中斷控制器及定時控制器課件

1、第10章 中斷控制器、計數(shù)/定時控制器10.1 中斷概述 10.2 可編程中斷控制器8259A10.3 可編程計數(shù)/定時控制器825310.4 DMA的概念習題7/20/2022110.1 中斷概述10.1.1 中斷的一般概念 10.1.2 8086/8088的中斷方式10.1.3 中斷優(yōu)先權管理返回7/20/2022210.1.1 中斷的一般概念 中斷（Interrupt） 是一種使CPU中止正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去處理特殊事件的操作過程。它是微處理器與外部設備進行信息交換的一種方式。目的：解決CPU與外設之間速度不匹配的矛盾。（一）中斷控制方式的優(yōu)點 （二）中斷源 （三）中斷系統(tǒng)的功能 （四）

2、中斷服務程序與一般子程序調(diào)用的區(qū)別 返回7/20/20223（一）中斷控制方式的優(yōu)點使CPU與外設并行工作 實現(xiàn)實時處理 自動地進行故障處理 返回7/20/20224（二）中斷源 引起中斷的事件，或提出中斷申請的來源，稱為中斷源。 如：輸入/輸出設備中斷（如鍵盤、打印機）、過程控制產(chǎn)生的中斷（如程序調(diào)試）、電源故障中斷等。 中斷源分為內(nèi)部中斷和外部中斷兩大類。 內(nèi)部中斷（軟件中斷）：產(chǎn)生于處理器內(nèi)部，由專門的中斷指令引起。 外部中斷（硬件中斷）：產(chǎn)生于處理器外部，由外部硬件引起。 返回7/20/20225（三）中斷系統(tǒng)的功能能實現(xiàn)中斷及正確地返回中斷前：保護斷點和現(xiàn)場返回前：恢復現(xiàn)場和斷點能實

3、現(xiàn)優(yōu)先權排隊和中斷嵌套 中斷優(yōu)先權：多個中斷源同時提出申請時，CPU響應中斷的先后次序。中斷嵌套：CPU處理低級中斷源的中斷響應時，能夠被高級中斷中止而轉(zhuǎn)去響應高級中斷。能屏蔽某些中斷 由中斷允許觸發(fā)器決定是否響應中斷請求。8086/8088中，當中斷標志位IF=1時，才允許響應可屏蔽中斷INTR。返回7/20/20226（四）中斷服務程序與一般子程序調(diào)用的區(qū)別 產(chǎn)生中斷的時間具有隨機性，何時執(zhí)行中斷服務程序是不確定的。在中斷方式中，CPU自動完成對標志寄存器FR的保護與恢復，無需PUSHF和POPF指令。中斷服務程序采用中斷返回指令IRET，而不是子程序返回指令RET，二者執(zhí)行的操作不同。中

4、斷服務程序中總有一條開中斷指令（該指令安排在IRET指令前，以便返回主程序后能再次響應中斷；該指令若安排在中斷服務程序開始的地方，則允許在中斷處理過程中響應更高級的中斷源請求）。返回7/20/2022710.1.2 8086/8088的中斷方式 （一）8086/8088中斷分類 （二）8086/8088中斷向量表 （三）8086/8088中斷響應過程 返回7/20/20228（一）8086/8088中斷分類 8086/8088中斷系統(tǒng)可處理256種不同的中斷，其中斷源如圖10-1所示。這256種中斷分兩大類：硬件中斷（外部中斷）由外部硬件引起的中斷。軟件中斷（內(nèi)部中斷）由CPU執(zhí)行某些指令引起

5、的，即由INT指令或CPU執(zhí)行程序時某些錯誤引起的中斷。返回7/20/20229圖10-1 8086/8088中斷源返回中 斷 邏 輯INT n指令單 步TF=1除法錯誤INTO指令非屏蔽中斷請求INTR2NMICPU014nIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR782510AINT可編程中 斷控制器（PIC）系統(tǒng)定時器鍵盤彩色圖形接口保留（通信）串行通信接口保留（ALT打印機）軟盤保留（打印機）08090A0B0C0D0E0F圖 10-1 8086/8088中斷源返回 類型號7/20/202210（1）硬件中斷非屏蔽中斷NMI由引腳NMI（non-maskable interrupt

