第5章中斷技術(shù)

第5章中斷技術(shù)本章內(nèi)容中斷技術(shù)的基本概念中斷技術(shù)的工作原理系統(tǒng)配置的中斷資源的應(yīng)用中斷向量修改及中斷服務(wù)程序的編寫15.1中斷

基本概念

中斷是指CPU在正常運(yùn)行程序時(shí)，由于外部/內(nèi)部事件，或由程序引起CPU中斷正在運(yùn)行的程序,而轉(zhuǎn)到為中斷事件服務(wù)的程序中去，服務(wù)完畢，再返回執(zhí)行原程序，這一過程稱為中斷。

外部中斷的特征：具有隨機(jī)性。25.2中斷的類型5.2.1外部中斷1.可屏蔽中斷INTR

這是由外部設(shè)備通過中斷控制器用中斷請(qǐng)求線INTR向微處理器申請(qǐng)而產(chǎn)生的中斷，但微處理器可以用CLI指令來屏蔽（禁止），即不響應(yīng)它的中斷請(qǐng)求，因此把這種中斷稱為可屏蔽中斷。2.不可屏蔽中斷NMI

由系統(tǒng)硬件引發(fā)的中斷，如協(xié)處理器出錯(cuò)、通道等。它的優(yōu)先級(jí)高于外部硬件中斷，且不受中斷允許標(biāo)志位(IF)的影響，所以是不可屏蔽中斷。35.2.2內(nèi)部中斷

內(nèi)部中斷是由用戶在程序中發(fā)出中斷指令I(lǐng)NTnH產(chǎn)生的，指令中的操作數(shù)n稱為軟中斷號(hào)。內(nèi)部中斷包括DOS中斷功能和BIOS中斷功能兩部分，可供用戶在編寫應(yīng)用程序是調(diào)用。

1.DOS功能調(diào)用

DOS是存放在磁盤上的操作系統(tǒng)軟件，其中內(nèi)部中斷INT21H是DOS的內(nèi)核。它是一個(gè)很重要、功能龐大的中斷服務(wù)程序，包含0～6CH個(gè)子功能，包括對(duì)設(shè)備、文件、目錄及內(nèi)存的管理功能，涉及各個(gè)方面，可供系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序調(diào)用，同時(shí)，由于它處在ROM-BIOS層的上一個(gè)層次，與系統(tǒng)硬件層有ROM-BIOS在邏輯上的隔離，所以，它對(duì)系統(tǒng)硬件的依賴性大大減少，兼容性好。

2.BIOS功能調(diào)用

BIOS是一組存放在ROM中、獨(dú)立于DOS的I/O中斷服務(wù)程序。它在系統(tǒng)硬件的上一層，直接對(duì)系統(tǒng)中的I/O設(shè)備進(jìn)行設(shè)備級(jí)控制，可供上層軟件和應(yīng)用程序調(diào)用。4除了上述外部中斷和內(nèi)部中斷兩類中斷之外，微機(jī)的中斷系統(tǒng)還包括一些特殊中斷，這些中斷既不是由外部設(shè)備提出申請(qǐng)而產(chǎn)生的，也不是由用戶在程序中發(fā)中斷指令I(lǐng)NTnH而發(fā)生的，而是由內(nèi)部的突發(fā)事件所引起的中斷，即在執(zhí)行指令的過程中，CPU發(fā)現(xiàn)某種突發(fā)事件時(shí)就啟動(dòng)內(nèi)部邏輯轉(zhuǎn)去執(zhí)行預(yù)先規(guī)定的中斷號(hào)所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序。這類中斷也是不可屏蔽中斷，其中斷處理過程具有與內(nèi)部中斷相同的特點(diǎn)，因此，有的書上把它們歸結(jié)為內(nèi)部中斷這一類。這類中斷有如下幾種。（1）0號(hào)中斷─除數(shù)為零中斷；（2）1號(hào)中斷─單步中斷；（3）3號(hào)中斷─斷點(diǎn)中斷；（4）4號(hào)中斷─溢出中斷。3.內(nèi)部中斷的應(yīng)用DOS調(diào)用和BIOS調(diào)用是用戶使用系統(tǒng)資源的重要方法和基本途徑，也是用戶編寫MS-DOS應(yīng)用程序使用很頻繁的方法，應(yīng)學(xué)會(huì)使用。5

5.3中斷號(hào)5.3.1中斷號(hào)與中斷號(hào)的獲取1.

