第八章中斷和異常

第八章中斷和異常8.1概述8.2中斷8.3異常8.4中斷及異常的暫時(shí)屏蔽8.5中斷及異常的優(yōu)先級(jí)8.6實(shí)方式下的中斷8.7保護(hù)方式下的中斷和異常8.8中斷優(yōu)先級(jí)管理器8259APIC18.1概述一、什么是中斷二、中斷源和中斷優(yōu)先權(quán)三、中斷服務(wù)程序四、斷點(diǎn)和中斷現(xiàn)場(chǎng)五、硬件中斷和軟件中斷2一、什么是中斷在CPU正常運(yùn)行程序時(shí)，由于內(nèi)部或外部某個(gè)非預(yù)料事件或指定的事件的發(fā)生（如：外部事件，電源掉電，硬件故障,傳輸錯(cuò)，存貯錯(cuò)，運(yùn)算錯(cuò)及操作面板要求服務(wù)等），使CPU暫停正在運(yùn)行的程序，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理引起中斷事件的程序，處理完畢然后再返回被中斷了的程序，繼續(xù)執(zhí)行。這個(gè)過程就是中斷。3中斷服務(wù)程序1中斷服務(wù)程序

2中斷事件1CPU執(zhí)行流程中斷事件

24二、中斷源和中斷優(yōu)先權(quán)引起中斷的因素很多，將發(fā)出中斷申請(qǐng)的外設(shè)或內(nèi)部的原因,稱為中斷源給每個(gè)中斷源指定一個(gè)優(yōu)先權(quán)，稱為中斷優(yōu)先權(quán)當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，

CPU按照中斷優(yōu)先權(quán)的高低順序,依次響應(yīng)。5三、中斷服務(wù)程序

處理中斷源，完成其所要求功能的程序，稱中斷服務(wù)程序（中斷例行程序、中斷子程）。CPU執(zhí)行流程中斷服務(wù)程序1中斷服務(wù)程序2非預(yù)料事件2非預(yù)料事件16非預(yù)料事件是指事件發(fā)生的時(shí)間無法預(yù)知，

即中斷源何時(shí)產(chǎn)生中斷不確定，是隨機(jī)的。但事件的性質(zhì)及處理方法則是已知的，

確定的，

即中斷服務(wù)程序是事先編寫好的,

只是何時(shí)執(zhí)行未知。中斷源產(chǎn)生中斷的隨機(jī)性，使中斷服務(wù)程序的執(zhí)行也具有隨機(jī)性，即何時(shí)執(zhí)行中斷服務(wù)程序不是在程序中安排好的。7四、斷點(diǎn)和中斷現(xiàn)場(chǎng)斷點(diǎn):

是指CPU執(zhí)行的現(xiàn)行程序被中斷時(shí)的下一條指令的地址,又稱斷點(diǎn)地址。中斷現(xiàn)場(chǎng):

是指CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序前的運(yùn)行狀態(tài)，包括CPU內(nèi)部各寄存器、斷點(diǎn)地址等。81000:150H、、、、、、、、、、MOVAX,0ADDAX,DXMOV[DI],AX、、、、、、、、、、

PUSHAX

、、

、、

IRETCPU在執(zhí)行此指令時(shí)，某中斷源發(fā)申請(qǐng)中斷;CPU在執(zhí)行完該指令后，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷子程地址1000:150H為斷點(diǎn)斷點(diǎn)概念:9早期中斷概念的引入，是為解決CPU與外設(shè)間的速度匹配問題，提高CPU的工作效率。中斷源主要是由外部硬件產(chǎn)生。當(dāng)今的中斷技術(shù)，不再限于外部硬件產(chǎn)生中斷(稱硬件中斷或外中斷)，還可由CPU內(nèi)部產(chǎn)生(如被零除操作)，或者由程序預(yù)先安排，即由指令調(diào)用的中斷服務(wù)程序。（稱軟件中斷或

內(nèi)中斷）又稱為異常中斷將硬件中斷或外中斷統(tǒng)稱中斷，將軟件中斷或內(nèi)中斷統(tǒng)稱異常五、硬件中斷和軟件中斷10異常是指令執(zhí)行期間檢查到的不正?；蚍欠ǖ臓顟B(tài)，使指令不能正常執(zhí)行而產(chǎn)生中斷。這與所執(zhí)行的指令有直接的關(guān)系。它源于CPU的內(nèi)部，通常將軟中斷指令也歸于異常118.2中斷80386,80486支持兩種類型的外部中斷:可屏蔽中斷及不可屏蔽中斷(非屏蔽中斷),并有相應(yīng)的兩個(gè)中斷請(qǐng)求引腳信號(hào)----INTR及NMI.

1、可屏蔽中斷經(jīng)由INTR信號(hào)(高電平有效)請(qǐng)求的中斷稱為可屏蔽中斷.它受IF的影響和控制.當(dāng)IF被軟件采用STI指令置1時(shí),表明INTR被允許,CPU響應(yīng)INTR.當(dāng)IF被軟件采用CLI指令置0時(shí),表明INTR被禁止,CPU不響應(yīng)INTR。

2、非屏蔽中斷經(jīng)由NMI信號(hào)線(上升沿觸發(fā)有效)請(qǐng)求的中斷稱為非屏蔽中斷。它是不被IF禁止的中斷。

128.3異常

1、異常分類產(chǎn)生異常后,系統(tǒng)根據(jù)引起異常的程序是否可被恢復(fù)這一原則,進(jìn)一步又把異常分為故障(fault)、陷阱(trap)和中止(abort)3類異常。

故障異常是引起故障的程序可被恢復(fù)執(zhí)行的異常,它也是在引起故障的指令執(zhí)行之前就報(bào)告給系統(tǒng)的一種異常，故障被檢出時(shí)，保護(hù)斷點(diǎn)（指向引起故障的指令）故障處理完畢，返回到引起故障的指令，使該指令得以正確執(zhí)行。

