[信息與通信]微機原理第九章.ppt課件

1、第九章 中斷控制器、計數(shù)/定時控制器及DMA控制器本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、了解中斷控制器8259A的工作原理與應(yīng)用2、掌握計數(shù)/定時控制器8253的工作原理與使用3、了解DMA控制器8237A的工作原理與應(yīng)用9.1可編程中斷控制器8259A一、中斷1、中斷的基本概念：中斷源中斷請求 當(dāng) 前 程 序中斷服務(wù)程序程序斷點中斷返回中斷響應(yīng)中斷：處理器暫停執(zhí)行當(dāng)前程序，轉(zhuǎn)而處理隨機發(fā)生的事件，處理完畢后再返回到斷點處繼續(xù)執(zhí)行原來程序的過程2、中斷的類型：86系列微機最多可以支持256種中斷，它們被分為四種類型：內(nèi)部中斷和異常軟件中斷外部可屏蔽中斷外部非屏蔽中斷3、中斷的優(yōu)先級通常一個系統(tǒng)有多個中斷源，而CP

2、U同一時刻只能響應(yīng)一個中斷源的請求，按中斷源的輕重緩急程度確定的優(yōu)先級別，稱為優(yōu)先級。4、中斷的嵌套當(dāng)CPU正在響應(yīng)某一中斷源的請求，執(zhí)行為其服務(wù)的中斷服務(wù)程序時，如果有優(yōu)先級更高的中斷源發(fā)出請求，CPU將中止正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序而轉(zhuǎn)入為新的中斷源服務(wù)，等新的中斷服務(wù)程序執(zhí)行完后，再返回到被中止的中斷服務(wù)程序，這一過程稱為中斷嵌套。1#中斷請求響應(yīng)返回1#中斷服務(wù)程序2#中斷請求響應(yīng)返回2#中斷服務(wù)程序3#中斷請求響應(yīng)返回3#中斷服務(wù)程序原主程序中斷優(yōu)先級3#2#1#5、中斷向量中斷向量：中斷服務(wù)程序的入口地址中斷向量表：存放中斷向量的一個特定的內(nèi)存區(qū)域二、8259A芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能：能接收

3、外部的中斷請求，并進行判斷，選中當(dāng)前優(yōu)先級最高的中斷請求，再將此請求送到CPU的INTR端。三、8259A芯片的工作方式1、中斷觸發(fā)方式：1) 電平觸發(fā)方式 該方式以IR端上出現(xiàn)的高電平作為中斷請求信號。請求一旦被響應(yīng)，該高電平信號應(yīng)及時撤除。 2) 邊沿觸發(fā)方式 該方式以IR端上出現(xiàn)由低電平向高電平的跳變作為中斷請求信號，跳變后高電平一直保持，直到被響應(yīng)。 2、中斷優(yōu)先權(quán)管理方式：1) 完全嵌套方式 完全嵌套方式也稱固定優(yōu)先級方式。在這種方式下，由IR端引入的中斷請求具有固定的優(yōu)先級，IR0最高，IR7最低。只有當(dāng)更高的中斷請求到來時，才會給予響應(yīng)。2）自動循環(huán)方式：每當(dāng)任何一級中斷被處理完

4、，它的優(yōu)先級別就變?yōu)樽畹图?，而將最高?yōu)先級賦給原來比它低一級的中斷請求。3）中斷屏蔽方式：普通屏蔽方式：將中斷屏蔽寄存器IMR中的某一位或某幾位置“1”，即將相應(yīng)的中斷請求屏蔽掉。特殊屏蔽方式：當(dāng)CPU在處理某級中斷時，僅對本級中斷進行屏蔽。3、中斷結(jié)束方式：1）自動EOI方式：8259A自動將當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器ISR中的對應(yīng)位清除。2）普通EOI方式：CPU用輸出指令往8259 A發(fā)出一般中斷結(jié)束命令，將ISR寄存器中級別最高的置“1”位清“0”。3）特殊EOI方式：CPU用輸出指令往8259 A發(fā)出特殊中斷結(jié)束命令，將ISR寄存器中指定的置“1”位清“0”。4、連接系統(tǒng)總線的方式1）緩沖方