什么是中斷號(hào)

中斷號(hào)是系統(tǒng)分配給每個(gè)中斷源的代號(hào)，以便識(shí)別和處理。中斷號(hào)在中斷處理過程中起到很重要的作用，在采用向量中斷方式的中斷系統(tǒng)中，CPU必須通過中斷號(hào)才可以找到中斷服務(wù)程序的入口地址，實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。2.中斷號(hào)的獲取

CPU對(duì)系統(tǒng)中不同類型的中斷源，獲取它們的中斷號(hào)的方法是不同的?？善帘沃袛嗟闹袛嗵?hào)是在中斷響應(yīng)周期從中斷控制器獲取的。內(nèi)部中斷INTnH的中斷號(hào)（nH）是由中斷指令直接給出的。不可屏蔽中斷NMI以及CPU內(nèi)部一些特殊中斷的中斷號(hào)是由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置好的，如NMI的中斷號(hào)為02H，非法除數(shù)的中斷號(hào)為0H等。65.3.2中斷響應(yīng)周期

當(dāng)CPU收到外部設(shè)備通過中斷控制器提出的中斷請(qǐng)求INT后，如果當(dāng)前一條指令已執(zhí)行完，且中斷標(biāo)志位IF=1時(shí)（即允許中斷），又沒有DMA請(qǐng)求，那么，CPU進(jìn)入中斷響應(yīng)周期，發(fā)出兩個(gè)連續(xù)中斷應(yīng)答信號(hào)完成一個(gè)中斷響應(yīng)周期。圖5.1表示是中斷響應(yīng)周期時(shí)序。

從圖5.1可知，一個(gè)中斷響應(yīng)周期完成的操作有：71.

置位中斷服務(wù)寄存器ISR

當(dāng)CPU發(fā)出第一個(gè)脈沖時(shí)，CPU輸出有效的總線鎖定信號(hào)，使總線在此期間處于封鎖狀態(tài)，防止其他處理器或DMA控制器占用總線。與此同時(shí)，中斷控制器將判優(yōu)后允許的中斷級(jí)在ISR中的相應(yīng)位置1，以登記正在服務(wù)的中斷級(jí)別，在中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢之后，該寄存器自身不能清零，需要向中斷控制器發(fā)中斷結(jié)束命令EOI才能清零。2.讀取中斷號(hào)

當(dāng)總線控制器發(fā)出第二個(gè)2脈沖時(shí)，總線鎖定信號(hào)撤除，總線被解封，地址允許信號(hào)ALE也變?yōu)榈碗娖剑o效），即允許數(shù)據(jù)線工作。正好此時(shí)中斷控制器將當(dāng)前中斷服務(wù)程序的中斷號(hào)送到數(shù)據(jù)線上，由CPU讀入。

5.3.3中斷號(hào)的分配

系統(tǒng)對(duì)外部中斷和內(nèi)部中斷一律統(tǒng)一編號(hào)，共有256個(gè)號(hào)，微機(jī)系統(tǒng)的中斷號(hào)分配如表5.1所示。表中兩塊灰色區(qū)域的中斷號(hào)分別是系統(tǒng)分配給PC微機(jī)系統(tǒng)中的中斷控制器主片與從片的中斷號(hào)，用戶可以采用修改其中斷向量的方法進(jìn)行應(yīng)用。8

表5.19105.4中斷觸發(fā)方式與中斷排隊(duì)方式5.4.1中斷觸發(fā)方式

中斷觸發(fā)方式是指外部設(shè)備以什么邏輯信號(hào)去向中斷控制器申請(qǐng)中斷，中斷控制器允許用邊沿或電平信號(hào)申請(qǐng)中斷，即邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)兩種方式。觸發(fā)方式在中斷控制器初始化時(shí)設(shè)定。5.4.2中斷排隊(duì)方式

外部中斷、內(nèi)部中斷是按優(yōu)先級(jí)提供服務(wù)的。中斷優(yōu)先級(jí)從高到低的順序是：內(nèi)部中斷→不可屏蔽中斷→可屏蔽中斷。 當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)中斷源時(shí)，就可能出現(xiàn)同時(shí)有幾個(gè)中斷源都申請(qǐng)中斷，而微處理器在一個(gè)時(shí)刻只能響應(yīng)并處理一個(gè)中斷請(qǐng)求。為此，要進(jìn)行中斷排隊(duì)，微處理器一般是按“優(yōu)先級(jí)高的先服務(wù)”的原則提供服務(wù)。但也有其他一些中斷排隊(duì)的方式。111.