6、）引入，中斷類型號為2。NMI不受中斷允許標志IF的屏蔽。當NMI引腳上出現(xiàn)寬度大于2個時鐘周期的正脈沖時，CPU在執(zhí)行完當前指令后就馬上響應NMI中斷。一般用于處理系統(tǒng)的重大故障，如系統(tǒng)掉電等?？善帘沃袛郔NTR由引腳INTR（interrupt）引入，采用高電平觸發(fā)方式。INTR上的中斷請求可被IF屏蔽。只有當IF=1時，CPU才能響應INTR中斷。IF的狀態(tài)可由開中斷指令STI和關中斷指令CLI來設置。 注意：系統(tǒng)復位或響應任一種中斷后，IF均被清零，必須在一定時候用STI來開放中斷。8086/8088只有一條INTR輸入線。將INTR與中斷控制器8259A的INT相連，由8259A可擴

7、展多個外部中斷源。返回7/20/202211（2）軟件中斷軟件中斷通常由三種情況引起： 由指令INT引起的中斷 由CPU某些錯誤引起的中斷 由DEBUG調(diào)試程序設置的中斷注：286以上微處理器常將軟件中斷稱為異常返回7/20/202212 由指令INT引起的中斷CPU執(zhí)行一條INT n 指令后立即產(chǎn)生中斷。n為中斷類型號，可為00HFFH中的某數(shù)。 返回7/20/202213 由CPU某些錯誤引起的中斷除數(shù)為0中斷類型0中斷。除法運算中，若除數(shù)為0或商超過寄存器所能表達的范圍，則產(chǎn)生類型0中斷。沒有相應的中斷指令。溢出中斷（INTO指令）類型4中斷。當溢出標志OF=1時，CPU執(zhí)行INTO指令

8、就會進入溢出中斷處理程序，打印出錯信息，并把控制權交給操作系統(tǒng)。若OF=0，INTO指令不起作用。因此，將INTO指令放在加、減法運算指令后，可對OF的狀態(tài)進行檢測，一旦發(fā)生溢出便給予出錯報警。 返回7/20/202214由DEBUG調(diào)試程序設置的中斷單步中斷類型1中斷。在跟蹤標志(Trap Flag) TF=1時，CPU在每條指令執(zhí)行后，自動產(chǎn)生類型1中斷，顯示各寄存器和有關存儲單元的內(nèi)容，以及下條要執(zhí)行的指令。TF由DEBUG程序修改。斷點中斷類型3中斷。用DEBUG程序的G命令設置斷點，實質(zhì)上是把一條斷點指令INT 3插入到斷點設置處。當CPU執(zhí)行到斷點處，自動進入類型3的中斷服務程序，

9、顯示相關寄存器和存儲器的內(nèi)容?？墒憺镮NT（單字節(jié)指令）。返回下一頁7/20/202215軟件中斷的特點及優(yōu)先級軟件中斷的特點：a.中斷類型號由指令提供；b.不受中斷允許標志IF的影響；c.在執(zhí)行軟件中斷時，如果有外部硬件中斷請求，CPU會在執(zhí)行完當前指令后給予響應（對于可屏蔽中斷請求，要求IF=1）。中斷源優(yōu)先權級別由高到低的順序為： 除法錯 INT n INTO NMI INTR 單步 返回7/20/202216（二）8086/8088中斷向量表中斷向量是中斷服務程序的入口地址（段地址和偏移地址）。8086/8088系統(tǒng)在存儲器00000H003FFH的1KB區(qū)域建立了一個中斷向量表，可

10、存儲256個中斷向量（類型號00FFH），每個向量占4個字節(jié)，低2個字節(jié)存放中斷入口地址的段內(nèi)偏移地址（IP），高2個字節(jié)存放中斷入口的段地址（CS），如圖10-2所示。中斷類型號由指令給定或由外設提供。當CPU響應中斷時，將中斷類型號n乘以4就得到中斷向量的存放地址，取4n和4n+1單元中的內(nèi)容裝入IP，取4n+2和4n+3單元中的內(nèi)容裝入CS，程序就轉(zhuǎn)入相應的中斷處理過程。見舉例。 返回下一頁7/20/202217（二）中斷向量表（續(xù)）在8086/8088中斷向量表中，前5個是專用中斷，用戶不能修改，除類型2外都是軟件中斷。類型05H1FH是系統(tǒng)使用中斷，不允許用戶修改。其中類型08H0F

