第3章中斷接口技術(shù)

第3章

中斷控制接口本章重點(diǎn)：掌握中斷的基本概念、中斷的識別與中斷源優(yōu)先級的判定了解8259A可編程控制器的結(jié)構(gòu)及工作過程掌握8259A初始化編程。3.1中斷概述3.1.1基本概念1、中斷：在程序運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)外部、內(nèi)部或現(xiàn)行程序本身若出現(xiàn)緊急事件，處理器必須立即強(qiáng)行中止現(xiàn)行程序的運(yùn)行，改變機(jī)器的工作狀態(tài)并啟動相應(yīng)的程序來處理這些事件，然后再恢復(fù)原來的程序運(yùn)行，這一過程稱為中斷。2、中斷系統(tǒng)：為了實(shí)現(xiàn)中斷功能而設(shè)置的各種硬件和軟件統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。3、中斷源：引起中斷的原因或發(fā)出中斷申請的來源，稱為中斷源。有以下幾種：（1）一般的輸入/輸出設(shè)備，如鍵盤，打印機(jī)（2）數(shù)據(jù)通道中斷源，如磁盤（3）軟件設(shè)置的中斷源，如程序中的中斷指令I(lǐng)NTn（4）故障請求中斷源，如電源掉電、運(yùn)算溢出（5）為調(diào)試程序而設(shè)置的中斷源，如斷點(diǎn)或單步執(zhí) 行方式.4.中斷分類中斷分外部中斷和內(nèi)部中斷兩大類；其中外部中斷分為兩類：⑴可屏蔽中斷INTR，由標(biāo)志寄存器中的IF位控制；⑵不可屏蔽中斷NMI，不受IF位控制3.1.2中斷及中斷的處理過程微機(jī)系統(tǒng)引入中斷機(jī)制后，使CPU與外設(shè)(甚至多個(gè)外設(shè))處于并行工作狀態(tài)，便于實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)處理和系統(tǒng)的故障處理。中斷方式的原理示意圖如圖4-1所示。

雖然不同的微機(jī)中斷系統(tǒng)有所不同，但實(shí)現(xiàn)中斷時(shí)都有一個(gè)相同的中斷過程，包括中斷請求、中斷判優(yōu)排隊(duì)、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)、中斷返回共5個(gè)階段。1.中斷的處理過程1)中斷請求中斷請求是由中斷源向CPU發(fā)出中斷請求信號。外部設(shè)備發(fā)出中斷請求信號要具備以下兩個(gè)條件：①外部設(shè)備的工作已經(jīng)告一段落。例如輸入設(shè)備只有在啟動后，在將要輸入的數(shù)據(jù)送到接口電路的數(shù)據(jù)寄存器之后，才可以向CPU發(fā)出中斷請求。②系統(tǒng)允許該外設(shè)發(fā)出中斷請求。如果系統(tǒng)不允許該外設(shè)發(fā)出中斷請求，可以將這個(gè)外設(shè)的請求屏蔽。如果這個(gè)外設(shè)的中斷請求被屏蔽，那么即使這個(gè)外設(shè)的準(zhǔn)備工作已經(jīng)完成，也不能發(fā)出中斷請求。2)中斷判優(yōu)排隊(duì)當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)申請中斷時(shí)，按此優(yōu)先級順序進(jìn)行排隊(duì)，等候CPU處理。一般是把最緊迫和速度最高的設(shè)備的優(yōu)先級設(shè)為較高。CPU首先響應(yīng)優(yōu)先級別最高的中斷源。當(dāng)中斷處理完畢時(shí)，再響應(yīng)低級別的中斷申請。中斷判優(yōu)排隊(duì)可以采用硬件的方法，也可以采用軟件的方法。前者速度快，但需要增加硬件設(shè)備；后者無須增加硬件設(shè)備，但速度慢，特別是中斷源很多時(shí)尤為突出。3)中斷響應(yīng)經(jīng)中斷排隊(duì)后，CPU收到一個(gè)優(yōu)先級別最高的中斷請求信號，如果允許CPU響應(yīng)中斷(IF＝1)，就在執(zhí)行完一條指令后，中止執(zhí)行現(xiàn)行程序，響應(yīng)中斷申請。首先由硬件電路保護(hù)斷點(diǎn)(即將當(dāng)前正在執(zhí)行的程序的段地址(CS)和偏移地址(IP)以及標(biāo)志寄存器(FR)壓入堆棧)，然后關(guān)閉CPU內(nèi)的允許中斷觸發(fā)器IF(可屏蔽中斷時(shí))，接下來就是尋找中斷服務(wù)程序的入口地址。尋找中斷服務(wù)程序入口地址的方法有軟件方法和硬件方法兩種。軟件方法也就是查詢方式。硬件方式目前均采用矢量中斷方式。所謂矢量中斷，即當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，由提出中斷請求的中斷源向CPU發(fā)出一個(gè)中斷矢量，CPU根據(jù)這個(gè)中斷矢量找到中斷程序的入口地址，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。使用IntelCPU的PC系列微機(jī)系統(tǒng)采用的就是矢量中斷方式。概括來說，CPU響應(yīng)中斷的整個(gè)過程中要自動完成三項(xiàng)任務(wù)：