按優(yōu)先級(jí)排隊(duì)

根據(jù)任務(wù)的輕重緩急，給每個(gè)中斷源指定CPU響應(yīng)的優(yōu)先級(jí)，任務(wù)緊急的先響應(yīng)，可以暫緩的后響應(yīng)。2.循環(huán)輪流排隊(duì)

不分級(jí)別高低，CPU輪流響應(yīng)各個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求，并為其服務(wù)。3.中斷嵌套在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)CPU正在處理某個(gè)中斷源，即正在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，會(huì)出現(xiàn)優(yōu)先級(jí)更高的中斷源申請(qǐng)中斷。為了使更緊急的、級(jí)別更高的中斷源及時(shí)得到服務(wù)，需要暫時(shí)打斷（掛起）當(dāng)前正在執(zhí)行的級(jí)別較低的中斷服務(wù)程序，去處理級(jí)別更高的中斷源，待處理完以后，再返回到被打斷了的中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行。但級(jí)別相同或級(jí)別低的中斷源不能打斷級(jí)別高的中斷服務(wù)，這就是所謂的中斷嵌套。INTR可以進(jìn)行中斷嵌套。NMI不可以進(jìn)行中斷嵌套。125.5中斷向量與中斷向量表

當(dāng)發(fā)生中斷，就意味著要發(fā)生程序的轉(zhuǎn)移，即由主程序轉(zhuǎn)移到服務(wù)程序去。那么，如何才能進(jìn)入中斷服務(wù)程序，即如何找到中斷服務(wù)程序的入口地址是解決問題的關(guān)鍵。 為此，采用向量中斷方式（不是查詢中斷方式），設(shè)置中斷向量及中斷向量表，通過中斷向量表中的中斷向量查找中斷服務(wù)程序的入口地址。5.5.1中斷向量與中斷向量表

1.什么是中斷向量

CPU響應(yīng)中斷后，中斷源提供中斷號(hào)，再由中斷號(hào)生成地址信息,由此地址信息對(duì)程序的執(zhí)行進(jìn)行導(dǎo)向，引導(dǎo)到中斷服務(wù)程序中去，故把這個(gè)地址信息稱為中斷向量（存儲(chǔ)單元）。

中斷向量包括中斷服務(wù)程序的段基址CS(高位字)，偏移地址IP（低位字）共4個(gè)字節(jié)。其中，

中斷號(hào)×4=偏移地址IP；中斷號(hào)×4+2=段基址CS。

例如，8號(hào)中斷中斷源的中斷向量：

IP8=8×4=20H~21H;CS8=8×4+2=22H~23H.132.什么是中斷向量表

所有的中斷向量集中存放到存儲(chǔ)器的某一區(qū)域，這一區(qū)域稱之為中斷向量表。微機(jī)系統(tǒng)規(guī)定把存儲(chǔ)器的0000H～03FFH共1024個(gè)地址單元作為中斷向量存儲(chǔ)區(qū)，這表明中斷向量表的起始地址是固定的，并且從存儲(chǔ)器的物理地址0開始。中斷向量表如圖5.2所示。每個(gè)中斷向量包含4個(gè)字節(jié)，這4個(gè)字節(jié)在中斷向量表中的存放規(guī)律是向量的偏移量（IP）存放在兩個(gè)低字節(jié)單元中，向量的基址（CS）存放在兩個(gè)高字節(jié)單元中。14圖5.2中斷向量表155.5.2中斷向量表的填寫

中斷向量表的填寫分系統(tǒng)填寫和用戶填寫兩種情況。系統(tǒng)設(shè)置的中斷服務(wù)程序，其中斷向量由系統(tǒng)負(fù)責(zé)填寫。用戶開發(fā)的中斷系統(tǒng)，在編寫中斷服務(wù)程序時(shí)，其中斷向量由用戶負(fù)責(zé)填寫，可采用MOV指令直接向中斷向量表中填寫中斷向量。不過，一般用戶都是通過修改中斷向量的方法使用系統(tǒng)的中斷資源，而很少由用戶自己直接填寫中斷向量。165.6中斷處理過程5.6.1可屏蔽中斷的處理過程1.中斷申請(qǐng)與響應(yīng)握手

當(dāng)外部設(shè)備要求CPU服務(wù)時(shí)，需向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，申請(qǐng)中斷。CPU若發(fā)現(xiàn)有外部中斷請(qǐng)求，并且處在開中斷條件（IF=1），又沒有DMA申請(qǐng)，則CPU在當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)，進(jìn)入中斷響應(yīng)總線周期，響應(yīng)中斷請(qǐng)求，并且通過中斷回答信號(hào)，從中斷控制器讀取中斷源的中斷號(hào)，完成中斷申請(qǐng)與中斷響應(yīng)的握手過程。這一階段的主要目標(biāo)是獲取外部中斷源的中斷號(hào)。2.標(biāo)志位的處理與斷點(diǎn)保存

微處理器獲得外部中斷源的中斷號(hào)后，CPU把標(biāo)志寄存器FLAGS壓入堆棧，并置IF=0，關(guān)閉中斷；置TF=0，防止單步執(zhí)行。然后將當(dāng)前程序的代碼段寄存器CS和指令指針I(yè)P壓入堆棧，這樣就把斷點(diǎn)（返回地址）保存到了堆棧的棧頂。這一階段的主要目標(biāo)是完成由主程向服務(wù)程序轉(zhuǎn)移前的準(zhǔn)備工作。173.向中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)移并執(zhí)行中斷服務(wù)程序

