《微機(jī)原理與應(yīng)用教學(xué)資料》第七章 中斷

第七章：中斷操作和中斷系統(tǒng)7-1概述7-2中斷處理過程7-3中斷優(yōu)先級和中斷嵌套7-4可編程中斷控制器8259A1編輯ppt7-1概述實時操作外設(shè)CPU,再CPU外設(shè)例：外設(shè)鍵盤，原為空閑狀態(tài)，現(xiàn)開始工作，CPU如何知道鍵盤何時工作呢？兩種方法:a.每隔一段時間采樣b.中斷請求顯然，中斷請求的方法較合理中斷定義：當(dāng)有外部數(shù)據(jù)輸入或內(nèi)部異常時，發(fā)送請求給CPU，CPU暫時停止正在運行的程序，處理中斷結(jié)束后，返回繼續(xù)運行先前的程序。兩個最重要的特點:可返回性，現(xiàn)場保護(hù)（斷點保護(hù)）發(fā)送請求控制信號2編輯ppt一.中斷概念1.中斷源引起程序中斷的事件內(nèi)部中斷外部中斷2.中斷響應(yīng)對外部中斷而言INTA對INTR的響應(yīng)3.中斷向量，中斷向量表中斷源i→中斷服務(wù)子程序i

中斷向量：中斷服務(wù)子程序的入口地址（邏輯地址）CS：IP

中斷類型碼：中斷向量的編號。0-255，與中斷向量是一一對應(yīng)的

中斷向量表：內(nèi)存中開出的一定區(qū)域，用來存儲中斷向量4.中斷優(yōu)先級：①當(dāng)同時有多個中斷請求，先響應(yīng)優(yōu)先級高的②當(dāng)一個中斷服務(wù)程序正在執(zhí)行時，又一個中斷源申請中斷：高不睬低，停低轉(zhuǎn)高中斷嵌套5.中斷屏蔽中斷源硬件屏蔽CPU的IFCPU3編輯ppt二.中斷分類1、內(nèi)部中斷（軟件中斷）⑴中斷指令I(lǐng)NTnn-中斷類型碼n=0～255⑵由CPU的運算錯誤引起的：a.除法錯中斷：INT0

（除數(shù)為零或商超過范圍，自動產(chǎn)生中斷）b.溢出中斷：INT4

（當(dāng)OF=1，且在程序中有INTO指令，產(chǎn)生中斷）⑶由調(diào)試程序debug設(shè)置的中斷a.單步中斷：INT1（當(dāng)TF=1，每執(zhí)行完一條指令，產(chǎn)生中斷）b.斷點中斷：INT3