11、H對應8259中斷控制器的8路可屏蔽中斷請求，類型10H1AH為BIOS中斷，類型1DH1FH指向三個專用數(shù)據(jù)表。類型20H3FH為DOS中斷，用戶程序可調(diào)用，特別是類型21H中斷，稱為DOS系統(tǒng)功能調(diào)用，使用特別多。類型40H以后的中斷類型大都可由用戶安排。返回7/20/202218圖10-2 8086/8088中斷向量表返回2CSIPCSIPCSIPCSIPCSIPCSIPCSIP0000:0000H0000:0003H0000:0004H0000:0007H0000:0008H0000:000BH0000:000CH0000:000FH0000:0010H0000:0013H0000:0

12、014H0000:007EH0000:007FH0000:03FFH除數(shù)為0的中斷單步中斷非屏蔽中斷斷點中斷溢出中斷類型0類型1類型2類型4類型3類型5類型31類型32類型255(十進制)(十進制)專用中斷（共5個）保留中斷（共27個）供用戶定義的中斷（共225個）返回17/20/202219舉例 執(zhí)行INT 05H過程：取中斷類型號05H計算中斷向量地址05H*4=14H取中斷入口的偏移地址FF54HIP，取段地址FF00H CS程序轉(zhuǎn)向中斷服務程序入口FF00H:FF54H返回0000：0014HFFH00HFFH54H0000：0015H0000：0016H0000：0017H7/20/

13、202220（三）8086/8088中斷響應過程8086/8088的中斷響應過程分三大步：（1）響應中斷，獲取中斷類型號（2）中斷服務，包括保護現(xiàn)場、保護斷點和斷點處理（3）中斷返回，包括恢復斷點和恢復現(xiàn)場在8086/8088各類中斷中，除了第一步不同類型中斷提供中斷類型號的方式不同之外，第二步、第三步的處理過程大體是相同的。返回7/20/202221（1）中斷類型號的獲取獲取方式有：可屏蔽中斷INTR由外設（8259A）提供中斷類型號 8086/8088響應INTR中斷要用兩個總線周期：第一個總線周期通知8259A，CPU準備響應中斷，要求準備好中斷類型號；第二個總線周期中，被響應外設的中斷

14、類型號通過低8位數(shù)據(jù)總線送給CPU。CPU將類型號左移兩位，成為中斷向量的存放地址，存入暫存器。（參考圖10-1）非屏蔽中斷NMI不經(jīng)過中斷響應周期，自動形成中斷類型號02H；專用軟件中斷自動形成中斷類型號。除法出錯0，單步中斷1，斷點中斷3，溢出中斷4；中斷指令INT n由指令提供中斷類型號n。返回7/20/202222（2）中斷響應取得中斷類型碼后的操作過程大體相同，順序為（見圖10-3 ）：根據(jù)中斷類型碼計算中斷向量所在地址；將標志寄存器FR的內(nèi)容入棧，保護現(xiàn)場；復制TF的狀態(tài)，IF和TF標志清0，以屏蔽外部其它中斷及防止單步運行中斷服務程序；將斷點地址CS和IP的內(nèi)容推入堆棧保護；從中

15、斷向量表讀取中斷向量送入CS和IP，轉(zhuǎn)入中斷服務程序。以上各步驟是CPU自動完成的。返回7/20/202223圖10-3 8086/8088中斷響應流程圖返回是內(nèi)部中斷嗎？是非屏蔽中斷嗎？是可屏蔽中斷嗎？TF 1 嗎？執(zhí)行下一條指令結束當前指令IF1嗎？取中斷類型碼標志推入堆棧令TEMPTF清除IF和TFCS和IP推入堆棧進入中斷處理程序TEMP1嗎？執(zhí)行中斷處理程序彈出IP和CS彈出標志有NMI嗎？是是是是否否否否否是響應中斷有無是否返回斷點7/20/202224（3）中斷處理和返回進入中斷服務程序，完成以下內(nèi)容：保護現(xiàn)場，將有關寄存器內(nèi)容推入堆棧保護。開中斷，用STI指令使IF=1（若允許