①關(guān)閉中斷(禁止CPU響應(yīng)其他中斷申請)。

②保護(hù)斷點(diǎn)現(xiàn)場信息(將斷點(diǎn)和標(biāo)志寄存器的內(nèi)容入棧)。

③獲得中斷服務(wù)入口地址，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序。一旦CPU響應(yīng)中斷，就可轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，中斷處理要做好如圖4-2所示的6件事。①保護(hù)現(xiàn)場把斷點(diǎn)處的指令指針I(yè)P值和CS值壓入堆棧，以使中斷處理完后能正確地返回主程序斷點(diǎn)。實(shí)質(zhì)上是執(zhí)行PUSH指令，將需要保護(hù)的寄存器的內(nèi)容推入堆棧。②開中斷CPU接收并響應(yīng)一個(gè)中斷后會自動關(guān)閉中斷，以防止其他的中斷打斷它。但在某些情況下，有比該中斷更優(yōu)先的情況要處理，此時(shí)，應(yīng)停止對該中斷的服務(wù)而轉(zhuǎn)入優(yōu)先級更高的中斷處理，故需要再開中斷。③提供中斷服務(wù)中斷服務(wù)的核心就是對某些中斷的處理，比如傳送數(shù)據(jù)、處理掉電緊急保護(hù)、各種報(bào)警狀態(tài)的控制處理等。④關(guān)中斷由于開中斷，因此這里對應(yīng)一個(gè)關(guān)中斷過程，以便恢復(fù)現(xiàn)場的工作能順利進(jìn)行而不被中斷。⑤恢復(fù)現(xiàn)場在返回主程序前，要將用戶保護(hù)的寄存器內(nèi)容從堆棧中彈出，以便返回主程序后繼續(xù)正確執(zhí)行主程序，恢復(fù)現(xiàn)場用POP指令?；謴?fù)現(xiàn)場是與保護(hù)現(xiàn)場對應(yīng)的。⑥返回(使用中斷返回指令I(lǐng)RET)。不能使用一般的子程序返回指令RET，因?yàn)镮RET指令除了能恢復(fù)斷點(diǎn)地址外，還能恢復(fù)中斷響應(yīng)時(shí)標(biāo)志寄存器的值，而這后一個(gè)動作是RET指令不能完成的。2.中斷優(yōu)先級的管理1)中斷源的識別確定中斷源，找到該中斷服務(wù)程序的首地址。識別中斷源通常有兩種方法：①查詢中斷

查詢中斷利用一段查詢程序，不但可以確定請求服務(wù)的設(shè)備，同時(shí)還可以轉(zhuǎn)至相應(yīng)的服務(wù)程序。服務(wù)程序是預(yù)先編好存放在內(nèi)存區(qū)的，可以存放在內(nèi)存的任意區(qū)域中。②矢量中斷

矢量中斷就是CPU通過外設(shè)提供的中斷申請信號和中斷矢量標(biāo)志，獲得中斷服務(wù)程序的入口地址。當(dāng)CPU響應(yīng)某個(gè)外設(shè)的中斷請求時(shí)，中斷源提供一個(gè)地址信息，由該地址信息對程序的執(zhí)行進(jìn)行導(dǎo)向，將程序引導(dǎo)至中斷服務(wù)程序。該地址信息稱為中斷矢量。2)中斷優(yōu)先級待解決的問題第一，多個(gè)中斷源同時(shí)請求中斷，系統(tǒng)先響應(yīng)優(yōu)先級高的中斷源。第二，當(dāng)系統(tǒng)正在為某個(gè)中斷源服務(wù)時(shí)，有新的中斷源提出中斷請求，只有優(yōu)先級高的中斷源的中斷請求才能打斷優(yōu)先級低的中斷源的服務(wù)。3)CPU實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先級排隊(duì)的方法分為軟件查詢法和硬件中斷法。（1）軟件查尋法確定中斷優(yōu)先級采用軟件查詢法解決中斷優(yōu)先級只需要少量硬件電路。如下圖所示:磁盤磁帶CRT顯示鍵盤輸入打印輸出電源故障紙帶輸入保留INTR當(dāng)CPU響應(yīng)中斷請求進(jìn)入中斷處理程序后，必須在中斷處理程序的開始部分安排一段帶優(yōu)先級的查詢程序，查詢的先后順序就體現(xiàn)了不同設(shè)備的中斷優(yōu)先級，即先查的設(shè)備具有較高的優(yōu)先級，后查的設(shè)備具有較低的優(yōu)先級。一般來說總是先查速度較快或是實(shí)時(shí)性較高的設(shè)備。軟件查詢的流程如圖所示。保護(hù)現(xiàn)場恢復(fù)現(xiàn)場A申請服務(wù)？B申請服務(wù)？C申請服務(wù)？外設(shè)A中斷服務(wù)程序NNN外設(shè)B中斷服務(wù)程序外設(shè)C中斷服務(wù)程序YYY圖2軟件查詢流程圖(2)菊花鏈優(yōu)先級排隊(duì)電路菊花鏈(DaisyChain)優(yōu)先級排隊(duì)電路是一種優(yōu)先級管理的簡單硬件方案。這種方法利用外設(shè)在系統(tǒng)中的物理位置來決定中斷優(yōu)先級，主要是利用硬件排隊(duì)電路(菊花鏈電路)對中斷源進(jìn)行優(yōu)先級排隊(duì)，并將程序引導(dǎo)到相關(guān)中斷服務(wù)程序的入口。典型的菊花鏈優(yōu)先級結(jié)構(gòu)如圖所示。圖3菊花鏈中斷優(yōu)先級排隊(duì)電路位置決定中斷優(yōu)先級2.中斷嵌套當(dāng)CPU正在執(zhí)行優(yōu)先級較低的中斷服務(wù)程序時(shí)，允許響應(yīng)比它優(yōu)先級高的中斷請求，而將正在處理的中斷暫時(shí)掛起，這就是中斷嵌套。如圖4所示圖4中斷嵌套示意圖STIIRETSTIIRET............3.28086中斷系統(tǒng)3.2.1中斷的分類中斷分類的方式很多。根據(jù)進(jìn)入中斷的方式可分為自愿中斷和強(qiáng)迫中斷。根據(jù)其重要性可分為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷。根據(jù)中斷源的位置可分為內(nèi)部中斷和外部中斷等等。3.2.28086中斷類型8086CPU有一個(gè)簡單而靈活的中斷處理系統(tǒng)，能夠處理256種不同的中斷類型，而且處理方法簡便靈活。根據(jù)中斷源類型的不同，中斷類型如圖所示。1.外部中斷由外部硬件產(chǎn)生的。可分為非屏蔽中斷和可屏蔽中斷兩種，由CPU外部中斷請求引腳(兩條引線)NMI和INTR輸入，如圖4-7所示。①不可屏蔽中斷(中斷類型號2)主要用于對外部緊急事件的處理，如電源掉電、存儲器故障等，因而不受中斷允許標(biāo)志(IF)的控制，也不能用軟件進(jìn)行屏蔽。即使在關(guān)中斷(IF=0)的情況下，只要有中斷請求，CPU就必須在當(dāng)前指令執(zhí)行完后立即響應(yīng)。②可屏蔽中斷(中斷類型08H～0FH)可屏蔽中斷是可受軟件屏蔽的外部硬件中斷，有中斷請求時(shí)，CPU是否響應(yīng)由用戶軟件決定。當(dāng)一個(gè)高電平信號加到CPU的INTR引腳，并且中斷允許標(biāo)志IF=1時(shí)，產(chǎn)生一次可屏蔽中斷。當(dāng)IF=0時(shí)，INTR的中斷請求被屏蔽。2.內(nèi)部（軟件）中斷內(nèi)部中斷是指通過指令來調(diào)用中斷服務(wù)子程序。軟件中斷主要包括以下情況：

