微机原理与接口技术-中断8259

第4章中断与定时4.1PC机中断系统•解决高速的CPU与慢速的外设之间的矛盾•提高CPU的工作效率及实时性能•提高外设的工作速度•引入中断技术在80X86微机系统中4.1概述•解决高速的CPU与慢速的外设之间的矛盾•提高CPU的工作效率及实时性能•提高外设的工作速度•引入中断技术在80X86微机系统中4.1.1中断的基本概念△中断——是指CPU执行程序过程中，由于某种事件发生，迫使CPU暂时中止正在执行的程序（主程序），转去执行该事件的处理程序（中断服务程序），待处理完毕后，又返回到原程序的断点处，继续往下执行的过程1.中断引起中断的原因或发出中断请求的来源常见的中断源•一般的输入输出设备，如键盘、显示器（CRT终端）、打印机等•数据通道，如磁带、磁盘等•实时时钟•故障信号•软件中断，如为调试程序而设置的中断源。2.中断源中断过程正常程序（断点）中断响应中断返回中断服务4.1.2中断响应与处理中断请求中断响应保护断点中断处理中断返回000中断优先级和中断嵌套1.中断优先级2.中断优先级的确定•软件查询法•硬件排队电路•软件查询法4.中断嵌套4.28086/8088中断系统1中断类型8086/8088系列微机有一个简单而灵活的中断系统，可以处理256个不同类型的中断源，每个中断源都有一个中断类型码供CPU识别。•外部中断:中断源来自CPU外部•内部中断:中断源来自CPU内部不可屏蔽中断请求中断逻辑INTn断点中断溢出中断除0单步中断控制器8259外部中断NMIINTRCPUIBMPC机中断系统执行了软中断指令或由CPU本身引起的中断1.软中断（内部中断）（1）除法错误（除0）（2）溢出——INTO（OF=1）（3）中断指令（软中断指令）——INTn（4）断点中断——（单字节中断）INT3，DEBUG用（5）单步（陷阱）中断——由TF=1引起内中断不需要外部硬件支持，不受IF控制8086/8088中中断的优先级次序：内部中断，外部中断（1）不可屏蔽中断NMI——由NMI来通知CPU发生了“灾难性”的事件，如电源掉电、存贮器读写出错、总线奇偶错等，该中断是不能用中断标志IF控制的。（2）可屏蔽中断INTR——由INTR来通知CPU发生了外部事件中断请求；该中断是可以用中断标志IF控制（=0屏蔽）的。2.硬中断（外部中断）外部硬件（主要是外设通过接口）产生在8086/8088微机系统中，中断源的优先权由高到低的顺序依次为：除零数、INTn、INTo、NMI、INTR、单步执行中断。3.中断优先权在8086/8088中，所有中断服务程序的入口地址（中断向量）集中放在内存的最低1K区域（00000H～003FFH），构成一个中断向量表4.2.2中断向量表1.中断向量表的组成及其定位每个中断占4个内存单元，共有256个中断00000H除法错误00004H单步中断00008H非屏蔽中断0000CH断点中断00010H溢出中断00014HINTn及可屏蔽中断003FCH0号中断1号中断2号中断3号中断4号中断255号中断中断向量表向量地址00000H00001H00002H00003H003FCH003FDH003FEH003FFHIPLIPHCSLCSH中断向量表00H中断向量FFH中断向量向量地址8086/8088的中断向量表由三个部分组成：•5个专用中断（0#～4#），用户不能对其修改•27个系统使用或保留中断（5#～31#），这是Intel公司保留的中断指针，用户不应使用•224个用户定义中断（32#～255#），为用户使用的中断指针，它可由用户指定每个中断向量占４个内存单元•前两个单元存放中断向量的偏移地址（IP）•后两个单元存放中断向量的段地址（CS）中断类型码与中断向量在中断向量中所在位置（中断向量地址）之间的对应关系为：中断向量地址＝4×中断类型码例：0C号中断向量地址=4×0CH=30H30H（IPL）31H（IPH）32H（CSL）33H（CSH）4A号中断向量地址=4×4AH=128H128H（IPL）129H（IPH）12AH（CSL）12BH（CSH）4.3可编程中断控制器8259A①具有8级优先权控制，通过级连可扩展至64级优先权控制。②每一级中断都可以独立被屏蔽或允许。③在中断响应周期，8259A可提供中断类型码，从而快速地转入中断服务程序。④8259A有多种工作方式，均可通过程序来选择。4.3.18259A引脚4.3.28259A的工作方式1.中断优先级管理（1）全嵌套方式（最常用方式）固定优先级IR0（高）→IR7（低），高级中断可嵌套低级中断。（2）特殊全嵌套方式（用于多片级联主片的设置）固定优先级IR0（高）→IR7（低），高级中断可嵌套低级中断。（3）优先级自动循环方式当中断源被服务后优先级自动降为最低，如IR2被服务后，IR3的优先级最高，其次为IR4，IR5……（4）优先级特殊循环方式与优先级自动循环方式类似，只是一开始最低优先级由编程指定。2.中断结束方式（1）中断自动结束方式（AEOI）在第二个中断响应INTA到来时，将相应被置位的ISRi复位为0。