16、中斷嵌套的話，否則應將開中斷放在中斷返回之前）。對中斷源提出的中斷請求進行處理?；謴同F(xiàn)場，將保存在堆棧中的各寄存器原內(nèi)容彈回原寄存器。執(zhí)行中斷返回IRET。完成兩個功能：一是將保存在堆棧中的斷點地址送回IP和CS，二是恢復標志寄存器FR中的內(nèi)容（相當于POPF），使CPU回到原程序繼續(xù)運行。返回7/20/20222510.1.3 中斷優(yōu)先權管理中斷優(yōu)先權（Priority）：多個中斷源同時提出申請時，CPU響應中斷的優(yōu)先次序。中斷嵌套：CPU處理低級中斷源的中斷響應時，能夠被高級中斷中止而轉(zhuǎn)去響應高級中斷。（一）用軟件確定中斷優(yōu)先權（二）硬件確定中斷優(yōu)先權返回7/20/202226（一）用軟件

17、確定中斷優(yōu)先權軟件查詢：由軟件查詢的先后次序決定中斷源的優(yōu)先權，先查詢的中斷源的優(yōu)先權高于后查詢的中斷源。結構組成：圖10-4將8個外設的中斷請求信號相“或”后送到CPU的INTR端，同時把這8個外設的中斷請求寄存器組成一個端口，賦予端口地址20H。任一外設有中斷請求，CPU響應后進入中斷服務程序，執(zhí)行中斷優(yōu)先權查詢程序，讀入端口內(nèi)容，逐位查詢每位的狀態(tài)，查到哪位有中斷請求就轉(zhuǎn)入相應的中斷服務程序。其流程圖見圖10-5。屏蔽法查詢與移位法查詢軟件查詢的優(yōu) 、缺點返回7/20/202227圖10-4 軟件查詢方式的接口電路返回INTR7 0電源故障磁盤磁帶顯示器紙帶輸入鍵盤輸入紙帶穿孔打印輸出端

18、口地址 20H7/20/202228圖10-5 軟件查詢程序流程圖返回C申請服務?B申請服務?A申請服務?保留現(xiàn)場恢復現(xiàn)場外設C中斷服務程序外設B中斷服務程序外設A中斷服務程序NNNYYY7/20/202229屏蔽法查詢屏蔽法查詢： IN AL, 20H TEST AL, 80H JNE PWF ;轉(zhuǎn)電源故障處理 TEST AL, 40H JNE DISS ;轉(zhuǎn)磁盤服務程序 TEST AL, 20H JNE MT ;轉(zhuǎn)磁帶服務程序 返回7/20/202230移位法查詢 移位法查詢 IN AL, 20H SAL AL, 1 ;AL中的值算術左移1位 JC PWF ;轉(zhuǎn)電源故障處理 SAL AL,

19、 1 JC DISS ;轉(zhuǎn)磁盤服務程序 返回7/20/202231軟件查詢法的優(yōu) 、缺點 軟件查詢法的優(yōu)點： 優(yōu)先權次序由程序確定； 省硬件，不需要復雜電路缺點：CPU響應中斷的速度慢，即由詢問轉(zhuǎn)至相應服務程序的入口需較長時間。返回7/20/202232（二）硬件確定中斷優(yōu)先權（1）用編碼器和比較器組成的優(yōu)先權排隊電路（2）菊花鏈式優(yōu)先權排隊電路（3）專用的中斷控制器返回7/20/202233（1）用編碼器和比較器組成的優(yōu)先權排隊電路電路原理如圖10-6所示。優(yōu)先權編碼器對中斷輸入線進行優(yōu)先權編碼。中斷源I0=1編碼為A2A1A0 =000；中斷源I1=1編碼為A2A1A0 =001，I7=1

20、編碼為A2A1A0 =111。111的優(yōu)先權最高。有多個中斷源提出請求時，編碼器輸出優(yōu)先權最高的編碼。優(yōu)先權寄存器存放當前正在處理的中斷優(yōu)先權編碼B2B1B0。當前沒有中斷處理時，“優(yōu)先權失效”1，這時任一中斷請求，都可通過與門2送到CPU的INTR端。如果CPU當前正在處理中斷的話，則“優(yōu)先權失效”=0，與門2被封鎖，中斷請求能否經(jīng)過與門1受比較器輸出信號的控制。若提出請求的中斷源的優(yōu)先權編碼高于正在處理的中斷源，即AB，則比較器輸出“1”，與門1開通，中斷請求經(jīng)與門1送CPU；否則比較器輸出“0”，該中斷被封鎖，直至當前中斷處理完畢才通過與門2送至CPU。中斷類型號由A2A1A0 提供。返

