址對應的4個內(nèi)存字節(jié)單元，將前2字節(jié)單元送入IP，后兩字節(jié)單元的內(nèi)容送入CS后，由此轉(zhuǎn)入中斷服務程序。 7.2 8259A可編程中斷控制器 80 x86系統(tǒng)采用專用的中斷控制器芯片8259A實現(xiàn)外部中斷與CPU的接口功能。 1. 8259A中斷控制器邏輯功能 1）一片8259A可

8、管理8個中斷請求，具有八級優(yōu)先權(quán)控制?？梢酝ㄟ^對8259編程進行指定，并把當前優(yōu)先級最高的中斷請求送到CPU的INTR端。 2）可通過多個8259A的級連。 3）對任何一級中斷可實現(xiàn)單獨屏蔽。 4）當CPU響應中斷時，向CPU提供相應中斷源的中斷向量。 5）具有多種優(yōu)先權(quán)管理模式，且這些管理模式多能動態(tài)改變。 2. 8259A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能 8259A的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu): 中斷請求寄存器（IRR） 優(yōu)先級分析器 中斷服務寄存器（ISR） 中斷屏蔽寄存器（IMR） 數(shù)據(jù)總線緩存器、讀/寫控制電路 級聯(lián)緩沖器/比較器. 見教材圖6-16。 3. 8259A編程 8259A有兩種寄存器可以通過編程實

9、現(xiàn)對8259的初始化設置和工作方式的選擇。 (1)初始化命令字寄存器 8259A在開始工作之前，必須進行初始化編程。 初始化編程主要包括以下內(nèi)容： 設置中斷請求的觸發(fā)方式（電平觸發(fā)或邊沿觸發(fā)）； 設置8259A是單片工作方式還是多片級聯(lián)工作方式、 是主片還是從片； 設置中斷源的中斷類型碼（只需設置IRQ0的中斷類型碼）； 8259A共有4個初始化 命令字，它們必須按順序填寫，且ICW1寫在8259A偶地址端口中，其余3個寫于8259A奇地址端口中 。 ICW1：決定8259A的工作方式； ICW2：設定可屏蔽中斷的中斷類型碼（高5位）； ICW3：用于級聯(lián)方式； ICW4：設定8259A的優(yōu)先

10、級管理方式，EOI方式等 【例】設8259A的偶地址端口為80H、奇地址端口為81H、單片使用、上升邊沿觸發(fā)。初始化程序為：MOV AL,13H;設置ICW1OUT 80H,AL;MOV AL,60H;設置 ICW2 (中斷類型碼為60H67H)OUT 81,AL (2)操作控制字寄存器OCW1OCW3： 在初始化編程后，8259A就可以開始工作， CPU可以向8259A發(fā)出一些控制命令，這些控制命令稱為操作命令字，它們存放在寄存器OCW1，OCW2和OCW3中。 OCW1：用來設置中斷源的屏蔽狀態(tài)； OCW2：用來設置中斷結(jié)束的方式和修改為循環(huán)方式的中斷優(yōu)先權(quán)管理方式； OCW3：用來設置特

11、殊屏蔽方式和查詢方式，并用來控制8259A內(nèi)部狀態(tài)字IRR，ISR的讀出。 4.基于Protues軟件的8259接口電路仿真調(diào)試在計算機接口電路中，通?？梢圆捎肞rotues仿真軟件環(huán)境對其進行軟硬件仿真調(diào)試。在已經(jīng)安裝Protues軟件（本節(jié)為Proteus7.10版本）的計算機系統(tǒng)中，可以在桌面雙擊ISIS 7 Professional快捷方式圖標 ，或者單擊按鈕“開始”“所有程序”“Proteus 7 Professional”“ISIS 7 Professional”， ISIS程序啟動之后，彈出主工作窗口。如圖7-11所示。例：8259外部中斷控制74LS273接8只LED燈移動點亮

12、 圖7-12 8259A中斷控制LED燈仿真原理圖匯編語言源程序見P223 7.3 中斷應用 1. ROM BIOS中斷調(diào)用 BIOS（Basic I/O System）即基本輸入/輸出系統(tǒng)。在80 x86微機系統(tǒng)中，BIOS被固化在為0FE000H開始的8KB的ROM區(qū)，又稱ROM BIOS。 BIOS中斷服務程序的調(diào)用步驟為： 在AH寄存器中設置需要調(diào)用的中斷服務程序的功能號。 設置中斷服務程序的入口。 通過INT n指令調(diào)用BIOS處理程序，n為中斷類型碼。 有些處理程序結(jié)束后，可以取得出口參數(shù)。 【例】指令：INT 16H，AH=0，功能：從鍵盤讀入一個字符送人AL。 人口參數(shù)：AH=

13、0 出口參數(shù)：AL 指令段： MOV AH, 0;功能0 INT 16H;從鍵盤輸入一個字符, 該 字符的ASCII碼送人AL. 2. DOS系統(tǒng)功能調(diào)用 DOS（操作系統(tǒng)）系統(tǒng)功能調(diào)用為程序員提供的80多個常用子程序，可在匯編語言程序中直接調(diào)用。 DOS系統(tǒng)功能調(diào)用步驟為： 在AH寄存器中設置調(diào)用子程序的功能號。 根據(jù)所調(diào)用功能號設置入口參數(shù)。 系統(tǒng)功能調(diào)用INT 21H指令轉(zhuǎn)入子程序入口。 子程序運行完畢后，按規(guī)定取得出口參數(shù)。 【例】功能號AH=2，功能：將DL寄存器中的ASCII字符送屏幕顯示。 人口參數(shù)：AH=0 ，DL的內(nèi)容為字符的ASCII碼。 指令段： MOVDL, A;欲顯示字符 MOVAH, 2; INT 21H;屏幕顯示字符A. DOS系統(tǒng)功能調(diào)用中AH=25H的功能為：設置中斷向量表，其參數(shù)如下： 設置中斷向量： 人口參數(shù)：AH=25H AL=中斷類型號 DS:DX=中斷