陷阱異常是在指令執(zhí)行期間被檢測(cè)到的,并在引起異常的指令執(zhí)行之后向系統(tǒng)報(bào)告的一種異常.陷阱產(chǎn)生后，保護(hù)斷點(diǎn)（指向引起陷阱的指令的下一條應(yīng)該執(zhí)行的指令地址），程序轉(zhuǎn)向異常處理。

中止異常是微處理器面臨嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)產(chǎn)生的異常。

132、異常錯(cuò)誤碼

產(chǎn)生異常時(shí)CPU在異常處理程序的棧中壓入一個(gè)異常錯(cuò)誤碼。異常錯(cuò)誤碼格式如下，異常錯(cuò)誤碼位于特定的堆棧中，對(duì)于一些無錯(cuò)誤信息的異常，向棧中壓入錯(cuò)誤碼0。 錯(cuò)誤碼的格式類似于選擇器的格式，區(qū)別僅在于選擇RPL域被兩個(gè)1位域（EXT、IDT）替代。選擇器索引保留選擇器索引15

域值描述D0:EXT0中斷的程序引起異常

1外部事件引起異常D1:IDT0索引域的意義取決于

TI域

1選擇器屬于門描述符D2:TI0索引域指向GDT1索引域指向LDTD3----D15為索引域，與TI組成一個(gè)14位的指針

32108028680386/8048614

3、處理器定義的異常

所謂處理器定義的異常是80X86處理器中保留自用的異常,共用16個(gè).1、異常0

異常0定義為除法出錯(cuò)異常，是一種故障型異常

2、異常1

異常1定義為排錯(cuò)異?；蛘{(diào)試異常,有故障類或陷阱類，其中單步為陷阱型異常

3、異常3

異常3為斷點(diǎn)中斷,是一個(gè)采用單字節(jié)指令I(lǐng)NT的軟件中斷，屬陷阱型異常

4、異常4

異常4定義為溢出異常陷阱，屬陷阱型異常

5、異常5

異常5定義為邊界檢查故障，屬故障型異常

156、異常6異常6定義為無效操作碼故障，屬故障型異常7、異常7異常7定義為協(xié)處理器無效故障，屬故障型異常8、異常8異常8定義為雙重故障，屬中止型異常9、異常9異常9定義為協(xié)處理器段越界異常，屬中止型異常10、異常10異常10定義為無效TSS故障，屬故障型異常11、異常11異常11定義為段不存在異常，屬故障型異常1612、異常12異常12定義為棧段故障，屬故障型異常13、異常13異常13定義為通用保護(hù)故障，屬故障型異常14、異常14異常14定義為頁故障，屬故障型異常15、異常16異常16定義為協(xié)處理器出錯(cuò)故障，屬故障型異常注意：由INTN定義的軟中斷均為陷阱型異常未定義313210U/SR/WP域值描述P0失效由不存在頁引起

1失效由頁級(jí)別保護(hù)沖突引起R/W0失效由讀引起

1失效由寫引起U/S0失效發(fā)生在管理方式

1失效發(fā)生在用戶方式178.4中斷及異常的暫時(shí)屏蔽中斷和排錯(cuò)異常在某些條件下可被忽略或屏蔽引起中斷和排錯(cuò)異?？杀缓雎曰蚱帘蔚臈l件如下:1、EFLAGS中的IF=0,屏蔽外部可屏蔽中斷.2、IF=0時(shí),執(zhí)行STI指令,則在STI指令及下面一條指令執(zhí)行期間,屏蔽外部可屏蔽中斷.3、EFLAGS中的RF=1,屏蔽排錯(cuò)故障.（RF為調(diào)整恢復(fù)標(biāo)志：RF=0,調(diào)試故障被接受，

RF=1,調(diào)試故障被忽略）

4、系統(tǒng)正處理一個(gè)非屏蔽外部中斷，則屏蔽任何新的非屏蔽中斷。

5、執(zhí)行以SS為目的寄存器的MOV及POP指令時(shí)，將在該指令及下面一條指令執(zhí)行期間屏蔽各種中斷及排錯(cuò)異常.6、在指令前綴LOCK及被鎖定的指令之間不允許中斷。188.5中斷及異常的優(yōu)先級(jí)中斷/異常類型優(yōu)先級(jí)排錯(cuò)故障非排錯(cuò)故障陷阱指令I(lǐng)NTn、INTONMI中斷INTR中斷最高最低中斷/異常的優(yōu)先級(jí)排錯(cuò)陷阱19一、實(shí)方式下的中斷分類按中斷源的不同，中斷分為內(nèi)部中斷和外部中斷。1、內(nèi)部中斷（軟中斷）指CPU執(zhí)行某些特殊操作或由INT指令引起的中斷①

被零除操作或OF=1時(shí)執(zhí)行INTO指令引起②使用DEBUG中的單步或斷點(diǎn)設(shè)置操作引起③

執(zhí)行INTn指令引起8.6實(shí)方式下的中斷20指外部芯片通過CPU的INTR引腳或NMI引腳發(fā)出中斷申請(qǐng)引起的中斷。當(dāng)INTR上有高電平信號(hào)當(dāng)NMI上有上升沿信號(hào)2、外部中斷（硬中斷）8088GNDA14A13A12A11A10A9A8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGND最大組態(tài)（最小組態(tài)）VCCA15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6(HIGH)(SSO)MN/MXRDRQ/GT0(HOLD)RQ/GT1(HLDA)LOCK(WR)S2(IO/M)S1(DT/R)S0(DEN)QS0(ALE)QS1(INTA)TESTREADYRESET21

可屏蔽中斷

由INTR引腳引起的中斷，稱可屏蔽中斷。

CPU是否響應(yīng)INTR引腳上的中斷請(qǐng)求取決于IF標(biāo)志：

IF=1，CPU響應(yīng)INTR引腳上的中斷請(qǐng)求

IF=0，CPU不響應(yīng)INTR引腳上的中斷請(qǐng)求即當(dāng)IF=0時(shí)，將INTR引腳上的中斷申請(qǐng)屏蔽。非屏蔽中斷

由NMI引腳引起的中斷，稱非屏蔽中斷。當(dāng)NMI引腳上產(chǎn)生上升沿信號(hào)，CPU必響應(yīng)此中斷請(qǐng)求，即NMI引腳上的中斷請(qǐng)求不受IF標(biāo)志的控制，