將已獲得的中斷號(hào)乘以4得到地址指針，在中斷向量表中，讀取中斷服務(wù)程序的入口地址CS∶IP，再把它寫入代碼段和指令指示器，實(shí)現(xiàn)程序控制的轉(zhuǎn)移。這一階段的主要目標(biāo)是完成主程序向中斷服務(wù)程序的轉(zhuǎn)移，或稱為中斷服務(wù)程序的加載。

4.返回?cái)帱c(diǎn)

中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，要返回主程序，因此，一定要恢復(fù)斷點(diǎn)和標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，否則，主程序無法繼續(xù)執(zhí)行。為此，在中斷服務(wù)程序的末尾，執(zhí)行中斷返回指令I(lǐng)RET，將棧頂?shù)膬?nèi)容依次彈出到IP、CS和FLAGS，就恢復(fù)了主程序的執(zhí)行。這一階段的主要目標(biāo)是完成中斷服務(wù)程序向主程序的轉(zhuǎn)移。185.6.2不可屏蔽中斷和軟中斷的處理過程 由于它們的不可屏蔽性，并且其中斷號(hào)的獲取方法與可屏蔽中斷不一樣，所以其中斷處理過程也有所差別。其主要差別是：不需通過中斷響應(yīng)周期獲取中斷號(hào)，是由系統(tǒng)分配的；中斷服務(wù)程序結(jié)束，不需發(fā)中斷結(jié)束命令EOI，是自動(dòng)結(jié)束方式。其他處理過程與可屏蔽中斷的一樣。195.7中斷外部中斷的解決方案5.7.1中斷控制器82C59A的外部特性82C59A的外部引腳如圖5.3所示，3組信號(hào)線如下：（1）面向CPU的信號(hào)線。包括用于CPU發(fā)命令及讀取中斷號(hào)的8根數(shù)據(jù)線D0～D7，一對(duì)中斷請(qǐng)求線INT和中斷回答線，以及、控制線與地址線、A0。（2）面向I/O設(shè)備的信號(hào)線。8根中斷申請(qǐng)線IR0～I(xiàn)R7，其作用有二：一是接收外設(shè)的中斷申請(qǐng)，可接收8個(gè)外部中斷源的中斷申請(qǐng)；二是作外部中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)用，可進(jìn)行8級(jí)中斷排隊(duì)，采用完全中斷嵌套排隊(duì)方式時(shí)，連接IR0的設(shè)備優(yōu)先級(jí)最高，連接IR7的設(shè)備優(yōu)先級(jí)最低。（3）面向同類芯片的中斷級(jí)聯(lián)信號(hào)線。中斷級(jí)聯(lián)信號(hào)線用于擴(kuò)展中斷源，包括主/從芯片的設(shè)定線/EN，3根用以傳送從片識(shí)別碼的級(jí)聯(lián)線CAS0～CAS2。圖5.382C59A引腳圖205.7.2中斷控制器82C59A的工作方式1．中斷觸發(fā)方式（1）邊沿觸發(fā)方式IR0～I(xiàn)R7輸入線上出現(xiàn)由低電平到高電平的跳變，表示有中斷請(qǐng)求。（2）電平觸發(fā)方式IR1～I(xiàn)R7輸入線出現(xiàn)高電平時(shí)，表示有中斷請(qǐng)求。2．中斷級(jí)聯(lián)方式

82C59A可以單片使用，也可以多片使用，兩片以上使用時(shí)才有級(jí)聯(lián)問題。級(jí)聯(lián)問題分兩個(gè)方面：從主片看，它的哪一根或哪幾根中斷申請(qǐng)輸入線IR上有從片連接；從從片看，它的中斷申請(qǐng)輸出線INT與主片的哪一根中斷申請(qǐng)輸入線IR相連。213.中斷屏蔽方式

82C59A的中斷屏蔽是指對(duì)外設(shè)中斷申請(qǐng)的屏蔽，即允許還是不允許外設(shè)申請(qǐng)中斷，而不是對(duì)已經(jīng)提出的中斷申請(qǐng)響不響應(yīng)的問題。82C59A有常規(guī)屏蔽方式和特殊屏蔽方式兩種，常規(guī)屏蔽方式使用較多。（1）常規(guī)屏蔽方式這是通過82C59A屏蔽寄存器寫入8位屏蔽碼來屏蔽或開放8個(gè)中斷申請(qǐng)線（IR0～I(xiàn)R7）上的中斷申請(qǐng)，要屏蔽哪個(gè)中斷申請(qǐng)，就將屏蔽碼的相應(yīng)位置1；不屏蔽的，即開放中斷的，則相應(yīng)位置0。例如，屏蔽碼11111011B，表示僅開放IR2，其他均屏蔽。（2）特殊屏蔽方式 用于開放低級(jí)別的中斷申請(qǐng)。允許比正在服務(wù)的中斷級(jí)別低的中斷申請(qǐng)中斷，而屏蔽同級(jí)的中斷再次申請(qǐng)中斷。4.中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)方式