21、回7/20/202234圖10-6 編碼器和比較器的優(yōu)先權排隊電路返回優(yōu)先權寄存器8到3優(yōu)先權編碼器CPU數(shù)據(jù)總線AB比較器A2A1A0B2B1B0中斷輸入21去CPU INTR優(yōu)先權失效7/20/202235（2）菊花鏈式優(yōu)先權排隊電路菊花鏈式優(yōu)先權排隊電路如圖10-7所示。中斷請求Ii通過或門送入CPU的INTR端。CPU響應后輸出INTA。若中斷源I1提出請求，則與門A1被打開，緩沖器A被選通，該中斷類型號被送入CPU，轉(zhuǎn)入該中斷服務程序。I1輸入與門A1的同時，也輸入與門A2，使A2輸出低電平，將A級以下的各中斷請求Ii都屏蔽掉。在菊花鏈優(yōu)先權排隊電路中，排在最前面的中斷請求優(yōu)先權最高

22、，即I1I2I3。若前級有中斷請求，則屏蔽本級和以下各級的中斷請求；若本級有中斷請求，則屏蔽以下各級的中斷請求。返回7/20/202236圖10-7 菊花鏈式優(yōu)先權排隊電路返回緩沖器A緩沖器B緩沖器CA1A2C2C1B2B1INTACPUDB中斷矢量中斷矢量中斷矢量INTR7/20/202237（3）專用的中斷控制器 微機系統(tǒng)中，常采用專門的中斷控制器進行中斷優(yōu)先權管理，如Intel公司的8259A，通過它對外設接口的中斷請求進行管理。返回7/20/20223810.2 可編程中斷控制器8259A 10.2.1 8259A的內(nèi)部結構 10.2.2 8259A的引腳 10.2.3 8259A的工

23、作方式 10.2.4 8259A的命令字 10.2.5 8259A的級聯(lián)使用返回小結7/20/20223910.2.1 8259A的內(nèi)部結構 8259A的內(nèi)部結構如圖10-8所示，包括八部分：（1）中斷請求寄存器IRR（Interrupt Request Register）：保存中斷請求信號IR0 IR7；（2）中斷屏蔽寄存器IMR(Interrupt Mask Register)：對IRR中相應的中斷源進行屏蔽（置“1”）；（3）中斷服務寄存器ISR（Interrupt Service Register）：記錄正在處理的中斷請求，相應的ISR位置“1”；（4）優(yōu)先權判別器PR（Priorit

24、y Resolver）：判別保存在IRR中的中斷請求的優(yōu)先級，將優(yōu)先級最高的中斷請求在中斷響應周期送至ISR寄存器。多重中斷時，由PR判定是否允許IRR中的中斷請求打斷正在處理的ISR中保存的中斷；返回下一頁7/20/202240圖10-8 8259A內(nèi)部結構框圖數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制電路級 聯(lián)緩沖器/比較器D7D0CAS0CAS1CAS2A0RDWR控制電路中斷服務寄存器（ISR）優(yōu)先權判別器（PR）中斷請求寄存器（IRR）INTINTA中斷屏蔽寄存器（IMR）IR7CSSP/ENIR6IR1IR0返回7/20/20224110.2.1 8259A的內(nèi)部結構（續(xù)）（5）數(shù)據(jù)總線緩沖器：雙向

25、8位三態(tài)緩沖器，構成8259A與系統(tǒng)總線之間的數(shù)據(jù)接口；（6）讀/寫控制電路：控制狀態(tài)信息的讀出和控制命令的寫入；（7）級聯(lián)緩沖器/比較器：用于多片8259A的連接，最多可級聯(lián)8塊8259A，將中斷源由8級擴展到64級；（8）控制電路：控制8259A芯片內(nèi)部部件運行。返回7/20/20224210.2.2 8259A的引腳8259A的引腳如圖10-9所示，它有28個引腳。CAS2CAS0為級聯(lián)信號線。在多片8259A級聯(lián)系統(tǒng)中，主片8259A的CAS2CAS0為輸出線，從片的CAS2CAS0為輸入線。與SP/EN配合使用。SP/EN為級聯(lián)/緩沖允許信號線。當8259A工作于非緩沖方式時，SP作