IF不能屏蔽NMI引腳上的中斷請(qǐng)求。22保留中斷邏輯INTn指令I(lǐng)NTO指令除法錯(cuò)誤單步TF=1非屏蔽中斷請(qǐng)求IR0IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR7可編程中斷控制器(PIC)8259AINTn412CPUINTRNMI08090A0B0C0D0E0F系統(tǒng)定時(shí)器鍵盤保留(打印機(jī))軟盤串行通信接口保留(通信)彩色/圖形接口實(shí)方式下的中斷源INT指令

3023當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí)產(chǎn)生中斷申請(qǐng)時(shí)，CPU先響應(yīng)優(yōu)先權(quán)最高的中斷源，再響應(yīng)優(yōu)先級(jí)較低的中斷源。二、實(shí)方式下的中斷優(yōu)先權(quán)優(yōu)先級(jí)高低

內(nèi)中斷(除零，INT指令，斷點(diǎn)，INTO指令)

非屏蔽中斷可屏蔽中斷

低內(nèi)中斷(單步)

24三、實(shí)方式下的中斷響應(yīng)過程當(dāng)中斷源產(chǎn)生中斷申請(qǐng)后，不論是內(nèi)中斷、非屏蔽中斷，還是可屏蔽中斷，只要滿足響應(yīng)條件，在執(zhí)行完當(dāng)前指令后，CPU內(nèi)部硬件會(huì)自動(dòng)完成下列響應(yīng)中斷的過程：①

取中斷類型號(hào)N②

當(dāng)前PSW的內(nèi)容入棧③

清IF、TF標(biāo)志為0④當(dāng)前CS的內(nèi)容入棧⑤

當(dāng)前IP的內(nèi)容入棧⑥

取內(nèi)存單元(0:N×4)字內(nèi)容送IP

取中斷子程⑦

取內(nèi)存單元(0:N×4+2)字內(nèi)容送CS

入口地址此時(shí)CS:IP指向中斷程序的入口，開始執(zhí)行中斷程序。保存現(xiàn)場(chǎng)25當(dāng)前指令執(zhí)行完的含義

CPU正在執(zhí)行一條指令，執(zhí)行完本條指令，響應(yīng)中斷；對(duì)于帶重復(fù)前綴的串指令（如REPMOVSB），執(zhí)行一次重復(fù)和串指令即可響應(yīng)中斷；對(duì)MOV和POP指令，處理對(duì)象為段寄存器，以及STI和IRET指令執(zhí)行完本條指令后，再執(zhí)行一條指令才響應(yīng)中斷。26內(nèi)存中斷向量表0:0~3FFH1000:150h3000:200h0:N×40:N×4+20:0000、、、、、、

0200h3000h

、、、、、、、、、

MOVAX,0ADDAX,DXMOV[DI],AX、、、、、、、、、、、、

MOVBX,CX、、、、、、

IRET、、、類型N中斷子程某中斷源發(fā)申請(qǐng)中斷，申請(qǐng)執(zhí)行類型號(hào)為N的中斷子程響應(yīng)中斷前

SS:SP響應(yīng)中斷后SS:SP

堆棧執(zhí)行IRET后

(IP)(CS)(PSW)01501000(PSW)SS:SP(IP)=0200h(CS)=3000h0：3FFH0：027從中斷子程返回?cái)帱c(diǎn)處，靠的是執(zhí)行中斷子程最后的指令I(lǐng)RET，從堆棧中取出斷點(diǎn)地址給CS:IP，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。故中斷子程最后應(yīng)安排IRET指令。1000:150h3000:200h0:N×40:N×4+20:0000、、、、、、

0200h3000h

、、、、、、、、、

MOVAX,0ADDAX,DXMOV[DI],AX、、、、、、、、、

MOVBX,CX、、、

IRET、、、響應(yīng)中斷前

SS:SP響應(yīng)中斷后SS:SP

堆棧執(zhí)行IRET后

(IP)(CS)(PSW)01501000(PSW)SS:SP(IP)=0200h(CS)=3000h28四、實(shí)方式下如何獲取中斷類型號(hào)由前面介紹知，當(dāng)中斷源產(chǎn)生中斷請(qǐng)求后，不論是內(nèi)中斷、非屏蔽中斷，還是可屏蔽中斷，只要滿足響應(yīng)條件，在執(zhí)行完當(dāng)前指令后，

CPU內(nèi)部硬件會(huì)自動(dòng)完成響應(yīng)中斷的過程,

共七個(gè)步驟，而第一步就是獲取中斷類型號(hào)。不同的中斷源，實(shí)方式下獲取中斷類型號(hào)的方法不同。29STIIPCSPSWCPU和總線控制邏輯(1)條件

IF=1NMI=0HOLD=0

無內(nèi)部中斷INTRINTAD0~D78259AINTINTAD0~D7IR0IR1IR7外設(shè)中斷請(qǐng)求(6)0IF0TF(5)保護(hù)斷點(diǎn)(9)返回主程序4*N4*N+2IPCSPSW(2)中斷請(qǐng)求主程序(7)(4*N)IP(4*N+2)CS轉(zhuǎn)入中斷處理程序(2)中斷請(qǐng)求INT=1(3)INTA=0送8259A(4)類型碼N送CPU(7)轉(zhuǎn)入中斷處理程序(9)返回主程序(8)開中斷中斷處理程序INET可屏蔽中斷的響應(yīng)和處理過程可屏蔽中斷的響應(yīng)和處理過程:308.7保護(hù)方式下的中斷和異?；刂废蘖恐袛嗝枋龇碇袛郚的門中斷N-1的門8N8(N-1)中斷2的門中斷1的門中斷0的門10H80150保護(hù)方式的中斷描述符表保護(hù)方式下，發(fā)生中斷和異常時(shí)，使用中斷描述符表IDT(共256項(xiàng)每項(xiàng)由8字的中斷描述符組成）IDT在內(nèi)存中的位置由中斷描述符表寄存器IDTR給出（48位）IDTRIDT310IDT:為中斷門,陷阱門,任務(wù)門之一311514121170保留(必須為0)