（利用G命令設(shè)置斷點，當(dāng)程序執(zhí)行到斷點，產(chǎn)生中斷）4編輯ppt特點：①由指令產(chǎn)生，中斷類型碼包括在指令中，不需要取中斷類型碼②是可預(yù)見性的，是人為預(yù)先安排，中斷處理子程序與主程序間有數(shù)據(jù)的傳送。而硬件中斷，兩者之間則是相互獨立。2、外部中斷（硬件中斷）⑴不可屏蔽中斷NMIa.上升沿觸發(fā)圖b.CPU必須予以響應(yīng)，不能用IF屏蔽c.INT2，中斷類型碼為2，中斷向量固定存放于0000：0008H～0000：000BHd.用于發(fā)生重大故障時申請中斷5編輯ppt⑵可屏蔽中斷INTRa.電平觸發(fā)圖b.是否響應(yīng)，與IF有關(guān)；對INTR的響應(yīng)→INTAc.中斷類型號由硬件連線決定d.一般事件申請中斷6編輯ppt7-2中斷處理過程CPU響應(yīng)中斷的過程P268流程圖CPU自動完成的工作STEP1STEP2STEP3STEP4STEP5STEP6STEP7STEP8按優(yōu)先級順序查有否申請中斷取中斷類型碼PSW入棧清除IF（自動關(guān)中斷）、TFCS入棧IP入棧中斷向量偏移地址裝入IP中斷向量段地址裝入CS7編輯ppt①由流程圖可見，CPU內(nèi)部規(guī)定的優(yōu)先級別：內(nèi)部中斷（除法錯，溢出，INTn）→NMI→INTR→TF單步中斷高————————————————→低②內(nèi)部中斷、NMI中斷、單步中斷，均無須取中斷類型碼?！呤孪扔上到y(tǒng)約定好了③斷點保護(hù)(可返回)由CPU自動完成；現(xiàn)場保護(hù)由編程完成轉(zhuǎn)入中斷子程序和調(diào)用子程序不同處：多了標(biāo)志（PSW）入棧④CPU自動關(guān)中斷。若想在中斷響應(yīng)過程中，允許中斷嵌套，必須在子程序中開中斷(STI)。⑤運行中斷子程序中，仍可響應(yīng)NMI注：流程圖中CS、IP為被中斷程序的下一條指令的地址8編輯ppt二.中斷向量表1.尋找中斷源方法：查詢中斷用程序依次查詢，費時例：圖7-3開頭循環(huán)查詢部分矢量中斷各個設(shè)備的中斷服務(wù)子程序的入口地址集中在一個表（中斷向量表）中，CPU響應(yīng)中斷后，根據(jù)中斷源提供的中斷類型號i，→*4→在中斷向量表查找對應(yīng)的中斷服務(wù)子程序i的入口地址，裝入CS、IP，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)子程序i中斷向量表位置：內(nèi)存中0段00000H～003FFH1K字節(jié)表7-41個中斷向量必須用4個存儲單元來存儲（1個地址CS：IP）地址低→高IP：CS如圖9編輯ppt

例1：中斷類型號中斷向量地址

410H～13H

32HC8H～CBH例2：中斷類型號64D=40H，中斷操作過程：中斷向量地址64D*4=256D=0100H。若中斷向量中內(nèi)容如圖則CS：IP=1312：1110轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序中斷返回到INT40H指令的下一條指令I(lǐng)P低8IP高8CS低8CS高8nn+1n+2n+310H11H12H13H0100H0101H0102H0103H10編輯ppt2.中斷向量的設(shè)置預(yù)置：AL=中斷類型號DS：DX=中斷服務(wù)程序入口地址AH=25H執(zhí)行：INT21H3.中斷類型碼的獲?、俪ㄥe、單步、NMI、斷點中斷、溢出：由CPU自動提供，分別為0～4②軟中斷指令I(lǐng)NTn：n—中斷類型號，由指令提供③外部中斷INTR：中斷類型號由可編程控制器8259A獲得11編輯ppt三.中斷處理子程序結(jié)構(gòu)如圖開中斷：響應(yīng)中斷時，CPU已自動關(guān)中斷，為允許中斷嵌套，需重開中斷關(guān)中斷：恢復(fù)現(xiàn)場時不允許被中斷執(zhí)行IRET指令:從堆棧中依次彈出程序斷點,送到IP和CS寄存器中彈出PSW的內(nèi)容（恢復(fù)標(biāo)志、開中斷）；按CS:IP的值使CPU返回斷點，繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。保護(hù)中斷現(xiàn)場PUSH

開中斷

中斷處理具體內(nèi)容關(guān)中斷恢復(fù)中斷現(xiàn)場POP中斷返回指令I(lǐng)RET12編輯ppt四.中斷時序（對可屏蔽中斷而言）INTRINTACPU