①除法出錯(cuò)中斷（中斷類型號為0）除法出錯(cuò)中斷是指當(dāng)CPU做除法運(yùn)算時(shí)，如果除數(shù)為零或者商超出了有關(guān)寄存器所能表示值的范圍，就產(chǎn)生除法出錯(cuò)中斷。②單步中斷（單步中斷的類型號是1）單步中斷是指當(dāng)標(biāo)志寄存器FLAGE中的跟蹤標(biāo)志TF=1并且中斷允許標(biāo)志IF=1時(shí)，每執(zhí)行一條指令就引起一次中斷。CPU響應(yīng)中斷后，自動把狀態(tài)標(biāo)志位壓入堆棧，然后清TF和IF。中斷返回時(shí)出棧，TF=1，因而在單步調(diào)試程序時(shí)可連續(xù)執(zhí)行。③溢出中斷(INTO)（中斷類型號為4的中斷）溢出中斷是通過INTO中斷指令實(shí)現(xiàn)的。該指令跟在有符號數(shù)的算術(shù)運(yùn)算指令之后，在程序執(zhí)行過程中，當(dāng)遇到INTO指令并且此時(shí)溢出標(biāo)志OF=1時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)溢出中斷，并轉(zhuǎn)入溢出中斷處理。

④軟中斷INTnn為中斷類型號[0～255]。PC機(jī)中0H~7H被定義為處理器內(nèi)部中斷的類型號，08H~0FH被定義為可屏蔽中斷，所以n的取值可為10H~0FFH。(5)斷點(diǎn)中斷(類型號3)與單步中斷類似，斷點(diǎn)中斷也是一種調(diào)試程序的手段，并且常常和單步中斷結(jié)合使用。對一個(gè)大的程序，不可能對整個(gè)程序全部用單步方式來調(diào)試，而只能先將程序中的某一錯(cuò)誤確定在程序中的一小段中，再對這一小段程序用單步方式跟蹤調(diào)試。斷點(diǎn)中斷就是用來達(dá)到這個(gè)目的的。3.2.2中斷向量表所謂中斷向量（interruptvector），實(shí)際上就是中斷服務(wù)程序的入口地址，每個(gè)中斷類型對應(yīng)一個(gè)中斷向量。每個(gè)中斷向量占4字節(jié)的存儲單元。其中:前兩個(gè)字節(jié)單元存放中斷服務(wù)程序入口地址的偏移量(IP)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后；后兩個(gè)字節(jié)單元存放中斷服務(wù)程序入口地址的段基值(CS)，也是低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。003FF8086為每個(gè)中斷源分配了一個(gè)中斷類型碼，取值范圍為0～255，即可處理256種中斷。其中包括軟件中斷、系統(tǒng)占用的中斷以及開放給用戶使用的中斷。第1部分是類型0到類型4，共5種類型，定義為專用中斷，它們占據(jù)表中的000～013H，共20個(gè)字節(jié)。這5種中斷類型的入口已由系統(tǒng)定義，不允許用戶做任何修改。它們分別是：INT0——除法出錯(cuò)中斷INT1——單步中斷INT2——外部引入不可屏蔽中斷INT3——斷點(diǎn)中斷INT4/INT0—溢出中斷PC機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生的中斷類型號為n,則該中斷服務(wù)程序的入口地址為4n。例：