PDPL0類型未用代碼段選擇器偏移量80286中斷或陷阱門6420150

80386/80486中斷或陷阱門6420偏移量(高)PDPL0類型000保留代碼段選擇器偏移量150任務(wù)門保留PDPL0類型保留TSS段選擇器保留6420中斷描述符格式P:存在位DPL:描述符特權(quán)級(jí)類型：0101任務(wù)門0110/0001中斷門0111/1111陷阱門DPL字段僅在INTN和INTO指令時(shí)被檢驗(yàn)，且要求CPL大于或等于DPL32入口點(diǎn)中斷描述符表SelectorAttributesOffset全局或局部描述符表線性地址空間BaseLimitAttributes通過中斷門或陷阱門的轉(zhuǎn)移:IDT為中斷門或陷阱門則中斷程序與當(dāng)前程序?yàn)橥蝗蝿?wù),中斷程序地址由中斷門或陷阱門提供，如下圖8.7.1通過中斷門及陷阱門的轉(zhuǎn)移33通過中斷門或陷阱門向內(nèi)層轉(zhuǎn)移:向內(nèi)中斷向外返回堆棧向下增長(zhǎng)內(nèi)層棧外層棧IRET前的ESP指針中斷后的ESP指針中斷前及IRET后的ESP指針SS0LIMITLIMITSS0OuterSSOuterEspEFLAGSOuterCSOuterEIPErrorCode348.8中斷控制器8259A8259A中斷控制器由INTEL公司設(shè)計(jì)。它具有8級(jí)優(yōu)先權(quán)控制，通過級(jí)聯(lián)可擴(kuò)展至64級(jí)優(yōu)先權(quán)控制。每一級(jí)中斷都可以屏蔽或允許。在中斷響應(yīng)周期，它可提供相應(yīng)的中斷向量，從而能迅速地轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序。特點(diǎn)：1片8259能管理8級(jí)中斷，9片8259可構(gòu)成64級(jí)主從式中斷。可通過編程，使8259工作在多種不同的方式。采用CMOS工藝，只需單一的5V電源。35IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7內(nèi)部總線中斷服務(wù)寄存器（ISR)優(yōu)先權(quán)判別器(PR)中斷請(qǐng)求寄存器（IRR)中斷屏蔽寄存器（IMR)控制邏輯

INTAINT

數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯級(jí)連/緩沖比較器RDWRA0CSCAS0CAS1CAS2SP/END7～D01.8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中斷請(qǐng)求寄存器(8位)IRR寄存從引腳IR0～I(xiàn)R7輸入的中斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)IRi

有效時(shí),IRRi位置“1”。中斷屏蔽寄存器(8位)IMR存放屏蔽中斷的信息。IMRi位與IRRi位一一對(duì)應(yīng),如果IMRi位為1,鎖存在IRRi位的中斷請(qǐng)求被屏蔽。優(yōu)先權(quán)判別器(PR)

當(dāng)IR7～I(xiàn)R0端有多個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)發(fā)生時(shí),由PR判定哪個(gè)中斷請(qǐng)求具有最高優(yōu)先權(quán),并在INTA脈沖期間將它置入中斷服務(wù)寄存器ISR的相應(yīng)位。中斷服務(wù)寄存器(8位)ISR

記錄CPU正在處理中的中斷請(qǐng)求。ISRi

位與IRi中斷源一一對(duì)應(yīng),當(dāng)任一級(jí)IRi中斷請(qǐng)求被響應(yīng),CPU正在執(zhí)行它的中斷服務(wù)程序時(shí),ISRi

位置“1”,它一直保持到該級(jí)中斷處理過程結(jié)束為止。由于可能產(chǎn)生多重中斷,因此ISR中有可能多位為“1”。數(shù)據(jù)總線緩沖器 是8位雙向三態(tài)緩沖器，構(gòu)成8259A與系統(tǒng)數(shù)據(jù)線的接口。對(duì)8259A編程寫入的命令字以及讀出的8259A狀態(tài)信息都是通過它傳送。讀寫控制邏輯 接收讀/寫控制信號(hào)RD/WR、片選信號(hào)CS和端口選擇信號(hào)A0。一片8259A在系統(tǒng)中占用2個(gè)口地址,用地址線A0來選擇端口；用高位地址線通過譯碼產(chǎn)生8259A的片選信號(hào)?？刂齐娐?/p>

它有一組命令字(ICW1～I(xiàn)CW4)寄存器和操作字(OCW1～OCW3)寄存器以及相關(guān)的控制邏輯。它通過INT端向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào),從INTA端接收CPU的中斷響應(yīng)信號(hào),控制8259A進(jìn)入中斷狀態(tài)。級(jí)連緩沖/比較器 一片8259A只能接收8級(jí)中斷,當(dāng)超過8級(jí)時(shí),可用多片8259A級(jí)連使用,構(gòu)成主從結(jié)構(gòu)。可擴(kuò)充到64級(jí)。368259A的中斷過程在中斷請(qǐng)求輸入端IR7～I(xiàn)R0上接受中斷請(qǐng)求。中斷請(qǐng)求鎖在IRR中，并與IRR相“與”，送給優(yōu)先權(quán)判斷電路。優(yōu)先權(quán)判斷電路檢測(cè)出優(yōu)先級(jí)最高的中斷請(qǐng)求位，并置位該位的ISR?？刂七壿嫿邮苤袛嗾?qǐng)求，輸出INT信號(hào)。CPU接受INT信號(hào)，進(jìn)入連續(xù)兩個(gè)中斷響應(yīng)周期。單片使用或由CAS2～CAS0選擇的從片8259A，就在第二個(gè)INTA周期，將中斷類型向量從D7～D0線輸出；若作主片輸出，則在第1個(gè)INTA周期，把級(jí)聯(lián)地址從CAS2～CAS0送出。CPU讀取中斷向量，轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的中斷處理程序。通過向8259A送一條EOI(中斷結(jié)束)命令，使ISR復(fù)位，實(shí)現(xiàn)結(jié)束中斷。在EOI命令復(fù)位之前，不接受由ISR置位的中斷請(qǐng)求。37