AD0~AD7INTINTA8259D0~D7

INTAT1

T2T3T4T1

T2T3第一個INTA周期T4中斷類型號nD0~D713編輯ppt7-3中斷優(yōu)先級和中斷嵌套一.可屏蔽中斷INTR優(yōu)先級的設(shè)定軟件查詢：在中斷處理子程序中安排查詢，查詢程序的次序，決定了優(yōu)先級的高低.見后頁簡單硬件：菊花鏈法，越靠前的優(yōu)先級越高。圖8-8專用硬件：8259A，可編程的二.中斷嵌套圖7-10同時申請中斷時，響應(yīng)高優(yōu)先級的，正在執(zhí)行中斷時，高不睬低，停低轉(zhuǎn)高。中斷程序在保護(hù)現(xiàn)場后，須開中斷，才能實現(xiàn)嵌套。中斷服務(wù)結(jié)束后，須用EOI指令清除8259A中ISR的對應(yīng)位，使低級中斷申請得以響應(yīng)，然后緊接著須有IRET，返回斷點。14編輯ppt查詢方式INTR0INTR1INTRnINTR0CS+

INTR

CPU

D0

D1INTR174LS244INTR0中斷程序輸入狀態(tài)D0=1?D1=1?INTR1中斷程序15編輯ppt菊花鏈電路++INTAINTR中斷回答中斷請求16編輯ppt7-4中斷優(yōu)先級控制器8259A8259A特點：一片8259A可管理8個中斷源，通過級連，可用9片組成64級主從式中斷管理系統(tǒng)。

可編程，使用靈活每一個中斷可通過編程單獨屏蔽或允許中斷可提供中斷類型號給CPU17編輯ppt一、8259A引腿信號CS：片選。通過譯碼電路與CPU高位地址總線相連，即與譯碼電路的輸出端相連A0：片內(nèi)選址。連CPU低位地址線，選擇8259A的兩個端口、：連CPU的、。（最小模式）連8288總線控制器（最大模式）

D7～D0：數(shù)據(jù)總線INT：連CPU的INTR端，向CPU發(fā)出中斷請求信號

：連CPU的（最小模式），CPU給8259A的中斷響應(yīng)信號，兩個負(fù)脈沖①響應(yīng)中斷

②讀取中斷類型號

連8288總線控制器（最大模式）7.IR7-IR0：連外設(shè)的中斷請求信號線，中斷級聯(lián)時，連從片INT端18編輯ppt8.CAS2～CAS0級聯(lián)單片8259A時，接高電平

SP/EN二、8259A編程結(jié)構(gòu)及工作原理①數(shù)據(jù)總線緩沖器：寫入控制字，讀出8259A狀態(tài)，送出中斷類型號，接D0-D7②請求IRR：鎖存外部中斷請求信號IR0～I(xiàn)R7，有中斷請求時，對應(yīng)位置1，中斷請求被響應(yīng)時，對應(yīng)位復(fù)位③屏蔽IMR：設(shè)置是否屏蔽IRR中相應(yīng)位的中斷請求，置‘1’則屏蔽④優(yōu)先級判別PR：管理、識別中斷源的優(yōu)先級別。完全嵌套方式下，IR0最高⑤中斷服務(wù)寄存器ISR：存放正在處理中的所有中斷請求信號，中斷嵌套時，多位被置1。為以后的中斷優(yōu)先級裁決提供依據(jù)。19編輯ppt20編輯ppt控制電路控制全過程：①根據(jù)IRR的置位情況和IMR的設(shè)置情況，通過PR判定優(yōu)先級，選出需處理的中斷請求信號，送入ISR②向CPU發(fā)送INT中斷申請→

