微機(jī)原理與接口技術(shù)-07可編程中斷控制器8259A

第7章可編程中斷控制器8259A2024/1/141本章主要內(nèi)容

7.18259A的基本結(jié)構(gòu)

7.28259A芯片的工作過程

7.38259A的工作方式

7.48259A的編程

7.58259A的應(yīng)用2024/1/1427.18259A的基本結(jié)構(gòu)2024/1/1437.1.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由8個(gè)功能模塊組成。1．中斷請(qǐng)求寄存器IRR(interruptregister)2．中斷服務(wù)寄存器ISR(interruptservice)3．中斷屏蔽寄存器IMR(interruptmaskregister)4．優(yōu)先級(jí)判別器PR(priorityregister)5．?dāng)?shù)據(jù)總線緩沖器6．讀/寫邏輯7．控制邏輯8．級(jí)聯(lián)緩沖比較器2024/1/1447.1.2外部結(jié)構(gòu)8259A用NMOS工藝制造，使用單一＋5V電源，采用28引腳的雙列直插芯片。其引腳如下圖所示。2024/1/1457.28259A芯片的工作過程2024/1/146當(dāng)系統(tǒng)通電后，首先對(duì)8259A初始化。所謂初始化就是由CPU執(zhí)行一段程序，向可編程芯片寫入若干命令字，規(guī)定其工作狀態(tài)，使其處于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。當(dāng)完成初始化后，8259A就處于就緒狀態(tài)，隨時(shí)可接收外設(shè)來的中斷請(qǐng)求信號(hào)。2024/1/1478259A對(duì)外部中斷請(qǐng)求的處理過程如下。（1）當(dāng)有一條或若干條中斷請(qǐng)求輸入（IR0～I(xiàn)R7）有效時(shí)，則使中斷請(qǐng)求寄存器的IRR的相應(yīng)位置位。（2）若CPU處于開中斷狀態(tài)，則在當(dāng)前指令執(zhí)行完之后，響應(yīng)中斷，并且從發(fā)應(yīng)答信號(hào)（兩個(gè)連續(xù)的負(fù)脈沖）。（3）第一個(gè)負(fù)脈沖到達(dá)時(shí)，IRR的鎖存功能失效，對(duì)于IR0～I(xiàn)R7上發(fā)來的中斷請(qǐng)求信號(hào)不予理睬。（4）使服務(wù)寄存器ISR的相應(yīng)位置1，以便為中斷優(yōu)先級(jí)比較器的工作做好準(zhǔn)備。2024/1/148（5）使IRR的相應(yīng)位復(fù)位，即清除中斷請(qǐng)求。（6）第二個(gè)負(fù)脈沖到達(dá)時(shí)，8259A向數(shù)據(jù)總線輸送一個(gè)8位的指針（向量號(hào)或中斷類型號(hào)）。CPU以此作為相應(yīng)中斷的類型碼，并根據(jù)該中斷類型號(hào)從中斷服務(wù)程序入口地址表中，取出中斷服務(wù)程序的入口地址，從而執(zhí)行中斷。（7）若初始化命令字ICW4中的中斷結(jié)束位為1，那么，第二個(gè)負(fù)脈沖結(jié)束時(shí)，8259A將ISR寄存器的相應(yīng)位清零。否則，直至中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢，才能通過輸出操作命令字EOI，使該位復(fù)位。2024/1/1497.38259A的工作方式2024/1/14107.3.1中斷優(yōu)先級(jí)管理方式1．固定優(yōu)先級(jí)方式（完全嵌套排序方式）固定優(yōu)先級(jí)方式是8259A最常用的一種工作方式。優(yōu)先級(jí)的次序固定：IR0>IR1>…>IR7。2．自動(dòng)循環(huán)優(yōu)先級(jí)方式（等優(yōu)先級(jí)方式）在自動(dòng)循環(huán)優(yōu)先級(jí)方式下，任何一級(jí)中斷處理完后，CPU都會(huì)向8259A發(fā)送EOI命令，使ISR中最高優(yōu)先級(jí)位復(fù)位，并且使它變?yōu)樽畹蛢?yōu)先級(jí)，比它低一級(jí)的中斷請(qǐng)求設(shè)為最高級(jí)，就這樣依次循環(huán)下去。2024/1/1411