26、為輸入，用來決定本片8259A是主片還是從片，SP=1時為主片，SP=0時為從片。當8259A采用緩沖方式時，EN引腳作為輸出，與數(shù)據(jù)總線驅(qū)動緩沖器OE相連，控制數(shù)據(jù)傳輸方向。返回7/20/202243圖10-9 8259A的引腳圖11011121314567892342819181716152423222120272625D7D0 數(shù)據(jù)總線RD 讀輸入WR 寫輸入A0 端口選擇信號CS 選片CAS2 CAS0 級聯(lián)信號線SP/EN 級聯(lián)/緩沖允許線INT 中斷輸出INTA 中斷響應輸入IR0 IR7 中斷請求輸入引腳名CAS2SP/ENINTIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7I

27、NTAA0VccD0D1D2D3D4D5D6D7RDWRCS地CAS0CAS1返回7/20/20224410.2.3 8259A的工作方式（一） 優(yōu)先級設置方式（二） 中斷結束（EOI）處理方式 （三） 中斷屏蔽方式 （四） 中斷請求引入方式 （五） 8259A與系統(tǒng)總線的連接方式 返回7/20/202245（一）優(yōu)先級設置方式（1） 全嵌套方式 （2） 特殊全嵌套方式（3） 優(yōu)先級自動循環(huán)方式 （4） 優(yōu)先級特殊循環(huán)方式 返回7/20/202246（1） 全嵌套方式 全嵌套方式是8259A的默認方式，也是最常用的工作方式。此方式中，中斷優(yōu)先級是固定的，IR0 優(yōu)先級最高，IR7 優(yōu)先級最低，

28、即IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 可實現(xiàn)中斷嵌套：只允許高一級中斷進入嵌套，不允許同級和低級中斷進入嵌套。CPU響應中斷時，中斷服務寄存器ISR中的相應位保持為“1”。返回7/20/202247（2） 特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式只屏蔽低級中斷，允許同級和高級中斷進入嵌套。優(yōu)先級次序仍是IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 該方式用于8259A級聯(lián)，主片8259A設置為此方式，從片處于其他工作方式。同一個從片上不同優(yōu)先級的8個中斷源對于主片來講卻是同一級別。所以主片的特殊全嵌套方式，使得CPU除能響應主片的高一級中斷外，還能響應對于主片

29、是同一級、對于從片是更高一級的中斷。返回7/20/202248（3） 優(yōu)先級自動循環(huán)方式 優(yōu)先級自動循環(huán)方式中，中斷源的優(yōu)先級是變化的。初始優(yōu)先級次序規(guī)定為IR0、IR1、IR7，當一個外設得到中斷服務后，它的優(yōu)先級自動降為最低，其后一級中斷升為最高級。例如IR4申請中斷，處理完IR4中斷后，IR5變?yōu)樽罡呒?，IR4降為最低優(yōu)先級，優(yōu)先級隊列自動循環(huán)成IR5、IR6、IR7、IR0、IR4 。此方式適用于多個中斷源優(yōu)先級相等的場合。返回7/20/202249（4） 優(yōu)先級特殊循環(huán)方式優(yōu)先級特殊循環(huán)方式與優(yōu)先自動循環(huán)方式只有一點不同，即初始的最低優(yōu)先級由用戶編程確定，從而優(yōu)先級次序及最高優(yōu)先級也

30、就確定了。例如，編程（OCW2）確定IR5為最低優(yōu)先級，則優(yōu)先級次序為IR6、IR7、IR0、IR1、IR5。返回7/20/202250（二） 中斷結束（EOI）處理方式中斷結束（EOI）處理就是對中斷服務寄存器ISR中對應位的處理。當某中斷被CPU響應后，8259A使ISR的對應位置“1”，中斷處理結束時，必須將ISR中對應位清“0”，以便再次接受同級別的中斷。8259A有三種中斷結束（EOI）處理方式：（1）普通EOI方式 （2）特殊EOI方式 （3）自動EOI方式（AEOI） 返回7/20/202251（1） 普通EOI方式該方式適合于全嵌套工作方式。中斷服務程序結束返回上一級程序前，C