CSA0INTADCAS0SP主8259CAS1CAS2INTIR7IR6…IR3…IR0…CSA0INTADCAS0SP從8259CAS1CAS2IR7…IR0INT…CSA0INTADCAS0SP從8259CAS1CAS2IR7…IR0INT…ABCBDBVccD7～0D7～08259級(jí)連電路級(jí)連方式接法級(jí)連信號(hào)CASi

:主、從片8259A的CASi端互連,但主片8259A的CASi輸出,從片CASi

輸入。雙功能引腳SP/EN:主片接高電平,從片接低電平。INT信號(hào):從片的INT接至主片的IRi端388259A的引腳功能當(dāng)WR有效時(shí),若CS也有效,則允許該8259A接收CPU送來的命令字;當(dāng)RD有效時(shí),且CS也有效,則允許該8259A將狀態(tài)信息放入數(shù)據(jù)總線供CPU檢測(cè)INT:中斷請(qǐng)求信號(hào)。輸出。當(dāng)IR7～I(xiàn)R0任一引腳有中斷請(qǐng)求時(shí),8259A從INT向CPU(通常是INTR引腳)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)CAS2～CAS0:級(jí)連信號(hào)、雙向引腳。用于控制多片8259A的級(jí)連使用。主片:CAS2～CAS0

引腳輸出;從片:CAS2～CAS0

引腳輸入SP/EN:雙功能引腳。當(dāng)該8259A處于緩沖方式時(shí),該引腳輸出,它用于總線收發(fā)器的使能信號(hào);當(dāng)該8259A處于非緩沖方式時(shí),該引腳輸入,SP=1表示該片是主片,SP=0表示該片是從片39

3.8259A的中斷管理方式中斷觸發(fā)方式電平觸發(fā)方式當(dāng)IR7～I(xiàn)R0

出現(xiàn)高電平時(shí),表示有中斷請(qǐng)求。這個(gè)高電平應(yīng)持續(xù)到8259A收到第一個(gè)中斷響應(yīng)脈沖之前。邊沿觸發(fā)方式當(dāng)IR7～I(xiàn)R0

出現(xiàn)由低電平到高電平的躍變,表示有中斷請(qǐng)求。40中斷屏蔽方式普通屏蔽方式將IMR中某一位或幾位置“1”,即可將相應(yīng)位的中斷請(qǐng)求屏蔽。例如，將11110000寫入IMR,即可屏蔽IR7～I(xiàn)R4的中斷請(qǐng)求，開放

IR3～I(xiàn)R0

的中斷。特殊屏蔽方式通常情況下，當(dāng)一個(gè)中斷被響應(yīng)時(shí)，禁止同級(jí)或較低級(jí)別的中斷請(qǐng)求。在特殊屏蔽方式下，當(dāng)一個(gè)中斷被響應(yīng)時(shí)，僅屏蔽同級(jí)中斷，較低或較高級(jí)別的中斷請(qǐng)求可被允許進(jìn)入。41中斷優(yōu)先級(jí)別管理方式完全嵌套方式又稱固定優(yōu)先級(jí)方式，其特點(diǎn)為：IR7～I(xiàn)R0的優(yōu)先級(jí)固定，IR0

為最高級(jí)，IR1次之，IR7為最低級(jí)。

CPU響應(yīng)某一級(jí)中斷時(shí)，8259A將ISR中與該中斷源對(duì)應(yīng)的那一位置“1”，并自動(dòng)禁止同一級(jí)和較低級(jí)的中斷請(qǐng)求，但高優(yōu)先級(jí)中斷可中斷當(dāng)前的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)中斷嵌套。42特殊全嵌套方式該方式與完全嵌套方式的不同點(diǎn)在于：當(dāng)CPU正處理某級(jí)中斷請(qǐng)求時(shí)，只禁止較低級(jí)別的中斷請(qǐng)求，而允許同級(jí)或較高級(jí)的中斷請(qǐng)求進(jìn)入。特殊全嵌套方式用于多片8259A的級(jí)連系統(tǒng)中。主片處于特殊全嵌套方式，可響應(yīng)來自同一從片的其它中斷請(qǐng)求。自動(dòng)循環(huán)方式IR7～I(xiàn)R0中斷源輪流為最高優(yōu)先級(jí)，當(dāng)任一級(jí)中斷服務(wù)結(jié)束后，該中斷源自動(dòng)降為最低級(jí)，而它的下一級(jí)的中斷源自動(dòng)升為最高級(jí)。43例如現(xiàn)正為IR3引入的中斷服務(wù)，若中斷服務(wù)程序完畢，IR3被賦予最低優(yōu)先級(jí)，IR4被賦予最高優(yōu)先級(jí)，各級(jí)中斷源的優(yōu)先級(jí)從高到低依次為：