中斷類型碼為20H，則中斷服務(wù)程序的入口地址存放在中斷向量表從0000：0080H開始的4個(gè)字節(jié)單元中。若這4個(gè)字節(jié)單元的內(nèi)容分別為：（0000：0080H）=10H（0000：0081H）=20H（0000：0082H）=30H（0000：0083H）=40H試指出相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址。解:中斷服務(wù)程序的入口地址為

4030:2010

。8086/8088中斷的響應(yīng)過程中斷優(yōu)先級除法錯(cuò)，INTn，INTO最高NMIINTR單步最低80x86實(shí)模式中斷優(yōu)先級結(jié)束當(dāng)前指令除法錯(cuò)，INTO,INTn?NMIINTR?TF=1?執(zhí)行下一條指令NNNNIF=1?NYYYYY內(nèi)部自動形成中斷類型碼N讀中斷類型碼N標(biāo)志壓入堆棧令TEMP＝TF清除IF和TFCS和IP壓入堆棧(4N，4N+1)IP(4N+2,4N+3)CS執(zhí)行中斷處理程序IP、CS出棧標(biāo)志寄存器出棧返回被中斷的主程序有NMI？TEMP=1?YYNN執(zhí)行IRET指令①‘①②③④⑤⑥3.38259A中斷控制器中斷控制器就是在有多個(gè)中斷源的系統(tǒng)中，當(dāng)中斷源發(fā)出中斷請求時(shí)接收它們，并對這些中斷請求進(jìn)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，在CPU響應(yīng)中斷并進(jìn)入中斷子程序之后，中斷控制器依舊負(fù)責(zé)對外部中斷請求的管理。8259A是Intel公司設(shè)計(jì)的可編程的中斷控制邏輯芯片，具有對外設(shè)中斷源進(jìn)行管理并向CPU轉(zhuǎn)達(dá)中斷請求的能力。3.3.18259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳信號1.8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫邏輯級連緩沖器/比較器中斷服務(wù)寄存器（ISR）中斷請求寄存器(IRR)優(yōu)先權(quán)判別器（PR）中斷屏蔽寄存器(IMR)控制邏輯

SP/EN。。。IR0IR1IR2IR6IR7內(nèi)部總線CAS0CAS1CAS2____INTAINT

WR

RDCSA0D7～D01)中斷請求寄存器(IRR)中斷請求寄存器(IRR)是一個(gè)具有鎖存功能的8位寄存器，該寄存器用來存放由外部輸入的中斷請求信號

IR7~IR0，可邊沿觸發(fā)，也可電平觸發(fā)。2)中斷服務(wù)寄存器(ISR)中斷服務(wù)寄存器(ISR)是一個(gè)8位寄存器，與8級中斷IR7~IR0相對應(yīng)，用來記錄正在處理的中斷請求，包括正在被服務(wù)的以及被更高級中斷申請打斷的中斷請求。3)優(yōu)先權(quán)分析器(PR)優(yōu)先權(quán)分析器(PR)也叫優(yōu)先級判別器，用來管理和識別各中斷申請信號的優(yōu)先級別。它主要由優(yōu)先級編碼器和比較器組成，可對輸入的中斷按優(yōu)先級進(jìn)行排隊(duì)，當(dāng)輸入端IR7~IR0中有多個(gè)中斷請求信號同時(shí)產(chǎn)生時(shí)，由PR判定哪個(gè)中斷請求具有最高優(yōu)先級，并在INTA脈沖期間把它置入中斷服務(wù)寄存器(ISR)的相應(yīng)位。4)中斷屏蔽寄存器(IMR)中斷屏蔽寄存器(IMR)是一個(gè)8位寄存器，與8259A處理的8級中斷IR7~IR0相對應(yīng)，該寄存器可對各個(gè)中斷源進(jìn)行屏蔽或開放。當(dāng)某位置為1時(shí)，表示相應(yīng)中斷源被屏蔽，為0則表示允許中斷。屏蔽操作由寫命令字OCW1到IMR執(zhí)行，IMR也可以讀回備查并保護(hù)某些屏蔽位。5)級聯(lián)緩沖器/比較器級聯(lián)緩沖器/比較器用于存儲并比較系統(tǒng)中所用的全部8259A的輸入信號，以實(shí)現(xiàn)多達(dá)8片的8259A級聯(lián)。6)控制電路8259A內(nèi)部的控制電路，根據(jù)中斷請求寄存器IRR的位置情況和優(yōu)先級判別器PR的判定結(jié)果，向8259A內(nèi)部的其他部件發(fā)出控制信號，并向CPU發(fā)出中斷請求信號INT和接收來自CPU的中斷響應(yīng)信號INTA，控制8259A進(jìn)入中斷服務(wù)狀態(tài)。