3．特殊全嵌套優(yōu)先級(jí)方式基本上與固定優(yōu)先級(jí)方式相同，不同的是CPU處理某一優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求時(shí)，不僅允許優(yōu)先級(jí)比它高的中斷請(qǐng)求進(jìn)入，而且允許同級(jí)的中斷請(qǐng)求進(jìn)入。4．特殊循環(huán)優(yōu)先級(jí)方式通過命令可以指定優(yōu)先級(jí)，使用比較靈活。例如指定IR2優(yōu)先級(jí)最低，則優(yōu)先級(jí)次序?yàn)镮R3＞IR4＞…＞IR7＞IR0＞IR1＞IR2。5．中斷屏蔽方式用中斷屏蔽方式管理優(yōu)先級(jí)有一般屏蔽和特殊屏蔽兩種方法。2024/1/14127.3.2中斷結(jié)束方式EOI8259A中斷結(jié)束的管理分三種情況。1．一般完全嵌套方式8259A在完全嵌套方式下，可采用三種中斷結(jié)束方式。1）一般EOI形式2）特殊EOI方式3）自動(dòng)EOI方式2024/1/1413

2．自動(dòng)循環(huán)情況在這種情況下，也可采用三種中斷結(jié)束方式，和前面一般完全嵌套的情況相同，分一般EOI方式、特殊EOI方式和自動(dòng)EOI方式。3．特殊完全嵌套情況這種情況是因?yàn)?259A有級(jí)聯(lián)，因而CPU應(yīng)發(fā)出兩個(gè)EOI命令，一個(gè)送給主8259A，用來將其主8259A的ISR寄存器相應(yīng)位清“0”；另一個(gè)送給從8259A，用來將從8259A中的ISR寄存器相應(yīng)位清“0”。2024/1/14147.3.3中斷觸發(fā)方式8259A有三種中斷觸發(fā)方式，分別是電平觸發(fā)方式、邊沿觸發(fā)方式和中斷查詢方式。1．電平觸發(fā)方式用高電平請(qǐng)求中斷，響應(yīng)中斷后應(yīng)及時(shí)清除高電平，以免產(chǎn)生多次中斷。2．邊沿觸發(fā)方式用上升沿請(qǐng)求中斷，上升后保持高電平，就不會(huì)再產(chǎn)生中斷。3．中斷查詢方式當(dāng)系統(tǒng)中的中斷源很多，超過64個(gè)時(shí)，則可以使8259A工作在查詢方式下。2024/1/14157.48259A的編程2024/1/14167.4.1初始化編程8259A是可編程的中斷控制器，8259A是按照事先設(shè)置好的命令字進(jìn)行工作的。8259A的命令字分為兩部分，一部分是初始化命令字（InitializationCommandWord，ICW）ICW1～I(xiàn)CW4，另一部分是操作命令字（OperationCommandWord，OCW）OCW1～OCW3。8259A有2個(gè)內(nèi)部端口地址，一個(gè)偶地址（A0＝0），另一個(gè)是奇地址（A0），用來選擇不同的寄存器。2024/1/1417

1．初始化命令字ICW1ICW1應(yīng)寫入偶地址端口，A0＝0，ICW1主要用于設(shè)置IRi端口輸入是高電平觸發(fā)還是上升沿觸發(fā)，是單片8259A還是多片8259A，以及是否需要ICW4。2．初始化命令字ICW2ICW2應(yīng)寫入奇地址端口，A0＝1，主要用于設(shè)置8259A管理的中斷源的中斷類型碼。2024/1/1418

3．初始化命令字ICW3ICW3應(yīng)寫入奇地址端口，A0＝1，主要用于級(jí)聯(lián)設(shè)置。4．初始化命令字ICW4ICW4應(yīng)寫入奇地址端口，A0＝1，主要用于進(jìn)一步設(shè)置8259A的工作方式。2024/1/1419

5．初始化命令字的設(shè)置過程在初始化過程的開始階段，首先寫入命令字ICW1和ICW2。當(dāng)寫入ICW1中的SNGL＝1，才需寫入ICW3。同樣當(dāng)寫入ICW1中的IC4＝1，才需寫入ICW4。在單片8259A與8086系統(tǒng)配置時(shí)，需寫入的初始化命令字為ICW1、ICW2、ICW4。如果是級(jí)聯(lián)方式，需寫入的初始化命令字為ICW1、ICW2、ICW3和ICW4。2024/1/14207.4.2中斷操作編程