IR4,IR5,IR6,IR7,IR0,IR1,IR2,IR3

。特殊循環(huán)方式該方式下，用戶可置優(yōu)先權(quán)命令指定最低優(yōu)先級(jí)。例如設(shè)置IRi為最低優(yōu)先級(jí)，則最高優(yōu)先級(jí)賦予IRi＋1，其它各級(jí)按循環(huán)方式類推。44中斷結(jié)束方式把ISR寄存器的中斷服務(wù)標(biāo)志ISRi位清0，這意味著結(jié)束第i中斷源的中斷服務(wù)。如何將ISRi位清0，8259A提供了6種中斷結(jié)束方式。自動(dòng)EOI方式8259A在收到第2個(gè)中斷響應(yīng)脈沖信號(hào)之后，自動(dòng)把ISR中置1的最高優(yōu)先級(jí)服務(wù)標(biāo)志ISRi位清0。采用這種方式，不需要在中斷服務(wù)程序中向8259A送中斷結(jié)束(EOI)命令字。45普通EOI方式在中斷服務(wù)程序結(jié)束，執(zhí)行IRET之前，向8259A送一個(gè)“普通中斷結(jié)束(EOI)”命令字，8259A收到EOI命令字后，把ISR中級(jí)別最高的置1位清0。在完全嵌套方式下，應(yīng)采用普通EOI方式，但在特殊屏蔽方式下不能采用。特殊中斷結(jié)束方式該種方式下，在中斷服務(wù)程序結(jié)束，執(zhí)行IRET之前，向8259A送一個(gè)“特殊EOI”命令字，可將ISR中指定位清0。46自動(dòng)EOI，優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式在CPU響應(yīng)中斷，8259A在收到第2個(gè)中斷響應(yīng)脈沖信號(hào)之后，自動(dòng)把ISR中置1的最高優(yōu)先級(jí)服務(wù)標(biāo)志ISRi位清0，并完成優(yōu)先級(jí)循環(huán)。普通EOI，優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式在IRi的服務(wù)程序結(jié)束，執(zhí)行IRET之前，向8259A送一個(gè)“普通EOI，優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式”命令字，8259A收到EOI命令字后，把ISR中級(jí)別最高的置1位清0，同時(shí)完成優(yōu)先級(jí)循環(huán)。47特殊EOI，優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式當(dāng)前中斷服務(wù)結(jié)束，執(zhí)行IRET之前，向8259A送一個(gè)“特殊EOI，優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式”命令字，可將ISR中指定位清0。并完成優(yōu)先級(jí)循環(huán)。48總線連接方式緩沖方式如果8259A通過總線驅(qū)動(dòng)器和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，則8259A應(yīng)采用緩沖方式。此時(shí)SP/EN為輸出端，它輸出一個(gè)低電平信號(hào)，可作為總線驅(qū)動(dòng)器的啟動(dòng)信號(hào)。非緩沖方式如果8259A數(shù)據(jù)線和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線直接相連，則8259A應(yīng)工作于非緩沖方式下。494.8259A的控制字及編程使用8259A有兩類編程命令：初始化命令字(ICW)和操作命令字(OCW)初始化命令字共有ICW1～I(xiàn)CW44個(gè)字。設(shè)置順序依次為：ICW1，ICW2，ICW3，ICW4。ICW1：中斷請(qǐng)求觸發(fā)方式設(shè)定ICW1使用偶端口(A0=0)，D4位固定為1，表示當(dāng)前寫入的是ICW1。寫入ICW1時(shí)，自動(dòng)將中斷屏蔽寄存器IMR清0，并恢復(fù)各中斷源的優(yōu)先級(jí)為IR0最高，IR1次高,IR7最低。50ICW1的格式為：寫ICW4單片使用無效電平觸發(fā)特征位16位機(jī)無效IC4SNGLADILTIM10000D0D1D2D3D4D5D6D7A0D0(IC4)位:是否寫ICW4選擇。D0=0，不需要寫ICW4；D0=1,寫ICW4。D1(SNGL)位：?jiǎn)纹嗥x擇。D1=0，多片級(jí)連使用；D1=1，單片使用。D3(LTIM)位：觸發(fā)方式選擇。D3=0，邊沿觸發(fā)；D3=1，電平觸發(fā)。D7、D6、D5、D24位：8086CPU不用。D4位：特征位。D4=1表示寫入ICW1字。51ICW2：中斷類型號(hào)設(shè)定ICW2的功能是設(shè)置中斷類型號(hào)。它使用奇端口(A0=1),緊跟在ICW1之后設(shè)置。ICW2的格式為:16位機(jī)無效中斷類型號(hào)的高5位000T3T4T5T6T71D0D1D2D3D4D5D6D7A0D7～D3(T7～T3)是中斷類型號(hào)的高5位,它由用戶寫入。D2D1D03位在8086系統(tǒng)中不用,固定寫000。中斷類型號(hào)的低3位由中斷進(jìn)入的引腳決定,從IR0～I(xiàn)R7依次為000～111。它在第一個(gè)INTA到來時(shí),將這個(gè)編碼寫入低3位。52例：若對(duì)8259A采用電平觸發(fā),單片使用,需寫ICW4,則程序段為:MOVAL,1BH;ICW1的內(nèi)容（00011011）OUT20H,AL;寫入ICW1端口(A0=0)

53ICW3：中斷級(jí)連方式設(shè)定S0/ID0S1/ID1S2/ID2S3S4S5S6S71D0D1D2D3D4D5D6D7A0ICW3僅在多片級(jí)連方式中使用,它使用奇端口(A0=1)。ICW3的格式為:對(duì)于主片8259A,若Si=1,表示IRi引腳上接有從片8259A;否則,Si=0。對(duì)于從片8259A,用ID2ID1ID0的編碼表示本8259A接在主8259A的哪根引腳上。IR0～I(xiàn)R7對(duì)應(yīng)的編碼為000～111。54ICW4：中斷結(jié)束、嵌套方式設(shè)定μPMAEOIM/SBUFSFNM0001D0D1D2D3D4D5D6D7A0ICW4使用奇端口(A0=1),它確定中斷結(jié)束的方式和中斷嵌套的方式。ICW4的格式為:D0(μPM)位:系統(tǒng)選擇。D0=0,用于8085系統(tǒng);D0=1,用于8086系統(tǒng)D1(AEOI)位:中斷結(jié)束方式選擇。D1=0,普通EOI方式;D1=1,自動(dòng)EOI方式。D3(BUF)位:緩沖方式選擇。D3=0,工作于非緩沖方式;D3=1,工作于緩沖方式。在緩沖方式下,SP/EN引腳輸出給總線收發(fā)器。此時(shí),由M/S位來定義本8259A是主片或是從片。D2(M/S)位:主/從片選擇。當(dāng)BUF=1時(shí)(緩沖方式),D2=0為從片;D2=1表示主片。當(dāng)BUF=0時(shí),M/S位無意義。D4(SFNM)位:中斷嵌套方式選擇。D4=0表示普通全嵌套方式;D4=1表示特殊全嵌套方式。55例：多片8259A級(jí)連方式連接,從片A和B的中斷請(qǐng)求線INT分別接到主片的IR3和IR6,故:從片A的ICW3=00000011B=03H；從片B的ICW3=00000110B=06H；主片的ICW3=01001000B=48H。程序段為從片A:MOVAL,03H;寫從片A的ICW3OUT0A1H,AL;ICW3的端口地址(A0=1)56從片B:MOVAL,06H;寫從片B的ICW3OUT0B1H,AL;ICW3的端口地址(A0=1)主片:MOVAL,48H;寫主片的ICW3OUT81H,AL;ICW3的端口地址(A0=1)57操作命令字工作命令字有3個(gè),它們對(duì)寫入順序沒有要求,某些工作命令字可能反復(fù)多次寫入。OCW1中斷屏蔽字OCW1占用奇地址(A0=1),它對(duì)中斷請(qǐng)求輸入線IRi進(jìn)行屏蔽控制,格式為:M0M1M2M3M4M5M6M71D0D1D2D3D4D5D6D7A0其中,Di(Mi)=1,則IRi位請(qǐng)求被屏蔽;