INTR。③接收CPU發(fā)出的第一個響應(yīng)INTA負(fù)脈沖，ISR相應(yīng)位置1，IRR相應(yīng)位清0④第二個負(fù)脈沖時，向CPU送出中斷類型碼，使CPU轉(zhuǎn)入中斷程序。三、8259A中斷管理方式1.優(yōu)先級設(shè)置方式⑴完全嵌套方式默認(rèn)特點：①中斷優(yōu)先級次序固定。IR0最高，IR7最低②中斷嵌套時，允許優(yōu)先處理更高級的中斷，禁止同級或低級中斷③ICW4中，SFNM=0；OCW2中，R.SL=0021編輯ppt⑵特殊全嵌套工作方式特點：①中斷優(yōu)先級次序固定。IR0最高，IR7最低②中斷嵌套時，允許優(yōu)先處理更高級或同級的中斷③ICW4中，SFNM=1，OCW2中，R、SL=00④專門用于多片8259A級聯(lián)的系統(tǒng)⑶優(yōu)先級自動循環(huán)方式特點：①優(yōu)先級次序可以改變，初始次序為IR0最高，IR7最低，但當(dāng)任何一級中斷被處理完后，它的優(yōu)先級變?yōu)樽畹?，將最高?yōu)先級賦給原先比它低一級的中斷請求。例：響應(yīng)處理完IR3，則優(yōu)先級次序為IR4、IR5、IR6、IR7、IR0、IR1、IR2、IR3②OCW2中，R、SL=10③適用在多個中斷源優(yōu)先級相等的場合⑷優(yōu)先級特殊循環(huán)方式特點：①優(yōu)先級次序可以改變，初始的優(yōu)先級次序由程序決定②OCW2中，R.SL=1122編輯ppt3.中斷結(jié)束方式（什么時刻使ISR中對應(yīng)位置“0”，就產(chǎn)生不同的中斷結(jié)束方式）ICW4，OCW2中斷結(jié)束處理的必要性：中斷優(yōu)先裁決的依據(jù)（一）固定優(yōu)先級方式*普通EOI結(jié)束方式：用中斷結(jié)束命非自動EOI結(jié)束方式令使ISR對應(yīng)位置“0”*特殊EOI結(jié)束方式*自動AEOI結(jié)束方式：不執(zhí)行結(jié)束命令（二）循環(huán)優(yōu)先級方式*普通EOI循環(huán)方式非自動EOI循環(huán)方式*特殊EOI循環(huán)方式*自動EOI循環(huán)方式（1）自動EOI結(jié)束方式建議避免使用，以免重復(fù)嵌套①中斷響應(yīng)后，當(dāng)8259A收到第二個脈沖后，即自動將ISR中正在服務(wù)的相應(yīng)位置“0”②ICW4中AEOI位置“1”23編輯ppt（2）普通EOI結(jié)束方式①一旦中斷處理結(jié)束，CPU向8259A傳送EOI結(jié)束命令字（即設(shè)置OCW2），EOI結(jié)束命令字必須放在中斷服務(wù)子程序中的返回指令I(lǐng)RET前②8259A收到EOI結(jié)束命令字后，將ISR中優(yōu)先級別最高的置“1”位清“0”③ICW4中AEOI位置“0”，OCW2中，R、SL、EOI=001（3）特殊EOI結(jié)束方式①當(dāng)中斷處理結(jié)束，CPU向8259A送特殊EOI結(jié)束命令，指定清“0”ISR中的哪一位②8259A收到特殊EOI結(jié)束命令后，將ISR中由L2～L0指定的相應(yīng)位清“0”③ICW4中AEOI位置“0”。OCW2中R、SL、EOI=01124編輯ppt4.循環(huán)優(yōu)先級的循環(huán)方法OCW2（1）自動EOI循環(huán)方式小心使用①中斷響應(yīng)后，當(dāng)8259A收到第二個脈沖后，即自動將ISR中正在服務(wù)的相應(yīng)位置“0。同1①②同時自動改變各級中斷的優(yōu)先級別本級（ISR3）←最低優(yōu)先級下一級（ISR4）←最高優(yōu)先級③OCW2中，R、SL、EOI=100（2)普通EOI循環(huán)方式①當(dāng)中斷處理結(jié)束，CPU向8259A傳送普通EOI循環(huán)命令字（即設(shè)置OCW2），同2①②8259A收到EOI結(jié)束命令字后，將ISR中優(yōu)先級別最高的置“1”位清“0”，同2②，同時自動改變中斷優(yōu)先級別③OCW2中，R、SL、EOI=101例7-10IR0最高，IR7最低，IR2、IR5普通EOI循環(huán)25編輯ppt(3)特殊EOI循環(huán)方式①當(dāng)中斷處理結(jié)束，CPU向8259A送特殊EOI結(jié)束命令，同3①。②8259A收到特殊EOI結(jié)束命令后，將ISR中由L2～L0指定的相應(yīng)位清“0”，同3②。同時自動改變優(yōu)先級別③OCW2中，R、SL、EOI=111原始狀態(tài)ISR內(nèi)容ISR7ISR6ISR5ISR4ISR3ISR2ISR1ISR000100100優(yōu)先級76543210處理完IR2ISR內(nèi)容00100000優(yōu)先級43210765處理完IR5ISR內(nèi)容00000000優(yōu)先級1076543226編輯ppt5.中斷源屏蔽方式