2.8259A引腳分配8259A是一個(gè)采用NMOS工藝制造、使用單一5V電源、具有28個(gè)引腳的雙列直插式芯片，具體引腳如圖4-14所示。D7~D0：雙向數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，用于與CPU進(jìn)行信息交換。(2)IR7~IR0：8級中斷請求信號輸入引腳，規(guī)定的優(yōu)先級為IR0＞IR1＞…＞IR7。當(dāng)有多片8259A形成級聯(lián)時(shí)，從片的INT與主片的IRi相連。(3)INT：中斷請求信號輸出引腳，高電平有效。當(dāng)8259A收到從外設(shè)經(jīng)IR引腳送來的中斷請求時(shí)，由它輸出高電平，向CPU發(fā)出中斷請求，應(yīng)接在CPU的INTR輸入端。123456789101112131428272625242322212019181716158259A

CS

WRRDD7D6D4D5D2D3D0D1CAS0CAS1GNDINTAIR7IR6IR4IR5IR2IR3IR0IR1INTCAS2SP/ENVCCA0(4)

：中斷響應(yīng)應(yīng)答信號輸入引腳，低電平有效。在CPU發(fā)出第二個(gè)

時(shí)，8259A將其中級別最高的中斷請求的中斷類型碼送出；接在CPU的

中斷應(yīng)答信號輸出端。(5)

：讀控制信號輸入引腳，低電平有效，用來實(shí)現(xiàn)對8259A內(nèi)部有關(guān)寄存器內(nèi)容的讀操作。(6) ：寫控制信號輸入引腳，低電平有效，用來實(shí)現(xiàn)對8259A內(nèi)部有關(guān)寄存器的寫操作。(7)：片選信號輸入引腳，低電平有效。一般由系統(tǒng)地址總線的高位、經(jīng)譯碼后形成，決定了8259A的端口地址范圍。(8)A0：地址選擇信號，用于對8259A內(nèi)部的兩個(gè)可編程寄存器進(jìn)行選擇。

(9)

CAS2~CAS0：級聯(lián)信號引腳，當(dāng)8259A為主片時(shí)，為輸出；否則為輸入，與

信號配合，實(shí)現(xiàn)芯片的級聯(lián)，這三個(gè)引腳信號的不同組合000～111，剛好對應(yīng)于8個(gè)從片。(10)：為級聯(lián)管理信號輸入引腳，在非緩沖方式下，若8259A在系統(tǒng)中作從片使用，則

=1；否則

=0。在緩沖方式下，

用作8259A外部數(shù)據(jù)總線緩沖器的啟動信號。(11)+5V、GND：電源和接地引腳。3.8259A的工作過程第1步：當(dāng)中斷請求線(IR0～I(xiàn)R7)上有信號輸入時(shí)，就把中斷請求寄存器(IRR)相應(yīng)的位置1。第2步：當(dāng)IRR的一位置1后，就與IMR中相應(yīng)的屏蔽位進(jìn)行比較，如果該屏蔽位為0，就請求發(fā)送給優(yōu)先權(quán)分析器；如果該屏蔽位為1，就封鎖此請求。第3步：當(dāng)一個(gè)中斷請求被輸入優(yōu)先權(quán)分析器后，將由優(yōu)先權(quán)分析器判定其優(yōu)先級，然后向CPU發(fā)出中斷申請，INT引腳變高(INT連接到8086的INTR)。第4步：CPU的INTR引腳為異步狀態(tài)接收，也就是可以在任何時(shí)間接收中斷。在軟件控制下，利用STI指令(中斷置位)或CLI(中斷復(fù)位)指令可分別將CPU的“中斷開放標(biāo)志位”IF置位或復(fù)位，可以做到接收或不理睬INTR上的中斷申請。第5步：假定CPU中的IF標(biāo)志為1，那么CPU在完成當(dāng)前指令的執(zhí)行后進(jìn)入中斷響應(yīng)周期，這個(gè)中斷響應(yīng)周期將標(biāo)志寄存器入棧，然后清除IF標(biāo)志，關(guān)閉中斷。再將代碼段寄存器和指令指針也入棧(這是為了從中斷服務(wù)程序返回)，然后CPU發(fā)出第二個(gè)脈沖以通知8259A，說明8086已經(jīng)允許了它的中斷請求。如果8086工作于“最小方式”，那么脈沖信號為8086引腳上的信號。第6步：8259A收到第一個(gè)負(fù)脈沖后，將禁止IRR鎖存器，使IRR不受IR7～I(xiàn)R0進(jìn)一步變化的影響，這種狀態(tài)一直保持到第二個(gè)脈沖結(jié)束。第一個(gè)脈沖還使ISR的某一位置位，并清除相應(yīng)的IRR位。第二個(gè)