Di(Mi)=0,則IRi位請(qǐng)求被允許。58例：

要使IR3開放,其余均被屏蔽,則OCW1=11110111B=0F7H;程序段為:MOVAL,0F7HOUT21H,AL;21H是奇端口(A0=1)例：IMR寄存器的內(nèi)容可讀出。MOVAL,00;置IMR為全“0”O(jiān)UT21H,AL;OCW1的口地址INAL,21H;讀IMR(奇地址)59ORAL,AL;檢查是否為全“0”JNZERR;不為“0”,則轉(zhuǎn)錯(cuò)誤處理MOVAL,0FFH;置IMR為全“1”O(jiān)UT21H,AL;OCW1的口地址INAL,21H;讀IMRADDAL,1;檢查是否為全“1”JNZERR;不為全“1”,轉(zhuǎn)錯(cuò)誤處理60OCW2

優(yōu)先級(jí)循環(huán)及結(jié)束方式操作字OCW2作用是設(shè)定8259A的中斷優(yōu)先級(jí)循環(huán)和結(jié)束方式。OCW2占用偶地址(A0=0)。

OCW2格式為:L0L1L2000D0D1D2D3D4A0中斷等級(jí)編碼特征位中斷結(jié)束設(shè)定指定中斷級(jí)別優(yōu)先級(jí)循環(huán)EOISLRD5D6D7D7(R):中斷優(yōu)先級(jí)循環(huán)設(shè)定D7=0,固定優(yōu)先權(quán)方式;D7=1,循環(huán)方式。D6(SL):中斷級(jí)別指定D6=0,不指定中斷級(jí)別,L0～L2編碼無效；D6=1,要用L0～L2編碼來指定中斷優(yōu)先級(jí)。D5(EOI):中斷結(jié)束命令位當(dāng)ICW4中的AEOI位=1時(shí),D5=1可使當(dāng)前ISR寄存器中相應(yīng)位清“0”。D2D1D0(L2L1L0):中斷等級(jí)編碼。L2L1L0的8種編碼:000B～111B分別與IR0～I(xiàn)R7

對(duì)應(yīng)。D4D3:特征位。D4D3=00表示是OCW2。61無操作010置優(yōu)先權(quán)命令011自動(dòng)EOI循環(huán)方式(置位)001自動(dòng)EOI循環(huán)方式(復(fù)位)000特殊EOI命令111普通EOI命令101特殊EOI命令110普通EOI命令100意義EOISLRR,SL,EOI的設(shè)置及意義R,SL,EOI不同設(shè)置的意義說明編碼=001:普通EOI命令。它在中斷服務(wù)程序結(jié)束時(shí)發(fā)出,8259A接到該命令后,將當(dāng)前ISR中優(yōu)先級(jí)最高的置“1”位清“0”。編碼=011:特殊EOI命令。當(dāng)中斷處理結(jié)束,8259A接收到該命令后,將ISR中由L2L1L0編碼指定的相應(yīng)位清“0”。編碼=101:普通EOI循環(huán)命令。8259A接收到該命令后,將ISR中優(yōu)先級(jí)最高的置“1”位清“0”,并將剛結(jié)束的中斷請(qǐng)求IRi賦予最低優(yōu)先級(jí),把最高優(yōu)先級(jí)賦予IRi+1,其它級(jí)別按循環(huán)排序。編碼=111:特殊EOI命令。8259A接收到該命令后,將ISR中由L2L1L0編碼指定的相應(yīng)位清“0”,并將最低優(yōu)先級(jí)賦予這一中斷請(qǐng)求,最高優(yōu)先級(jí)賦予它的下一級(jí)中斷請(qǐng)求,其它級(jí)別按循環(huán)方式依次改變。編碼=000和100:使8259A取消自動(dòng)EOI循環(huán)方式(復(fù)位)和設(shè)置自動(dòng)EOI循環(huán)方式(置位)。在自動(dòng)EOI循環(huán)方式下,8259A在接收到中斷響應(yīng)信號(hào)后,將ISR中相應(yīng)位清“0”,并將最低優(yōu)先級(jí)賦予這一中斷請(qǐng)求,最高優(yōu)先級(jí)賦予它的下一級(jí)中斷請(qǐng)求,其它級(jí)別按循環(huán)方式依次改變編碼=110:向8259A發(fā)置優(yōu)先權(quán)命令，將最低優(yōu)先級(jí)賦予由由L2L1L0編碼指定的中斷請(qǐng)求IRi,其它中斷請(qǐng)求的級(jí)別按循環(huán)方式分別賦給。62OCW3：查詢中斷方式和特殊屏蔽方式操作OCW3的端口為偶地址(A0=0),格式為：讀ISR讀寄存器允許查詢方式特征特殊屏蔽方式特殊屏蔽允許不用RISRRP10SMMESMM×0D0D1D2D3D4D5D6D7A0D4D3=01是OCW3的特征位。D6(ESMM):特殊屏蔽方式允許位。ESMM=0,將SMM位屏蔽，使其無效；ESMM=1,開放SMM位，使其有效。D5(SMM):特殊屏蔽方式設(shè)定。當(dāng)ESMM=1時(shí)，若SMM=1,選擇特殊屏蔽方式；SMM=0,不選擇特殊屏蔽方式。D2(P):查詢命令標(biāo)識(shí)位，P=1,告之8259A，CPU將執(zhí)行一條讀中斷狀態(tài)字字指令，并使讀其它寄存器命令無效；P=0,不讀中斷狀態(tài)字。D1(RR)D0(RIS):讀ISR和IRR中的狀態(tài)信息標(biāo)識(shí)位，僅當(dāng)P=0時(shí)有效。RR=1,RIS=0表示在下一條“IN”指令時(shí)從偶地址(A0=0)讀IRR中的狀態(tài)信息;RR=1,RIS=1表示在下一條“IN”指令時(shí)從偶地址(A0=0)讀ISR中的狀態(tài)信息。RR=0,則RIS位無效。IMR中的信息可直接用“IN”指令從奇地址(A0=1)讀出。63查詢中斷方式的說明：W0W1W2－－－－IR0D0D1D2D3D4D5D6D7A0當(dāng)P=1時(shí)，表示向8259A發(fā)查詢命令，可讀出中斷狀態(tài)字，了解8259A當(dāng)前的中斷狀態(tài)。中斷狀態(tài)字的格式為：D7(IR):有無中斷請(qǐng)求位。IR=1表示有中斷請(qǐng)求；IR=0,表示無中斷請(qǐng)求。D2D1D0(W2W1W0):當(dāng)前正在請(qǐng)求的中斷的最高優(yōu)先級(jí)編碼：W2W1W0=000～111分別與IR0～I(xiàn)R7