在8259A工作期間，可以通過改變操作命令字來控制8259A的工作狀態(tài)。8259A一共有3個(gè)操作命令字，即OCW1～OCW3。它們和ICW不一樣，不需要按照規(guī)定的順序設(shè)定，使用時(shí)可以靈活選擇不同的操作命令字，實(shí)現(xiàn)不同的功能。但是有一點(diǎn)也需要注意，寫入操作命令字時(shí)要分清奇、偶地址。2024/1/14211．操作命令字OCW1OCW1寫入奇地址端口，A0＝1。OCW1的功能就是用來設(shè)置中斷源的屏蔽狀態(tài)，換句話說就是對(duì)8259A的IMR中的各位進(jìn)行動(dòng)態(tài)復(fù)位或清零。2．操作命令字OCW2OCW2寫入偶地址端口，A0＝0。OCW2的主要功能是設(shè)置中斷結(jié)束方式和優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式。3．操作命令字OCW3OCW3寫入偶地址端口，A0＝0。OCW3的主要功能是設(shè)置特殊屏蔽方式和查詢方式，并用來控制8259A內(nèi)部的狀態(tài)字IRR、ISR的讀出。2024/1/14227.58259A的應(yīng)用2024/1/14237.5.1中斷系統(tǒng)的應(yīng)用方法中斷系統(tǒng)是中斷控制機(jī)構(gòu)，利用中斷系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，也可以用它實(shí)現(xiàn)某些危險(xiǎn)情況的提示。無論用于數(shù)據(jù)的傳輸控制，還是用于其他操作，應(yīng)用中斷系統(tǒng)時(shí)要完成以下幾項(xiàng)任務(wù)。（1）分配合適的中斷級(jí)。（2）設(shè)計(jì)中斷請(qǐng)求邏輯。（3）對(duì)8259A初始化。（4）編寫中斷服務(wù)子程序。（5）中斷向量表初始化。2024/1/14247.5.28259A寄存器的訪問CPU要對(duì)8259A初始化，就必須寫入初始化命令字，對(duì)8259A進(jìn)行操作時(shí)需要寫入操作命令字，以及有時(shí)要知道IRR、ISR、IMR的內(nèi)容，就要讀8259A的狀態(tài)寄存器。這些操作都需要各自的地址，那么8259A地址是如何進(jìn)行分配。2024/1/14257.5.38259A與系統(tǒng)總線的連接與尋址8259A和CPU系統(tǒng)總線的連接可以按照外設(shè)接口與總線的統(tǒng)一連接方式，將數(shù)據(jù)線、地址線、控制線分類進(jìn)行連接，典型連接如下圖所示。2024/1/14267.5.4初始化及操作控制8259A和CPU相連后，就可以通過命令字對(duì)8259A初始化，以及通過操作命令字對(duì)其工作進(jìn)行操作控制。8259A的初始化程序如下。SET8259A：MOVDX,0FF00H MOVAL,00010011B OUTDX,ALMOVDX,0FF02H MOVAL,00011000BOUTDX,ALMOVAL,00000011BOUTDX，AL2024/1/14277.5.58259A的級(jí)聯(lián)所謂級(jí)聯(lián)，就是在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，以1片8259A的INT引腳與CPU的INTR引腳相連，稱為主片；再將最多8片8259A的INT引腳，分別與主8259A的IR0～I(xiàn)R7相連，稱為從片。顯然，在主-從式8259級(jí)聯(lián)的微機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)能夠管理的中斷源可由8級(jí)擴(kuò)展至64級(jí)。2024/1/1428主-從式8259級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的連接，需要注意如下幾點(diǎn)：（1）主片的INT引腳接CPU的INTR引腳，從片的INT引腳分別主片的IRi引腳，使得由從片輸入的中斷請(qǐng)求，能夠通過主片向CPU發(fā)出；（2）主片的3條級(jí)聯(lián)線與各從片的同名級(jí)聯(lián)線引腳對(duì)接，主片為輸出，從片為輸入。主片用以向各從片發(fā)出優(yōu)先級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求的從片代碼，各從片用該代碼與本片的代碼進(jìn)行比較，符合則將本片ICW2中預(yù)先設(shè)定中斷類型碼，送數(shù)據(jù)總線。（3）主片的/接＋5V，從片的/接地。（4）級(jí)連系統(tǒng)中的所有8259A都必須進(jìn)行各自獨(dú)立的編程，作為主片的8259A必須設(shè)置為特殊的全嵌套方式，可以避免相同從片中，優(yōu)先級(jí)較高的中斷請(qǐng)求被屏蔽的情況發(fā)生。2024/1/1429與一般的全嵌套方式相比，有兩點(diǎn)需要注意：（1）當(dāng)來自某個(gè)從設(shè)備的中斷請(qǐng)求被響應(yīng)之后