5、式：8259A通過總線驅(qū)動器和數(shù)據(jù)總線相連。2）非緩沖方式： 8259A直接與數(shù)據(jù)總線相連。四、8259A芯片的級聯(lián)使用五、8259A芯片的控制字1、初始化命令字ICWi：在初始化程序中設(shè)定，且在整個工作過程中保持不變。2、操作命令字OCWi：在應(yīng)用程序中設(shè)置，且可設(shè)置多次。每片8259A有2個片內(nèi)地址A0=0和A0=1，所有的命令字都是通過這兩個端口來發(fā)送的。 1初始化命令字 1) ICW1 ICW1主要用于設(shè)置工作方式，其格式及各位的定義如圖所示。 1LTIMSNGLIC4D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A0=0 2) ICW2 ICW2用于設(shè)置中斷類型號，寫入A0=1的端

6、口，其格式如圖所示。 例如：若ICW2為00001000B，則對于從IR0、IR1、IR2、IR3、IR4、IR5、IR6和IR7上引入的各中斷請求，其相應(yīng)的中斷類型號為08H、09H、0AH、0BH、0CH、0DH、0EH和0FH。 3) ICW3 ICW3用于設(shè)置級聯(lián)，寫入A0=1的端口，格式如圖所示。 例如：某片從8259A的ID2ID1ID0=100，則表示該從8259A接在主8259A的IR4 4) ICW4 ICW4用于設(shè)置8259A的工作方式，寫入A0=1的端口，格式如圖所示。ICW1的IC4位為1時，才寫入ICW4。 8259A初始化過程：例如：PC機中8259A的主片定義為：

7、上升沿觸發(fā)、在IR2級聯(lián)從片、有ICW4、非AEOI方式、中斷類型號08H0FH、一般的中斷嵌套方式、端口地址是20H、21H；從片定義為：上升沿觸發(fā)、級聯(lián)到主片的IR2、有ICW4、非AEOI方式、中斷類型號為70H78H、一般的中斷嵌套方式、端口地址是A0H、A1H。初始化過程如下： 初始化主片 初始化從片MOV AL，11H MOV AL，11HOUT 20H，AL OUT 0A0H，ALMOV AL，08H MOV AL，70HOUT 21H，AL OUT 0A1H，AL MOV AL，04H MOV AL，02HOUT 21H，AL OUT 0A1H，ALMOV AL，01H MOV

8、 AL，01HOUT 21H，AL OUT 0A1H，AL 2）操作命令字1) OCW1 OCW1的功能是設(shè)置和清除中斷屏蔽寄存器的相應(yīng)位，寫入A0=1的端口，格式如圖所示。 2) OCW2 OCW2用于設(shè)置優(yōu)先級循環(huán)方式和中斷結(jié)束方式，寫入A0=0的端口，格式如圖所示。3) OCW3 OCW3的功能有三個方面：設(shè)置和撤消特殊屏蔽方式、設(shè)置中斷查詢方式以及設(shè)置對8259A內(nèi)部寄存器的讀出。OCW3寫入A0=0的端口，格式如圖所示。例：兩片8259A連接如圖所示中斷向量表：主8259A：中斷類型碼分別為40H和45H中斷服務(wù)程序地址分別為1000H：1050H 1000H：1060H從8259A