82C59A提供了3種中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)方式：完全嵌套方式、特殊嵌套方式和優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式。

225.中斷結(jié)束方式（1）自動(dòng)結(jié)束方式

這是中斷響應(yīng)之后，在中斷響應(yīng)周期，就自動(dòng)清零該中斷源在ISR寄存器中被置1的位。在中斷服務(wù)程序中不需發(fā)出中斷結(jié)束命令EOI。（2）非自動(dòng)結(jié)束方式 這是ISR中被置1的位，在服務(wù)完畢后，不能自動(dòng)清零，而必須在中斷服務(wù)程序中發(fā)出中斷結(jié)束命令EOI，才能清零，故稱為非自動(dòng)結(jié)束。非自動(dòng)結(jié)束方式是常用的方式，其中又有兩種命令格式。

常規(guī)結(jié)束命令：該命令使ISR寄存器中優(yōu)先級(jí)最高的置1位清零（復(fù)位）。

指定結(jié)束命令：該命令明確指定ISR寄存器中哪一個(gè)置1的位清零，即服務(wù)完畢，具體指定哪一級(jí)中斷結(jié)束。指定結(jié)束方式應(yīng)用較多。23245.7.3中斷控制器82C59A的編程模型

82C59A編程模型包括內(nèi)部可訪問的寄存器及相應(yīng)的7個(gè)命令字。內(nèi)部寄存器如圖5.5所示。（1）命令寄存器8位，隱含在“控制邏輯”模塊內(nèi)部，接收并處理7個(gè)命令字，用戶可以訪問。（2）中斷請(qǐng)求寄存器（IRR）8位，以邏輯1記錄已經(jīng)提出中斷請(qǐng)求的中斷級(jí)，等待CPU響應(yīng)。當(dāng)提出中斷請(qǐng)求的外設(shè)產(chǎn)生中斷時(shí)，由82C59A置位，直到中斷被響應(yīng)才自動(dòng)清零。IRR的內(nèi)容可以由CPU通過OCW3命令讀出。（3）中斷服務(wù)寄存器（ISR）在中斷響應(yīng)之后，第一個(gè)獲準(zhǔn)中斷請(qǐng)求的中斷級(jí)在相應(yīng)的ISR中置位。如IR3獲準(zhǔn)，ISR中的IS3置位，表明IR3正處于服務(wù)。1．82C59A內(nèi)部寄存器25（4）中斷屏蔽寄存器（IMR）

是對(duì)中斷請(qǐng)求IR起屏蔽作用，即對(duì)中斷請(qǐng)求IR允許還是不允許，寄存器8位對(duì)應(yīng)8級(jí)中斷屏蔽。哪一級(jí)中斷被屏蔽，哪位就寫“1”，即禁止IR提出中斷請(qǐng)求。哪一級(jí)中斷被允許，哪位就寫“0”，即開放IR提出中斷請(qǐng)求。（5）中斷申請(qǐng)優(yōu)先級(jí)分析器（PR）

這是一個(gè)中斷請(qǐng)求的判優(yōu)電路。它把新來的中斷請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)與ISR寄存器中記錄在案的中斷優(yōu)先級(jí)進(jìn)行比較，看誰的優(yōu)先級(jí)最高，就讓誰申請(qǐng)中斷。其操作過程全部由硬件完成，故該寄存器對(duì)用戶是不可訪問的，它不屬于82C59A的編程模型之內(nèi)。262．82C59A的端口地址

中斷控制器82C59A是系統(tǒng)資源，其端口地址由系統(tǒng)分配，見第3章表3.1。

主片的兩個(gè)端口地址為20H和21H；從片的兩個(gè)端口地址為0A0H和0A1H。

7個(gè)命令具體使用哪個(gè)端口地址由命令的標(biāo)志位A0指示。273．82C59A的命令

82C59A共有7個(gè)編程命令，分為初始化命令I(lǐng)CW1～I(xiàn)CW4和操作命令OCW1～OCW3兩類。初始化命令I(lǐng)CW確定中斷控制器的基本配置或工作方式，而操作命令OCW執(zhí)行由ICW命令定義的基本操作。值得指出的是，初始化命令是在用戶自行另外設(shè)計(jì)中斷系統(tǒng)時(shí)才會(huì)用到。如果是利用系統(tǒng)已有的中斷資來源開發(fā)中斷應(yīng)用，就不需要進(jìn)行初始化，也就不會(huì)使用這些初始化命令。下面分別介紹各的作用及格式。（1）初始化命令（ICW1～I(xiàn)CW4）