OCW1（1）CLI關(guān)中斷指令禁止所有的可屏蔽中斷（以下兩種是對中斷請求單獨屏蔽）（2）普通屏蔽方式①將IMR的某一位置“1”，即可屏蔽對應(yīng)位的中斷請求②設(shè)置中斷屏蔽操作命令字OCW1。例：IR7、IR5、IR1被屏蔽。若此時IR3正被處理，則IR3及比IR3低的中斷申請被屏蔽，只有IR0和IR3的中斷源可以產(chǎn)生中斷嵌套。27編輯ppt（3）特殊屏蔽方式①希望在中斷處理子程序中，對本級中斷進(jìn)行屏蔽，而允許較高或較低優(yōu)先級的中斷進(jìn)入②先設(shè)置OCW3中ESMM.SMM=11，再設(shè)置OCW1，使IMR中本級中斷對應(yīng)位置“1”③中斷服務(wù)子程序結(jié)束后，取消特殊屏蔽方式，恢復(fù)原先優(yōu)先級的控制（設(shè)置OCW1，使復(fù)位；再設(shè)置OCW3中ESMM.SMM=10）低高IR7IR0ISR中斷服務(wù)00001000IMR中斷屏蔽10100010IRR中斷請求1111111128編輯ppt6.中斷請求引入方式（1）邊沿觸發(fā)方式（2）高電平觸發(fā)方式8259ACPU，第二個負(fù)脈沖，讀中斷類型號（3）中斷查詢方式①外設(shè)發(fā)出中斷請求，8259A在ISR中相應(yīng)位置1②CPU使用軟件查詢來確定中斷源CPU執(zhí)行的查詢程序應(yīng)包括如下過程：a、CPU關(guān)中斷b、CPU8259A偶地址

OCW3：D7D6D5D4D3D2D1D0×0001100CPUINT8258AIR0外設(shè)XDB29編輯pptc、CPU8259A偶地址查詢字：D7D2D1D0IR=1：有外設(shè)請求中斷W2、W1、0→IRi0：無外設(shè)請求中斷組成的代碼表示當(dāng)前中斷請求的最高優(yōu)先級例：優(yōu)先級次序為IR3、IR4、IR5、……IR1、IR2若有中斷請求IR2、IR4，則W2W1W0=100四、8259A的中斷級聯(lián)1.8259A與系統(tǒng)總線相連的方式：由初始化命令字ICW4來設(shè)置⑴緩沖方式①8259A通過總線驅(qū)動器和數(shù)據(jù)總線相連IR××××W2W1W030編輯ppt編程/雙向使能緩沖端SP/EN為輸出端，與總線驅(qū)動器允許端相連

=0控制8259ACPU

=18259A←CPU⑵非緩沖方式①8259A直接與數(shù)據(jù)總線相連②SP/EN為輸入端，用來決定本片8259A是主片還是從片

SP

=1主片SP=0從片2.CAS0～CAS2指出具體的從片。

當(dāng)主片檢測到中斷請求來自從片，將從片的級聯(lián)地址從CAS0～CAS2輸出到所有從片，只有級聯(lián)地址與CAS0～CAS2相同的從片才能選通。31編輯ppt五、硬件連接及初始化程序一、硬件連接圖7-141、兩級級聯(lián)：1片主片，2片從片