脈沖使ICW2的當(dāng)前內(nèi)容被放到D7～D0上，CPU用該字節(jié)確定中斷類型號。此后，CPU將按照這個(gè)指定中斷類型號中的內(nèi)容去執(zhí)行相應(yīng)的中斷程序。注意：如果ICW4的中斷自動結(jié)束位(AEOI)為1，那么第二個(gè)脈沖結(jié)束時(shí)，ISR中被第一個(gè)脈沖置位的位被清除，否則要等到發(fā)送內(nèi)含中斷結(jié)束(EOI)命令的OCW2后方能清除ISR中的這個(gè)位。。第7步：當(dāng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序時(shí)，主程序和子程序都要用到的那些寄存器應(yīng)當(dāng)保存入棧，最好的方法是立刻“PUSH”每個(gè)用到的寄存器入棧。當(dāng)中斷服務(wù)程序完成后，再以相反的次序“POP”每個(gè)寄存器出棧。第8步：一旦中斷服務(wù)程序完成，就應(yīng)用IRET(中斷返回)指令使CPU再次回到主程序。IRET指令就會自動彈出中斷前的指令指針，使主程序恢復(fù)到被中斷之處，并且恢復(fù)中斷前與中斷服務(wù)變化無關(guān)的標(biāo)志狀態(tài)(包括IF標(biāo)志的狀態(tài))。而中斷也將自動放開T1T2T3T4TITITIT1T2T3T4第一個(gè)總線周期第二個(gè)總線周期三個(gè)空閑狀態(tài)中斷類型碼CLK____INTAAD7~AD04.2.28259A的工作方式1.中斷優(yōu)先級的設(shè)置方式8259A對中斷優(yōu)先級的管理可分為4種情況：全嵌套方式、自動循環(huán)方式、特殊自動循環(huán)方式和特殊全嵌套方式。(1)全嵌套方式也稱固定優(yōu)先級方式。在這種方式下，由IRi引入的中斷請求具有固定的優(yōu)先級－IR0(最高)－>IR7(最低).當(dāng)一個(gè)中斷請求被響應(yīng)時(shí)，ISR中的對應(yīng)位ISn被置“1”，8259A把中斷類型碼放到數(shù)據(jù)總線上，然后，進(jìn)入中斷服務(wù)程序。一般情況下(除了“中斷自動結(jié)束”方式外)，在CPU發(fā)出中斷結(jié)束命令(EOI)前，此對應(yīng)位一直保持為“1”－封鎖同級或低級的中斷響應(yīng)，但并不禁止比本級優(yōu)先級高的中斷響應(yīng)－實(shí)現(xiàn)中斷“嵌套”。(2)特殊全嵌套方式

在處理某一級中斷時(shí)，不但允許優(yōu)先級更高的中斷請求進(jìn)入，也允許同級的中斷請求進(jìn)入。用于主從結(jié)構(gòu)的8259系統(tǒng)中，將主片設(shè)置為“特殊全嵌套方式”.

通過ICW4的“SFNM”位可以設(shè)置此種方式。CPUIR0IR1IR7…IR0IR1IR7…8259(主片)8259(從片)

(3)優(yōu)先級自動循環(huán)方式優(yōu)先級是循環(huán)變化的(不希望有固定的優(yōu)先級差別)－一個(gè)設(shè)備的中斷服務(wù)完成后，其優(yōu)先級自動降為最低，而將最高優(yōu)先級賦給原來比它低一級的中斷請求。開始時(shí)，優(yōu)先級隊(duì)列還是：IR0->IR7，若此時(shí)出現(xiàn)了IR0請求，響應(yīng)IR0并處理完成后，隊(duì)列變?yōu)椋篒R1，IR2，IR3，IR4

，IR5

，IR6

，IR7，IR0。若又出現(xiàn)了IR4請求，處理完IR4后，隊(duì)列變?yōu)椋篲_________________________________系統(tǒng)中是否采用“自動循環(huán)優(yōu)先級”，由 操作命令字OCW2來設(shè)定。(4)優(yōu)先級特殊循環(huán)方式

與“優(yōu)先級自動循環(huán)方式”相比，只有一點(diǎn)不同，即可以設(shè)置開始的最低優(yōu)先級。例如，設(shè)定IR4為最低優(yōu)先級，那么IR5就是最高優(yōu)先級，其余各級按循環(huán)方法類推。2.8259A結(jié)束方式(1)中斷自動結(jié)束方式(AEOI方式)在第二個(gè)后沿，即完成把對應(yīng)的ISR位復(fù)位。注意：AEOI方式是在中斷響應(yīng)后，而不是在中斷處理程序結(jié)束后將ISR位清0。這樣，在中斷處理過程中，8259A中就沒有“正在處理”的標(biāo)識。此時(shí)，若有中斷請求出現(xiàn)，且IF＝1，則無論其優(yōu)先級如何(比本級高、低或相同)，都將得到響應(yīng)。尤其是當(dāng)某一中斷請求信號被CPU響應(yīng)后，如不及時(shí)撤銷，就會再次被響應(yīng)－“二次中斷”。INTA所以，AEOI方式適合于中斷請求信號的持續(xù)時(shí)間有一定限制以及不出現(xiàn)中斷嵌套的場合。通過ICW4可以設(shè)置AEOI方式(AEOI=1)。(2)一般(常規(guī))中斷結(jié)束方式（EOI）適合于全嵌套方式。實(shí)現(xiàn)：在中斷服務(wù)程序結(jié)束時(shí)，向8259A發(fā)常規(guī)中斷結(jié)束命令(OCW2:EOI=1,SL=0,R=0)例：MOVAL,20H;OCW2=20HOUT20H,AL;端口地址=20H(偶地址)在全嵌套方式下，ISR中最高優(yōu)先級的置“1”位，正對應(yīng)于當(dāng)前正在處理的中斷，將其清“0”，就完成了當(dāng)前正在處理中斷的結(jié)束操作。(3)特殊中斷結(jié)束方式(SPECIFICEOI－SEOI)在非全嵌套方式下，無固定的優(yōu)先級序列(使用設(shè)置優(yōu)先權(quán)命令或特殊屏蔽方式)，此時(shí)，根據(jù)ISR的內(nèi)容就無法確定剛剛所響應(yīng)(處理)的中斷。這種情況下，就不能用上述的EOI方式進(jìn)行中斷結(jié)束處理，而必須用特殊的中斷結(jié)束命令SEOI－－用OCW2:EOI=1,SL=1,R=0,L2～L0.由L2～L0指定清除ISR中的哪一位。3.屏蔽中斷源的方式CPU可用CLI指令將IF清“0”，禁止所有可屏蔽中斷的進(jìn)入。但是要想屏蔽某個(gè)或某幾個(gè)中斷源，就得用8259A的中斷優(yōu)先級管理的屏蔽方式來實(shí)現(xiàn)。8259A對中斷源的屏蔽方式有以下兩種：普通屏蔽方式通過對中斷屏蔽寄存器(IMR)的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)位為“1”的中斷請求的屏蔽?？赏ㄟ^OCW1使IMR的一位或幾位置“1”。2)特殊屏蔽方式特殊屏蔽方式允許低優(yōu)先級中斷請求中斷正在服務(wù)的高優(yōu)先級中斷。這種屏蔽方式通常用于級聯(lián)方式中的主片，對于同一個(gè)請求IRi上連接有多個(gè)中斷源的場合，可以通過編程寫入操作命令字OCW3來設(shè)置或取消。