31、PU發(fā)一個EOI命令，使8259A自動將ISR寄存器中級別最高的置“1”位清“0”（即結束了當前正在處理的中斷）。普通EOI方式的設置是使OCW2中的EOI位為1，即OCW2中的R、SL、EOI001。在優(yōu)先級循環(huán)方式中，普通EOI循環(huán)方式的設置通過使OCW2中的R、SL、EOI=101來實現(xiàn)，它使8259A將ISR寄存器中級別最高的置“1”位清“0”的同時，賦予該位最低優(yōu)先級，將最高優(yōu)先級賦給原來比它低一級的中斷請求，其它中斷源的優(yōu)先級依次遞增。返回7/20/202252（2） 特殊 EOI方式在非嵌套方式中，中斷服務程序無法確定哪一級中斷為最后響應和處理的，這就要采用特殊EOI方式，即由中

32、斷結束命令指明8259A的中斷服務寄存器ISR中的哪一位被清“0”。特殊EOI方式的設置通過使OCW2中的R、SL、EOI=011來實現(xiàn)，而OCW2中的L2、L1、L0指明了ISR中對應的清“0”位。在優(yōu)先級循環(huán)方式中，特殊EOI循環(huán)方式的設置通過使OCW2中的R、SL、EOI=111來實現(xiàn)，此時OCW2中的L2、L1、L0指明了清“0”和降為最低優(yōu)先級的中斷源，原來比它低一級的中斷請求則升為最高優(yōu)先級，其它中斷源的優(yōu)先級依次遞增。返回7/20/202253（3） 自動EOI方式（AEOI）自動EOI方式：在CPU進入中斷響應周期，發(fā)第二個INTA脈沖后，8259A自動將ISR中的對應位清“0

33、”。中斷結束時，不再向8259A送回任何信息。在CPU處理中斷期間，ISR中沒有相應標志，有可能出現(xiàn)低級中斷打斷高級中斷，產(chǎn)生重復嵌套，嵌套深度無法控制。用于沒有多級中斷嵌套的場合。在優(yōu)先級循環(huán)方式中，8259A自動將ISR中相應位清“0”的同時，并按循環(huán)方式改變中斷的優(yōu)先級別。在8259A級聯(lián)方式下，不用AEOI方式，而用非自動EOI方式。中斷處理結束時發(fā)兩次中斷結束命令，一個送主片，另一個送從片，將主、從8259A中的ISR相應位均清“0”。返回7/20/202254（三） 中斷屏蔽方式CPU用CLI指令將IF清零后，將禁止所有可屏蔽中斷，CPU自身無法做到有選擇地屏蔽某一級或幾級中斷。8

34、259A通過中斷屏蔽寄存器IMR可實現(xiàn)這一點。（1）普通屏蔽方式：8259A的IMR的每一位對應一個中斷請求輸入，可以通過設置操作命令字OCW1使IMR中某一位或某幾位置“1”，從而屏蔽對應的某一級或某幾級中斷。（2）特殊屏蔽方式：只屏蔽同級中斷請求，而允許高級中斷或低級中斷進入系統(tǒng)的方式。利用操作命令字OCW3設置該方式。該方式設置后，對8259A的中斷屏蔽寄存器IMR的某位置“1”使本級中斷被屏蔽時，會同時使當前中斷服務寄存器ISR中的相應位自動清零。這樣就不僅屏蔽了本級中斷，而且開放了較低級中斷。這種方式常用于動態(tài)地改變系統(tǒng)中斷優(yōu)先級的場合。返回7/20/202255（四）中斷請求引入方

35、式 中斷請求引入有三種方式：（1）電平觸發(fā)方式（2） 邊沿觸發(fā)方式 （3） 中斷查詢方式 返回7/20/202256（1） 電平觸發(fā)方式電平觸發(fā)方式：8259A把中斷請求輸入端IRi出現(xiàn)的高電平作為中斷請求信號。需要注意的是，當中斷請求被響應后，輸入端必須及時撤銷高電平，否則在CPU進入中斷處理過程，并且開中斷的情況下，原輸入端的高電平會引起第二次中斷的錯誤。8259A通過初始化命令字ICW1中的LTIM位設置，LTIM=1為高電平觸發(fā)方式。返回7/20/202257（2） 邊沿觸發(fā)方式邊沿觸發(fā)方式：8259A將中斷請求輸入端IRi出現(xiàn)的上升沿作為中斷請求信號，該信號可以一直保持高電平。825

