005_微机原理-输入输出系统与中断技术_3

微机原理与接口技术第五章输入输出接口与中断本节内容5.3.1概述5.3.28259A的内部结构、引脚功能与级联5.3.38259A的工作方式5.3.48259A寄存器编程5.3.58259A在PC机中的使用5.3.1概述微机系统中的中断分为内部中断和外部中断内部中断,如除法中断、溢出中断等，由CPU自身进行管理（中断触发、中断类型码的提供等）外部中断分为非屏蔽中断与可屏蔽中断，通常需要在CPU外部附加中断逻辑控制，对中断进行管理，特别是对于可屏蔽中断5.3.1概述可屏蔽中断的中断逻辑控制与中断优先级管理软件查询方式：使用灵活，效率低简单硬件方式：中断响应速度快，优先级固定专用控制芯片：使用灵活，中断响应速度快，如Intel8259AIRQ0定时IRQ1键盘IRQ2保留IRQ3串口1IRQ4串口2IRQ5硬盘IRQ6软盘IRQ7打印机5.3.1概述Intel8259A是可编程的中断控制芯片，用于微机系统的中断管理，具有以下主要功能单片可管理8级中断，通过级联可管理最多64级中断。每一级中断都可以屏蔽或允许在中断响应周期，向CPU提供中断的类型码具有多种中断管理模式，可以通过编程进行选择5.3.28259A的内部结构IR0~IR7：中断请求，输入；INT：中断请求，输出；INTA：中断响应，输入；D7~D0：数据线，双向；CS：片选允许，输入；WR：写信号；输入；RD：读信号；输入；CAS0~CAS2：级联信号，主片：输出，从片：输入；SP/EN：双功能端缓冲方式使能，输出；级联时主、从，输入；A0：寄存器选择，输入；5.3.28259A的引脚功能5.3.28259A的级联主片INT连接至CPU的INTR引脚，从片INT连接至主片的IRi主片与从片的/INTA通过公共线路与CPU的/INTA引脚相连主片与从片的D0~D7连接至数据总线主片CAS0~CAS2与CAS0~CAS2相连主片/SP接+5V，从片/SP接地5.3.38259A的工作方式中断触发方式中断嵌套方式中断优先级的管理方式中断屏蔽方式中断结束方式边沿触发方式：8259A将中断请求输入端出现的上升沿，作为中断请求信号，在8259A收到第一个中断响应脉冲之前不应出现第二个跳变沿。80X86采用这种触发方式电平触发方式：8259A将中断请求输入端出现的高电平作为中断请求信号两种触发方式下高电平的保持时间：至少保持到收到第一个中断响应脉冲之前，之后对于边沿触发可一直保持，而对于电平触发应及时撤销，以避免引发第二次中断。5.3.38259A的工作方式-中断触发方式5.3.38259A的工作方式-中断嵌套方式中断嵌套：在执行某个中断的中断服务程序过程中,响应另一中断,转向执行另一中断的服务程序一般全嵌套方式：只允许高优先级中断低优先级，禁止同级和较低级的中断请求特殊全嵌套方式：类似完全嵌套方式，不同之处是允许同级的中断请求；5.3.38259A的工作方式–中断优先级的管理方式固定优先级：各中断源的优先级是固定的，IR0最高，IR7最低，默认的优先级管理方式优先级自动循环方式：优先级是循环变化的，一个中断的服务完成后，其优先级自动降为最低，将最高优先级赋给原来比它低一级的中断源，其它中断源的优先级也相应作循环变化。相当于等优先权方式优先级特殊循环方式：类似自动循环方式，不同之处是自动循环方式中优先级初始队列固定不变：IR0-IR7，特殊循环方式下，优先级初始队列可设置。如设IR4为最低优先级，则优先级为：IR5,IR6,IR7,IR0,IR1,IR2,IR3,IR45.3.38259A的工作方式-中断屏蔽方式中断屏蔽方式普通屏蔽方式：将IMR中相应的位置1，屏蔽相应的中断请求特殊屏蔽方式：仅屏蔽本级中断，可响应高级或低级的中断请求，将IMR中相应位置“1”的同时，清ISR相应位5.3.38259A的工作方式-中断结束方式中断结束方式（EOI)普通中断结束方式：全嵌套方式中，CPU中断服务结束前，向8259A发送‘常规中断结束’命令字，清除ISR中优先级别最高的置位自动中断结束方式：8259A在第二个INTA响应脉冲后，自动执行普通EOI操作，不需CPU发命令；要防止“中断重复嵌套”特殊中断结束方式：特殊屏蔽方式中，CPU发特殊命令字，指明复位ISR中的哪一位8259A的控制寄存器分为两组：初始化命令字ICW1~ICW4，操作命令字OCW1~OCW3；有两个端口地址：A0=0，A0=1；ICW1：设置8259A的基本方式：CPU类型，单片/多片，触发方式5.3.48259A寄存器编程0A7A6A51LTMADISNGLIC4A0D7D6D5D4D3D2D1D0ICW2：设置8259A的中断类型码1A0D7D6D5D4D3D2D1D0T7T6T5T4T3XXXLTM：0,边沿触发/1,电平触发SNGL：0,级联/1,单片IC4：0,无ICW4/1,有ICW45.3.48259A寄存器编程S7S6S5S4S3S2S1S0ICW3：设置8259A的级联操作1A0D7D6D5D4D3D2D1D000000ID2ID1ID01A0D7D6D5D4D3D2D1D0主片：Si=0：接外设中断请求/Si=1：接从片中断请求从片：高5位固定为0，低3位用于指定从片标识码ICW4：设置8259A的中断结束，优先级，CPU类型，缓冲方式1A0D7D6D5D4D3D2D1D0000SFNMBUFM/SAEOIuPMSFNM：0,一般全嵌套/1,特殊全嵌套；BUF：0,非缓冲/1,缓冲方式