在特殊屏蔽方式中可在中斷服務(wù)子程序中用中斷屏蔽命令來屏蔽當(dāng)前正在處理的中斷，同時(shí)可使ISR中的對應(yīng)當(dāng)前中斷的相應(yīng)位清.這樣一來不僅屏蔽了當(dāng)前正在處理的中斷，而且也真正開放了較低級別的中斷請求。在這種情況下，雖然CPU仍然繼續(xù)執(zhí)行較高級別的中斷服務(wù)子程序，但由于ISR中對應(yīng)當(dāng)前中斷的相應(yīng)位已經(jīng)清0，如同沒有響應(yīng)該中斷一樣。所以，此時(shí)對于較低級別的中斷請求，8259A仍然能產(chǎn)生INT中斷請求，CPU也會響應(yīng)較低級別的中斷請求。4.系統(tǒng)總線的連接方式8259A與系統(tǒng)總線的連接方式有下列兩種：1)緩沖方式緩沖方式是指在多片8259A級聯(lián)的大系統(tǒng)中，8259A通過外部總線驅(qū)動器和數(shù)據(jù)總線相連。在緩沖方式下，8259A的

輸出信號作為緩沖器的啟動信號，用來啟動總線驅(qū)動器，在8259A與CPU之間進(jìn)行信息交換。。2)非緩沖方式當(dāng)系統(tǒng)中只有一片或幾片8259A芯片時(shí)，可以將數(shù)據(jù)總線直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，這時(shí)8259A處于非緩沖方式。在這種方式下，8259A的SP/EN的SP作為輸入端設(shè)置，主片應(yīng)接高電平，從片應(yīng)接低電平。

5.引入中斷請求的方式8259A引入中斷請求的方式有下列幾種：1)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，上升沿之后，相應(yīng)引腳可以一直保持高電平2)電平觸發(fā)方式8259A將中斷請求輸入端出現(xiàn)的高電平作為中斷請求信號，在這種方式下，中斷響應(yīng)之后，高電平必須及時(shí)撤除。否則，在CPU響應(yīng)中斷、開中斷之后，會引起第二次不應(yīng)該有的中斷。3)中斷查詢方式特點(diǎn)：a.既有中斷的特點(diǎn)，又有查詢(Polling)的特點(diǎn)。b.外設(shè)仍然向8259A發(fā)中斷請求信號，要求CPU服務(wù)。c.CPU的IF=0，不響應(yīng)外部的中斷請求(對CPU的中斷請求信號不起作用)此時(shí)，CPU需要用軟件查詢方法來確認(rèn)中斷源，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的服務(wù),先向8259A發(fā)查詢命令OCW3:00001100P緊接著執(zhí)行一條讀指令(IN指令)，讀出專門的“中斷狀態(tài)字”：當(dāng)8259A收到P=1的查詢命令后，在下一個(gè)RD信號將使ISR的相應(yīng)位置“1”，就像收到了INTA一樣，并把上述的“中斷狀態(tài)字”送到數(shù)據(jù)總線上，由CPU讀入AL。0A0IR－－－－W2W1W0D7D01:有設(shè)備請求服務(wù)；0：無設(shè)備請求服務(wù)。當(dāng)前最高優(yōu)先級的中斷請求4.2.38259A的初始化編程8259A的控制寄存器可分為兩組，一組是初始化命令字ICW１～I(xiàn)CW4，另一組是操作命令字OCW１～OCW3。每片8259A具有兩個(gè)內(nèi)部端口地址，一個(gè)偶地址端口(A0=0)，一個(gè)奇地址端口(A0=1)，其他高位地址碼由用戶定義，用來產(chǎn)生8259A的片選信號。1.初始化命令字初始化命令字用來對8259A初始化，包括ICW１～I(xiàn)CW44個(gè)初始化命令字。(1)ICW1ICW1使用偶地址端口(A0=0)，其中D4位為特征位（標(biāo)志位），此時(shí)該位固定為1，表示當(dāng)前寫入的是ICW１（OCW1也用偶地址端口寫入，但OCW1的D4位為0）。ICW１的格式如下：(2)ICW２(設(shè)定中斷類型號)ICW2使用奇地址端口(A0=1)，緊跟在ICW１之后設(shè)置。ICW２的格式如下：低三位的值由中斷請求輸入引腳決定3)ICW３ICW３只在級聯(lián)方式中使用，端口地址為奇地址，其格式如下：從片的中斷請求線在主片的哪個(gè)IRi引進(jìn)(4)ICW4在80x86系統(tǒng)中必須設(shè)置ICW4，端口地址為奇地址，其格式如下：2.8259A的初始化流程8259A的初始化命令字（ICW）是在加電之后由CPU按特定的順序?qū)懭氲?。也就是說，各初始化命令字的識別一方面依賴于地址信號A0和初始化命令字中的特定標(biāo)識位，另一方面也與寫入的先后次序有關(guān)。8259A的初始化順序及相應(yīng)的尋址標(biāo)志如圖所示。開始ICW1(A0=0D4=1)ICW2(A0=1)SNGL=0?(級聯(lián)方式？)ICW3(A0=1)IC4=1?ICW4(A0=1)準(zhǔn)備好接受中斷NNYY①在初始化操作過程的開頭，總要依次寫入命令字ICW１和ICW２。②只有當(dāng)ICW１中的SNGL位=0，才需寫入ICW３。對于主片和從片均需寫入ICW３，而且它們的格式不同。③只有當(dāng)ICW１中的IC4=1時(shí)，才需寫入ICW4。對于80x86系統(tǒng)，ICW4總是需要設(shè)置的。在系統(tǒng)中，單片8259A與80x86CPU配置時(shí)，初始化要寫入的預(yù)置命令字是：ICW１、ICW２、ICW4