4個(gè)初始化命令用來對(duì)82C59A的工作方式和中斷號(hào)進(jìn)行設(shè)置，包括中斷觸發(fā)方式、級(jí)聯(lián)方式、排隊(duì)方式及結(jié)束方式。28ICW1命令功能：設(shè)定中斷請(qǐng)求的觸發(fā)方式、是否多片使用、要不要寫ICW4ICW1的格式如下：例如，若采用邊沿觸發(fā)，單片使用，需要ICW4則

ICW1命令字=00010011B=13H，其程序段為：

MOVAL，00010011B；ICW1的內(nèi)容

OUT20H，AL；寫入ICW1端口（A0=0）

29ICW2命令

功能：設(shè)定中斷號(hào)。對(duì)連接到主片和從片上的8級(jí)中斷源的中斷號(hào)，高5位分別為08H與70H(見表5.3和表5.4),而低3位由連接到主/從片申請(qǐng)線IRi的編碼確定。因此，向ICW2寫入中斷號(hào)只寫高5位，低3位寫0，ICW2命令的格式如下。

例如，硬盤的中斷號(hào)是0DH，ICW2=08H。

MOVAL，08H OUT21H，AL；寫入ICW2的端口（A0=1）

由于硬盤中斷請(qǐng)求連接IR5，故低3位=05H，由硬件寫入。

30ICW3命令功能：設(shè)置中斷級(jí)聯(lián)方式，主片和從片分開設(shè)置。ICW3命令的格式主片與從片不同，分別如下：

a.主片的ICW3

b.從片的ICW331

ICW3命令只有系統(tǒng)存在2片以上82C59A時(shí)才啟用，否則不用ICW3命令。分主片和從片，分開設(shè)置。

主片IRi的哪一個(gè)輸入引腳上有從片連接，該位寫1；若無，寫0。例如，若主片的IR4上有從片連接，則主片的ICW3=00010000B=10H。

從片的中斷請(qǐng)求線INT連到了主片哪一個(gè)IRi上，則寫入該位的編號(hào)代碼。例如，若從片A的INT連接到主片的IR4上，則從片的ICW3=00000100B=04H。初始化主片的ICW3程序段如下。

MOVAL,10H ;主ICW3的內(nèi)容

OUT21H,AL ;寫入主ICW3的端口(A0=1)初始化從片A的ICW3程序段如下。MOVAL,04H ;從ICW3的內(nèi)容

OUT0A1H,AL ;寫入從ICW3的端口(A0=1)

32

又如，假設(shè)主片的IR3和IR6兩個(gè)輸入端分別連接了從片A與B的INT，故主片的ICW3=01001000B=48H，

從片A的ICW3=00000011B=03H

從片B的ICW3=00000110B=06H，初始化主片的ICW3程序段如下。MOVAL,48H;ICW3(主)的內(nèi)容OUT21H,AL ;寫入ICW3(主)的端口(A0=1)初始化從片A的ICW3程序段如下。

MOVAL,03H ;從片A的ICW3內(nèi)容

OUT0A1H,AL ;寫入從片A的CW3端口(A0=1)初始化從片B的ICW3程序段如下。

MOVAL,06H ;從片B的ICW3的內(nèi)容

OUT0A1H,AL ;寫入從片B的ICW3端口(A0=1)3334ICW4命令

功能：設(shè)置優(yōu)先級(jí)排隊(duì)和中斷結(jié)束方式ICW4的格式如下：

例如，若CPU為16位，82C59A與系統(tǒng)總線之間采用緩沖器連接，非自動(dòng)結(jié)束方式，只用1片8259A，正常完全嵌套，其初始化命令字ICW4=00001101B=0DH初始化ICW4的程序段如下。MOVAL,0DH ;ICW4的內(nèi)容OUT21H,AL ;寫入ICW4的端口(A0=1)又如，若CPU為16位，采用非自動(dòng)結(jié)束方式，使用兩片82C59A，非緩沖方式，為使從片也能提出中斷請(qǐng)求，主片采用特殊的完全嵌套方式，其初始化命令字ICW4=00010101B=15H初始化ICW4的程序段如下。MOVAL,15H ;ICW4的內(nèi)容OUT21H,AL ;寫入ICW4的端口(A0=1)35（2）操作命令（OCW1～OCW3）

3個(gè)操作命令是對(duì)82C59A經(jīng)初始化所設(shè)置的中斷屏蔽、中斷結(jié)束、中斷排隊(duì)方式進(jìn)行實(shí)際操作。其中，OCW3很少使用。