2、非緩沖方式：無數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器

3、CAS0～CAS2：主片→從片

4、INT：主：接CPU的控制總線從：接主片的IRi端

5、：主：輸入=1，接Vcc+5V

從：輸入=0，接地

6、D7～D0：接數(shù)據(jù)總線低8位

7、，A0：接地址總線A0→CPU的A1

接LS138譯碼輸出，決定端口地址

8、：接控制總線32編輯pptCSA0D7~D0INTAINTCAS0

從8259ACAS1CAS2SP/ENIR0IR1….IR7

CSA0D7~D0INTAINTCAS0

從8259ACAS1CAS2SP/ENIR0IR1….IR7

CSA0D7~D0INTAINTCAS0CAS1主8259A

CAS2SP/ENIR0IR1….IR7

GNDGNDVCCABCBDB圖7-1433編輯ppt六、8259A的編程方式（自學(xué)）兩類命令字：初始化命令字ICW；操作命令字OCW初始化命令字ICW1~ICW4：①由初始化程序設(shè)置的②初始化命令字一旦設(shè)定，在系統(tǒng)工作過程中將不再改變③初始化命令字必須順序填寫④ICW1、ICW2必須預(yù)置，ICW3、ICW4不一定，是否設(shè)置體現(xiàn)在ICW134編輯ppt操作命令字OCW1~OCW3①由應(yīng)用程序設(shè)定，用來對中斷處理過程進(jìn)行控制②在系統(tǒng)運行過程中，操作命令字可以重新設(shè)置③設(shè)置OCW，次序上沒有嚴(yán)格要求（OCW2命令字定義中斷方式時，通常放在中斷服務(wù)子程序中）一、初始化命令字ICW⑴ICW1—芯片控制初始化命令字

A0D7D4D3D2D1D00×××1LTIM0SNGLIC4標(biāo)志位1：電平觸發(fā)0：上升沿觸發(fā)1：單級使用0：級聯(lián)

1：需要設(shè)置ICW40：不需要設(shè)置ICW4

35編輯pptA0：寫入命令字的端口地址。A0=0，表示ICW1必須寫入8259A的偶地址端口中，例20H例1：系統(tǒng)中8259A為單片方式，電平觸發(fā)，要求設(shè)置ICW4則初始化ICW1的指令為：MOVAL，1BHOUT20H，AL⑵ICW2—設(shè)置中斷類型號初始化命令字

A0D7D4D3D2D1D0↘中斷類型的高5位↙作用：用來設(shè)置中斷類型號的基值，即IR0端對應(yīng)的中斷類型號例2：若T7～T3=00001，IR0的類型號為08H，IR0～I(xiàn)R7：08H～0FH

則初始化ICW2的指令為：MOVAL，08HOUT21H，AL⑶ICW3—標(biāo)識主片/從片初始化命令字（當(dāng)ICW1中SNGL=0時才設(shè)置）1T7T6T5T4T300036編輯ppt主片A0D7D0

Si=0：表示IRi端上未接有8259A從片

1：表示IRi端上接有8259A從片從片A0D7D0ID2~ID0=000~111表示從片接在主片的哪個IRi端⑷ICW4—方式控制初始化命令字（當(dāng)ICW1中IC4=1時才設(shè)置）1S7S6S5S4S3S2S1S0100000ID2ID1ID037編輯pptA0D7D4D3D2D1D01000SFNMBUFM/SAEOIμPM1：8086/8088配置0：8080/80851：自動EOI方式0：非自動EOI方式

0：非緩沖方式1：緩沖方式1：特殊全嵌套工作方式

0：完全嵌套工作方式38編輯ppt二、操作命令字⑴OCW1—中斷屏蔽操作命令字A0D7D0Mi=1：屏蔽由IRi引入的中斷請求

0：允許

例：系統(tǒng)要求屏蔽IR4、IR7 MOVAL，10010000B OUT21H，AL⑵OCW2—優(yōu)先權(quán)循環(huán)方式和中斷結(jié)束方式操作字1M7M6M5M4M3M2M1M039編輯pptA0D7D4D3