。而級聯(lián)系統(tǒng)要寫入預(yù)置命令字是：ICW１、ICW２、ICW３和ICW4。初始化過程結(jié)束，8259A進(jìn)入所設(shè)置的狀態(tài)后，才能寫入操作命令字（OCW）。OCW1——中斷屏蔽操作命令字（屏蔽寄存器IMR）OCW1用來實(shí)現(xiàn)對中斷源的屏蔽功能，OCW1的內(nèi)容直接寫入屏蔽寄存器IMR。3.操作命令字例如，若通過OCW1向中斷屏蔽寄存器寫入代碼11110000，將導(dǎo)致中斷輸入IR7～I(xiàn)R4被屏蔽掉，而IR3～I(xiàn)R0撤銷屏蔽。2)OCW2——循環(huán)/結(jié)束綜合控制命令字OCW2的主要作用是設(shè)置中斷結(jié)束方式(包括一般結(jié)束EOI和特殊結(jié)束SEOI)和控制中斷優(yōu)先級的循環(huán)方式。標(biāo)識符在特殊優(yōu)先級循環(huán)方式中L0~L2用于選擇優(yōu)先級最低的中斷源。在特殊的EOI，全嵌套方式中L0~L2用于指定復(fù)位與哪個(gè)中斷源對應(yīng)的ISR位。3)OCW3——特殊屏蔽方式和中斷查詢方式操作命令字(見圖4-23)OCW3的作用是寫入多功能操作命令字。OCW3有三項(xiàng)功能：設(shè)置/取消特殊屏蔽方式；設(shè)置中斷查詢方式；設(shè)置對8259A內(nèi)部寄存器的讀出命令。4.8259A應(yīng)用舉例1)工作于80x86系統(tǒng)，單片8259A，邊沿觸發(fā)方式。(2)中斷類型碼初始值為08H，即IR0～I(xiàn)R７對應(yīng)的中斷類型碼為08H～0FH。(3)中斷結(jié)束時(shí)，用普通中斷結(jié)束命令，固定優(yōu)先級。

8259A的端口地址為20H，21H。實(shí)現(xiàn)上述要求的初始化程序如下：MOVAL，13H；ICW1，邊沿觸發(fā)，單片8259A，要寫ICW4OUT20H，ALMOVAL，08H；ICW2，中斷類型碼初值為08HOUT21H，ALMOVAL，0DH；ICW4，緩沖方式，80x86系統(tǒng)，普通EOI方式OUT21H，AL；在中斷服務(wù)結(jié)束時(shí)，需向8259A設(shè)置操作命令字OCW2=20H，如下所示：MOVAL，20H；OCW2，普通EOI命令OUT20H，AL8259A的讀出操作:可以讀出四個(gè)方面的內(nèi)容讀“中斷狀態(tài)字”(“查詢字”)：先寫入P=1的OCW3查詢命令字用偶地址讀(INAL,20H)讀IRR：先寫入OCW3(RR=1,RIS=0)用偶地址讀(INAL,20H)讀ISR:先寫入OCW3(RR=1,RIS=1)用偶地址讀(INAL,20H)隨時(shí)可用奇地址讀IMR

(INAL,21H)例2：讀8259A相關(guān)寄存器的內(nèi)容。假設(shè)8259A的端口地址為20H、21H，請讀入IRR、ISR、IMR寄存器的內(nèi)容，并相繼保存到從數(shù)據(jù)段2000H開始的內(nèi)存單元中；若該8259A為主片，