9、：中斷類型碼分別為32H和33H中斷服務(wù)程序地址分別為2000H：5440H2000H：3620H初始化程序段：1、主8251A：2、從8251A：9.2可編程計數(shù)/定時控制器8253 1、8253芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、8253芯片的控制字格式3、8253芯片的工作方式4、8253芯片的編程計數(shù)器/定時器功能：對外部事件發(fā)生次數(shù)進行計數(shù)實現(xiàn)定時的方法：軟件定時計算機系統(tǒng)經(jīng)常用到定時信號如DRAM刷新定時硬件定時1、8253芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)計數(shù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：8353A的讀寫操作狀態(tài)：2、控制字格式：例：設(shè)計數(shù)器0計數(shù)器2端口地址為：304H306H，控制字端口地址為：307H選擇2號計數(shù)器，工作在方式3

10、，計數(shù)初值為533H，采用二進制計數(shù)，其初始化程序為：寫控制字：MOVAL，10110110BMOVDX，307HOUTDX，AL寫計數(shù)初值：MOVAL，33HMOVDX，306HOUTDX，ALMOVAL，05HMOVDX，306HOUTDX，AL例：要求讀出1號計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值（假定計數(shù)值只有低8位）寫控制字：MOVAL，01000000BMOV DX，307HOUTDX，AL讀當(dāng)前計數(shù)值：MOVDX，305HINAL，DX 3、8253的工作方式工作方式?jīng)Q定以下內(nèi)容：1）門控信號的影響2）OUT信號的狀態(tài)3）計數(shù)操作可否重復(fù)1）工作方式0計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷方式0輸出波形方式0時GATE信

11、號的作用 計數(shù)過程中，GATE必須保持為高電平，為低電平時計數(shù)停止。2）工作方式1可編程單脈沖發(fā)生器單脈沖寬度T = NTCLK3）工作方式2速率波發(fā)生器自動重新裝入計數(shù)初值，實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)4）工作方式3方波發(fā)生器自動重新裝入計數(shù)初值，實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)N為偶數(shù)：占空比為1：1N為奇數(shù)：占空比為(N+1)/2 : (N-1)/25）工作方式4軟件觸發(fā)方式6）工作方式5硬件觸發(fā)方式8253工作方式比較例：設(shè)三個計數(shù)器的端口地址為70H、71H、72H，控制寄存器端口地址73H。計數(shù)器0，工作模式2，僅讀寫計數(shù)器低字節(jié)，初值為100，采用二進制計數(shù)。MOV AL, 14HOUT 73H, ALMOV AL

12、, 100OUT 70H, AL4、8253芯片的編程1）初始化：寫入控制字按控制字要求寫入計數(shù)初值例：設(shè)三個計數(shù)器的端口地址為70H、71H、72H，控制寄存器端口地址73H。計數(shù)器1，工作模式1，初值為1234，計數(shù)值使用BCDMOV AL, 73HOUT 73H, ALMOV AX, 1234HOUT 71H, ALMOV AL, AHOUT 71H, AL2）讀出命令發(fā)出鎖存命令，使當(dāng)前計數(shù)值鎖存在OL中讀OL，獲得當(dāng)前計數(shù)值例：設(shè)三個計數(shù)器的端口地址為70H、71H、72H，控制寄存器端口地址73H。讀出計數(shù)器0的當(dāng)前計數(shù)值，放在BX中MOV AL, 00HOUT 73H, ALIN

13、 AL, 70HMOV BL, ALIN AL, 70HMOV BH, AL3）應(yīng)用舉例例如，某8086系統(tǒng)中包含一片8253芯片，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖設(shè)8253端口地址為301H，303H，305H，307H系統(tǒng)完成如下功能：(1)利用通道0完成對外部事件計數(shù)功能，計滿100次向CPU發(fā)出中斷請求。方式0，計數(shù)初值為100=64H控制字：00010000BMOVAL，10HMOVDX，307HOUTDX，ALMOVAL，64HMOVDX，301HOUTDX，AL定義工作方式：送計數(shù)初值：(2)利用通道1產(chǎn)生頻率為1KHZ的方波。fclk1=2.5MHZ方式3，計數(shù)初值為 N=fCLK1/fOUT=2500=09C4H控制字：01110110B定義工作方式：送計數(shù)初值：MOVAL，76HMOVDX，