對(duì)應(yīng)。使用查詢中斷方式時(shí)，CPU應(yīng)先關(guān)閉其中斷請(qǐng)求，再發(fā)查詢命令字(P=1的OCW3),然后用“IN”指令讀中斷狀態(tài)字。64例:若對(duì)IR3中斷源采用非自動(dòng)指定(特殊)中斷結(jié)束方式，則：OCW2=01100011B=63H；程序段為：MOVAL,63H;將OCW2OUT20H,AL;寫入偶端口(A0=0)例:特殊屏蔽方式的編程。設(shè)系統(tǒng)正為IR4服務(wù)，同時(shí)允許級(jí)別較低的中斷請(qǐng)求進(jìn)入。方法：先用特殊屏蔽命令將IR4中斷暫時(shí)屏蔽，再響應(yīng)較低級(jí)別的中斷請(qǐng)求，完成較低級(jí)別的中斷服務(wù)后，解除對(duì)IR4的屏蔽，繼續(xù)為IR4服務(wù)。編程：IR4中斷服務(wù)程序65CLI;關(guān)中斷MOVAl,10H;置OCW1的M4=1,屏蔽IR4MOVDX,PORT1;OCW1的口地址(A0=1)OUTDX,ALMOVAL,68H;置OCW3為特殊屏蔽方式MOVDX,PORT2;OCW3的口地址(A0=0)OUTDX,ALSTI;開中斷CLI;關(guān)中斷MOVAL,48H;置OCW3為復(fù)位特殊屏蔽方式66MOVDX,PORT2

;OCW3的口地址(A0=0)OUTDX,ALMOVAL,00H;置OCW1的M4=0,開放IR4MOVDX,PORT1;OCW1的口地址(A0=1)OUTDX,ALSTIMOVAL,01100L2L1L0;OCW2

指定中斷結(jié)束MOVDX,PORT2;OCW2的口地址OUTDX,ALIRET;中斷返回67例:通過OCW3讀8259A的狀態(tài)。讀IRR：OCW3=00001010B=0AH讀ISR:OCW3=00001011B=0BH編程：MOVAL,0BH;OCW3表示要讀ISROUT20H,AL;20H是OCW3的口地址NOP;空拍延時(shí)INAL,20H;讀ISR的內(nèi)容(偶地址A0=0)MOVAH,AL;保存ISR→AHORAL,AH;是否為全0？JNZAW_INT;否，轉(zhuǎn)硬件中斷程序68例:

在PC/XT系統(tǒng)中8259A的初始化編程使用要求與特點(diǎn)：①采用2片8259A級(jí)連，共15級(jí)向量中斷；②從片的INT接到主片的IR2;③主從片的中斷請(qǐng)求信號(hào)均采用邊沿觸發(fā)；④采用完全嵌套方式，優(yōu)先級(jí)排序?yàn)椋?/p>

0,1,8～15,3,4,5,6,7級(jí)；⑤采用非緩沖方式；⑥0～7級(jí)對(duì)應(yīng)的中斷類型號(hào)為8～0FH,8～15級(jí)對(duì)應(yīng)的中斷類型號(hào)為70H～77H。69硬件連接圖CAS0～2IR0SP/ENIR1IR2INTIR3

IR4IR5D0～7IR6

IR7

INTAA0RDCSWRCAS0～2IR0SP/ENIR1IR2INTIR3D0～7IR4

IR5IR6

IR7

INTAA0RDCSWR

CPU

INTRS0D0～7S1S2INTAS0IORS1IOWS2主片＋5V從片總線控制器70初始化編程；初始化8259A主片:INTA00EQU020H;8259A主片端口0INTA01EQU021H;8259A主片端口1MOVAL,11;ICW1:邊沿觸發(fā)、多片、寫ICW4OUTINTA00,ALJMPSHORT$＋2;端口延時(shí)要求MOVAL,8;ICW2:中斷類型號(hào)的高5位OUTINTA01,AL71JMPSHORT$＋2;端口延時(shí)要求MOVAL,04H;ICW3:主片的IR2上接從片OUTINTA01,AL;(S2=1)JMPSHORT$＋2;端口延時(shí)要求MOVAL,01H;ICW4:非緩沖，全嵌套OUTINTA01,AL;非自動(dòng)結(jié)束；初始化從片：INTB00EQU0A0H;8259A從片端口0INTB01EQU0A1H;8259A從片端口172MOVAL,11;ICW1:邊沿觸發(fā)、多片、寫ICW4OUTINTB00,ALJMPSHORT$＋2