①OCW1命令

功能：執(zhí)行常規(guī)的中斷屏蔽/開放操作。OCW1命令的格式如下。36例如，

若要使中斷源IR3開放，其余被屏蔽，則OCW1=11110111B=F7H

屏蔽程序段為：MOVAL，0F7H

；OCW1內(nèi)容OUT21H，AL；21H為OCW1的端口

37②OCW2命令功能：執(zhí)行中斷結(jié)束操作和優(yōu)先級(jí)排隊(duì)操作。OCW2的格式如下。OCW2中R、SL、EOI的組合功能如表5.2所示.3839RSLEOI功能001不指定EOI命令，全嵌套方式EOI命令，全嵌套方式011指定EOI命令，全嵌套方式，LEOI命令，全嵌套方式，L2～L0指定對(duì)應(yīng)ISR位清零ISR位清零101不指定EOI命令，優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)EOI命令，優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)111指定EOI命令，優(yōu)先級(jí)特殊循環(huán)，LEOI命令，優(yōu)先級(jí)特殊循環(huán)，L2～L0指定最低優(yōu)先級(jí)100自動(dòng)EOI，優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)EOI，優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)000自動(dòng)EOI，取消優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)EOI，取消優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)110優(yōu)先級(jí)特殊循環(huán)，LL2～L0指定最低優(yōu)先級(jí)010無操作表5.2 OCW2中R、SL、EOI的組合功能OCW2的具體操作：1）作中斷結(jié)束控制：當(dāng)在初始化命令I(lǐng)CW1選用非自動(dòng)結(jié)束方式時(shí)，就利用OCW2來控制中斷結(jié)束。即：OCW2格式中的EOI（D5）=1SL（D6）=0，不指定中斷結(jié)束

L2~L0=000，OCW2=00100000B

SL（D6）=1，指定中斷結(jié)束

L2~L0編碼是被指定的中斷等級(jí)例如，指定IR5為中斷結(jié)束，則OCW2=01100101B=65H。402）作中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)控制R（D7）1：需要輪換優(yōu)先權(quán)，分二種若SL=0：優(yōu)先級(jí)固定方式，則為完全嵌套方式1：優(yōu)先權(quán)指定輪換0：自動(dòng)輪換OCW3命令功能：進(jìn)行特定的中斷屏蔽/開放操作。OCW3在實(shí)際中很少使用，不做介紹，可參考文獻(xiàn)[21]。415.7.4中斷控制器對(duì)CPU處理中斷的支持作用1.接受外部設(shè)備的中斷請(qǐng)求經(jīng)過優(yōu)先權(quán)判決找到哪一個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求級(jí)別最高，然后，再向CPU提出中斷申請(qǐng)INT。2.優(yōu)先級(jí)排隊(duì)管理根據(jù)任務(wù)輕重緩急或設(shè)備的特殊要求，分配中斷源的中斷源等級(jí)。3.提供中斷類型號(hào)為CPU實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移給出中斷服務(wù)程序入口地址指針。4.實(shí)現(xiàn)中斷請(qǐng)求的屏蔽和開放5.執(zhí)行中斷結(jié)束命令425.8可屏蔽中斷的體系結(jié)構(gòu)及初始化5.8.1可屏蔽中斷的體系結(jié)構(gòu)

可屏蔽中斷體系由主/從兩片82C59A中斷控制器進(jìn)行級(jí)聯(lián)組成，可支持15級(jí)可屏蔽中斷處理，如圖5.8所示。434415級(jí)可屏蔽中斷的中斷號(hào)分配如表5.3和表5.4所示。中斷源中斷號(hào)高5位5位低3位3位中斷號(hào)日時(shí)鐘08HIR0(0)08H鍵盤08HIR1(1)09H保留08HIR2(2)0AH通信（二）08HIR3(3)0BH通信（一）08HIR4(4)0CH硬盤08HIR5(5)0DH軟盤08HIR6(6)0EH打印機(jī)08HIR7(7)0FH中斷源中斷號(hào)高5位5位低3位3位中斷號(hào)實(shí)時(shí)鐘70HIR0(0)70H改向INTOAINTOA70HIR1(1)71H保留70HIR2(2)72H保留70HIR3(3)73H保留70HIR4(4)74H協(xié)處理器70HIR5(5)75H硬盤70HIR6(6)76H保留70HIR7(7)77H表5.4 從片82C59A8級(jí)硬中斷源的中斷號(hào)表5.3 主片82C59A8級(jí)硬中斷源的中斷號(hào)5.8.2可屏蔽中斷的初始化設(shè)置1．初始化設(shè)置的內(nèi)容