MS：0,从片/1,主片，仅当BUF=1时有效AEOI：0,正常中断结束/1,自动中断结束；uPM：0,80808085/1,8086/80888259的初始化：ICW1使用偶数地址，ICW2~ICW4使用奇数地址初始化时，必须按顺序写入例：若8259端口地址为20H，21H，8259初始化方式如下：;设置ICW1，边沿触发，单片，需设ICW4MOVAL,00010011HOUT20H,AL;设置ICW2，起始中断类型号为08HMOVAL,00001000HOUT21H,AL;设置ICW4，;全嵌套，非缓冲，正常EOI，8086CPUMOVAL,00001001BOUT21H,AL5.3.48259A寄存器编程1M7M6M5M4M3M2M1M0A0D7D6D5D4D3D2D1D0OCW2：设置8259A的中断结束，优先级循环方式0A0D7D6D5D4D3D2D1D0RSLEOI00L2L1L0OCW1：设置8259A的中断屏蔽寄存器（IMR）,相应位置1屏蔽中断5.3.48259A寄存器编程RSLEOIL2,L1,L0XESMMSMM01PRRRISOCW3：设置8259A的中断屏蔽方式，查询方式0A0D7D6D5D4D3D2D1D0ESMM：0,禁止SMM位起作用/1,允许SMM位起作用SMM：0,普通屏蔽/1,特殊屏蔽,仅当ESMM=1时有效D4D3：为OCW3标志位,固定为01P=1时，设置8259A为查询方式，紧接的读操作读出中断状态字；P=0时，RR/RIS=10，读IRR；RR/RIS=11，读IRR，紧接的读操作读出相应寄存器的内容5.3.48259A寄存器编程I××××W2W1W0D7D6D5D4D3D2D1D05.3.48259A寄存器编程-寄存器的读写IBMPC/XT微机中，使用单片8259A管理外部8个中断，其端口地址为：20H、21H；启动时，ROMBIOS对8259A进行初始化，设置如下：中断触发方式采用边沿触发；中断屏蔽方式采用普通方式；中断优先级采用全嵌套方式；中断结束采用普通EOI方式ROMBIOS初始化程序：MOVAL,13HOUT20H,AL;设置ICW1，边沿触发，单片，需设ICW4MOVAL,08HOUT21H,AL;设置ICW2，起始中断类型号为08HMOVAL,09HOUT21H,AL;设置ICW4，全嵌套，8086CPU5.3.58259A在PC机中的使用IRQ0定时IRQ1键盘IRQ2保留IRQ3串口1IRQ4串口2IRQ5硬盘IRQ6软盘IRQ7打印机5.3.58259A在PC机中的使用例：单脉冲发生器输出端连接8259中断请求输入端IR7，通过手动方式产生单个中断请求信号，每次中断在屏幕上显示一次提示信息“THISISANIRQ7INTERRUPT!”，中断10次后程序退出。IRQ7单脉冲发生器STACKSEGMENTSTACKSTADB100DUP(?)TOPEQULENGTHSTASTACKENDSDATASEGMENTMSGDB‘THISISANIRQ7INTERRUPT!’,0AH,0DH,‘$’DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATA,SS:STACKSTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVAX,STACKMOVSS,AXMOVSP,TOP5.3.58259A在PC机中的使用CLI;清中断标志位MOVAL,0FH;保存原0FH中断向量MOVAH,35HINT21HPUSHES;原0FH中断向量压入堆栈PUSHBXPUSHDSMOVAX,SEGINT7MOVDS,AX;DS中断服务程序段地址MOVDX,OFFSETINT7;DX为中断服务程序偏移量MOVAL,0FH;AL=0FH中断类型码MOVAH,25H;AH=25H置中断向量INT21H;设置中断向量POPDSINAL,21H;读中断屏蔽寄存器ANDAL,01111111B;D7=0、开放IRQ7中断OUT21H,AL;OCW1写入82595.3.58259A在PC机中的使用STI;开可屏蔽中断MOVBH,00HLP:CMPBH,10HJNZLPCLIINAL,21HORAL,10000000B;屏蔽IR7中断OUT21H,AL;OCW1写入8259POPDX;恢复原中断向量POPDSMOVAL,0FHMOVAH,25HINT21HSTIMOVAH,4CH;返回DOSINT21H5.3.58259A在PC机中的使用INT7PROCFARPUSHAXPUSHDXMOVDX,OFFSETMSG;显示每次中断的提示信息MOVAH,09INT21HINCBHMOVAL,20H;OCW2=20H表示以普通结束方式结束中断OUT20H,AL;中断处理返回前发出EOI结束中断POPDXPOPAXIRET;中断返回INT7ENDPCODEENDSENDSTART5.3.58259A在PC机中的使用1、中断应答周期内，CPU完成哪些操作？INTA的作用是什么？2、微机系统中断服务程序结束前，为什么要有：MOVAL,20H和OUT20H,AL两条指令？它们对8259A什么寄存器做了什么操作？3、若8086系统中采用单片8259A，某中断类型码为0DH，则其中断向量表中地址指针是多少？该中断源应连接IRQ的哪一个输入端？若中断服务程序入口地址为D000H:EF00H，则其中断向量区对应的4个单元的数值依次是多少？习题