常用于单片8259且多个打转无嵌套。（2）普通中断结束方式（普通EOI）在中断结束之前用OUT指令向8259发一个中断结束命令字。将相应ISRi复位。（3）特殊中断结束方式用于优先级自动循环方式和特殊循环方式。在中断结束之前用OUT指令向8259发一个特殊中断结束命令字，命令字中指明复位ISR的哪一位。（2）特殊屏蔽方式（用于多级嵌套中断）当优先级高的中断服务程序较长，而优先级低的申请又急需服务时，可用这种方式暂时屏蔽优先级高的中断，开放优先级低的中断。3.中断屏蔽方式（1）普通屏蔽方式需要屏蔽哪一位，通过OUT指令将相应被置位的IMRi置位为1。中断触发方式边沿触发方式：正跳变向8259A请求中断。电平触发方式：高电平向8259A请求中断，响应中断后要及时清除高电平。查询中断方式：外设向8259A请求中断，但8259A不向CPU发中断请求信号INT。而是将请求状态保存等待CPU来查询。与系统总线的连接方式非缓冲方式：小系统中，8259A数据线直接连系统数据总线，不需要总线缓冲器，此时SP/EN表示级联时主/从关系。主片：SP/EN接高电平；从片：SP/EN接低电平。缓冲方式：大系统中，数据总线都具有总线缓冲器，此时SP/EN表示数据传送方向，级联时主/从关系通过软件设定ICW4来决定。8259A内部结构框图4.3.38259A的编程结构8259A级联电路图4.3.48259A的编程初始化命令字(1)初始化命令ICW1(2)初始化命令ICW2时序：ICW1→ICW2→[ICW3]→[ICW4]。例：如果ICW2为08H，则IR3的中断类型号（中断向量）为08H+03H=0BH。(3)初始化命令ICW3主片：S7~S0为1表示对应的引脚接有从片从片：ID2~ID1是该从片接到主片的IR引脚的IR号(4)初始化命令ICW4D0：用于8位(0)/16位(1)微机；D1：非中断自动结束(0)/自动结束(1)方式；D2：缓冲方式(D3=1)时的主从片级联位置设置，从片(0)/主片(1)；D3：非缓冲(0)/缓冲(1)方式；D4：全嵌套(0)/特殊全嵌套(1)方式。从片非自动结束时，主、从片均需发EOI命令。2操作命令字(1)操作命令OCW1正常屏蔽：特殊屏蔽：通过OCW3设置。(2)操作命令OCW2特征位：D4D3=00；功能：结束方式和优先权轮转管理；结束方式管理：D6D5=X0，自动结束，硬件自动清除ISR的相应位；D6D5=01，非自动结束[命令不指定清ISR的哪一位]；D6D5=11，非自动结束[命令指定清ISR的哪一位]。优先权管理：D7=0，优先权固定；D7=1，优先权轮转。RSLEOI00L2L1L0功能00000000自动EOI、优先权固定00100000非自动EOI[不指定]优固01100L2L1L0非自动EOI[指定]优固10000000自动EOI、优自动轮转10100000非自动EOI[不指定]优自11100L2L1L0非自动EOI优指定轮转11000L2L1L0自动EOI、优指定轮转例：MOVAL,20HOUT20H，AL的含义？(3)操作命令OCW3PRRRIS功能应用010读取IRR内容MOVAL,0AHOUT20H，ALINAL，20H011读取ISR内容MOVAL,0BHOUT20H，ALINAL，20H00*不读1**读取查询字信息MOVAL,0CHOUT20H,ALINAL,20H特定屏蔽管理：ESMMSMM功能0*该操作对特殊屏蔽无效10取消特定屏蔽11设置特定屏蔽取消方法：用OCW3取消特定屏蔽，用OCW1取消被屏蔽的IR。查询字格式：I=0，无中断请求；I=1，有中断请求。W2~W0，正在申请中断的若干中断源中优先级最高的中断源的编码。PC/XT中断结构一片8259A，地址：20H，21HIRQ0：8253（0）08HIRQ1：键盘09HIRQ2：保留0AHIRQ3：异步通讯COM20BHIRQ4：异步通讯COM10CHIRQ5：硬盘0DHIRQ6：软盘0EHIRQ7：并行打印机0FH4.3.58259A的应用举例中断全嵌套方式流程例2.PC/XT中8259A片选地址为20H、21H(1)outportb(0x20,0x13)；ICW1，边沿触发，一片8259A，设置ICW4outportb(0x21,0x08)；ICW2，中断类型码outportb(0x21,0x0d)；ICW4，非特殊全嵌套缓冲方式outportb(0x21,0)；OCW1，中断允许(2)送中断向量入口地址若IR4中断向量类型号为12(0CH)，中断入口地址为usart_int的段地址和偏移量存放在30H~33H中。voidinstall(voidinterrupt(*usart_int()),intinum){disable();setvect（inum，usart_int);enable();}(3)中断子程序结束在中断子程序结束前必须发EOIoutportb(0x20,0x20)；(4)在进入中断处理程序后，执行开中断指令enable()