（1）中斷觸發(fā)方式采用邊沿觸發(fā)，上跳變有效。（2）中斷屏蔽方式采用常規(guī)屏蔽方式，即使用OCW1向IMR寫入屏蔽碼。（3）中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)方式采用固定優(yōu)先級(jí)的完全嵌套方式。（4）中斷結(jié)束方式采用非自動(dòng)結(jié)束方式中的不指定結(jié)束和指定結(jié)束兩種命令格式，即在中斷服務(wù)程序服務(wù)完畢中斷返回之前，發(fā)結(jié)束命令代碼20H或6XH均可（X為0～7）。（5）級(jí)聯(lián)方式采用兩片主/從連接方式，并且規(guī)定把從片的中斷申請(qǐng)輸出引腳INT連到主片的中斷請(qǐng)求輸入引腳IR2上。兩片級(jí)聯(lián)處理15級(jí)中斷。（6）15級(jí)中斷號(hào)的分配為：中斷號(hào)08H～0FH對(duì)應(yīng)IRQ0～I(xiàn)RQ7，中斷號(hào)70H～77H對(duì)應(yīng)IRQ8～I(xiàn)RQ15。（7）兩片82C59A的端口地址分配為：主片82C59A的兩個(gè)端口是20H和21H；從片82C59A的兩個(gè)端口是0A0H和0A1H452．初始化設(shè)置的程序（1）初始化流程系統(tǒng)上電期間，分別對(duì)82C59A的主片和從片進(jìn)行初始化。初始化流程如圖5.9所示。46（2）系統(tǒng)對(duì)中斷控制器初始化程序段

①82C59A主片匯編語言初始化程序段如下。INTA00EQU020H ;82C59A主片端口(A0=0)INTA01EQU021H ;82C59A主片端口(A0=1)MOVAL,11H ;ICW1：邊沿觸發(fā)，多片，要ICW4OUTINTA00,ALJMPSHORT$+2 ;I/O端口延時(shí)要求（下同）MOVAL,8H ;ICW2：中斷號(hào)的高5位OUTINTA01,ALJMPSHORT$+2MOVAL,04H ;ICW3：主片的IR2上接從片，（A0=1）OUTINTA01,ALJMPSHORT$+2MOVAL,01H ;ICW4：非緩沖，全嵌套，16位的CPU，非自動(dòng)結(jié)束OUTINTA01,AL47②82C59A從片匯編語言初始化程序段如下。INTB00EQU0A0H ;82C59A從片端口(A0=0)INTB01EQU0A1H ;82C59A從片端口(A0=1)MOVAL,11H ;ICW1：邊沿觸發(fā)，多片，要ICW4OUTINTB00,ALJMPSHORT$+2MOVAL,70H ;ICW2：中斷號(hào)的高5位OUTINTB01,ALJMPSHORT$+2MOVAL,02H ;ICW3：從片接主片的IR2（ID2ID1ID0=010）OUTINTB01,ALJMPSHORT$+2MOVAL,01H;ICW4：非緩沖，全嵌套，16位的CPU，非自動(dòng)結(jié)束OUTINTB01,AL系統(tǒng)一旦完成了對(duì)82C59A的初始化，所有外部硬件中斷源和服務(wù)程序（包括已開發(fā)和未開發(fā)的）都必須按初始化的規(guī)定去做，因此，為慎重起見，對(duì)系統(tǒng)的82C59A初始化編程不由用戶去做，而是在微機(jī)啟動(dòng)后由處理器按初始化設(shè)置要求自動(dòng)完成。485.9系統(tǒng)中斷資源的應(yīng)用5.9.1修改中斷向量

修改中斷向量是修改同一中斷號(hào)下的中斷服務(wù)程序入口地址。1．中斷向量修改的方法

中斷向量修改的方法是利用DOS功能調(diào)用INT21H的35H號(hào)功能和25H號(hào)功能。INT21H系統(tǒng)功能調(diào)用為用戶程序修改中斷向量提供了兩個(gè)讀/寫中斷向量的功能號(hào)，其入口/出口參數(shù)如下。（1）INT21H的35H號(hào)功能是從中斷向量表中讀取中斷向量入口參數(shù)：無。AH=功能號(hào)35H，AL=中斷號(hào)N。調(diào)用：即執(zhí)行INT21H。出口參數(shù)：ES∶BX=讀取的中斷向量的段基址：偏移量。（2）INT21H的25H號(hào)功能是向中斷向量表中寫入中斷向量

入口參數(shù)：DS∶DX=要寫入的中斷向量的段基址：偏移量。AH=功能號(hào)25H，AL=中斷號(hào)N。調(diào)用：即執(zhí)行INT21H。出口參數(shù)：無。492．中斷向量修改與恢復(fù)的步驟（1）調(diào)用35H號(hào)功能，從向量表中讀取某一中斷號(hào)的原中斷向量，并保存在雙字節(jié)變量中。（2）調(diào)用25H號(hào)功能，將新中斷向量寫入中斷向量表中原中斷向量的位置，取代原中斷向量。（3）新中斷服務(wù)程序完畢后，再用25H號(hào)功能將保存在雙字節(jié)變量中的原中斷向量寫回去，恢復(fù)原中斷向量。50