36、9A通過初始化命令字ICW1中的LTIM位設置，LTIM=0為邊沿觸發(fā)方式。返回7/20/202258（3） 中斷查詢方式中斷查詢方式一般用于多于64級中斷的場合，或者用于CPU內(nèi)部的中斷允許觸發(fā)器復位、中斷輸入信號不起作用的場合。在中斷查詢方式下，外設通過IRi向8259A發(fā)中斷請求。但8259A不通過INT端向CPU發(fā)中斷申請信號，而是靠CPU執(zhí)行查詢命令來確定中斷源。中斷查詢方式既有中斷的特點，又有查詢的特點。查詢命令通過8259A的操作命令字OCW3實現(xiàn)。8259A接到命令后，將ISR中有中斷請求的對應位置“1”，并把查詢字送到數(shù)據(jù)總線上。中斷查詢字格式如圖10-10所示。返回7/20

37、/202259圖10-10 中斷查詢字格式D7D6D2D1D0D5D4D3L2L1L0IR1：有中斷請求0：無中斷請求返回當前中斷請求的最高優(yōu)先級編碼7/20/202260（五）8259A與系統(tǒng)總線的連接方式（1）非緩沖方式：當系統(tǒng)只有單片8259A或少量幾片8259A級聯(lián)時，將8259A的D7D0直接與數(shù)據(jù)總線相連。8259A的SP/EN引腳作為輸入，在單片8259A系統(tǒng)中，SP/EN端必須接高電平；在多片系統(tǒng)中，主片8259A的SP/EN端接高電平，從片的SP/EN端接低電平。（2）緩沖方式 ：在多片8259A級聯(lián)的大系統(tǒng)中，8259A通過總線驅(qū)動器與數(shù)據(jù)總線相連。8259A的SP/EN引

38、腳作為輸出，與總線驅(qū)動緩沖器的允許端OE相連，控制數(shù)據(jù)傳輸方向。返回7/20/20226110.2.4 8259A的命令字8259A編程有兩類命令字： 初始化命令字ICW（Initialization Command Word），用于系統(tǒng)初始化設置，只設置一次。 操作命令字OCW（Operation Command Word），定義8259A的操作方式，允許多次設置，以動態(tài)地改變8259A的操作與控制方式。CPU對8259A的寫入和讀出，由CS、A0、RD和WR等信號的組合來控制，見表9-1。返回下一頁7/20/202262表10-1 8259A的讀/寫操作A0100IRR,ISR或中斷級別

39、數(shù)據(jù)總線（注1）IMR 數(shù)據(jù)總線001數(shù)據(jù)總線 OCW2數(shù)據(jù)總線 OCW3數(shù)據(jù)總線 ICW1數(shù)據(jù)總線 OCW1,ICW2,ICW3,ICW4(注2)D4D3RDWRCS輸入操作（讀）輸出操作（寫）斷開功能000000000000111111111110000XXXXXXXXXXX數(shù)據(jù)總線3態(tài)（無操作）數(shù)據(jù)總線3態(tài)（無操作）注 1：IRR、ISR或中斷級別的選擇，取決于在讀操作前所寫入的OCW3的內(nèi)容 2：由片上的順序邏輯隊列，使這些命令字按適當?shù)捻樞驅(qū)懭?。返?/20/20226310.2.4 8259A的命令字（續(xù)）8259A包含兩個端口地址：偶地址A0 =0，奇地址A0 =1，高位地址由片

40、選信號CS等確定。ICW在系統(tǒng)開機初始化時按順序填寫。ICW1寫入偶地址端口，其余寫入奇地址端口。OCW沒有寫入順序要求。OCW1 寫入奇地址端口，其余寫入偶地址端口。（一） 初始化命令字ICW （二） 操作命令字OCW 返回7/20/202264（一）初始化命令字ICW 初始化命令字ICW（Initialization Command Word）又稱預置命令字，只在初始化時設置一次。四個初始化命令字ICW1ICW4不是任何情況下都需要設置，根據(jù)實際使用情況確定，設置流程如圖10-11所示。（1） 芯片控制初始化命令字ICW1 （2） 中斷類型初始化命令字ICW2 （3） 主/從片初始化命令字

41、 ICW3（4） 方式控制初始化命令字ICW4返回ICW編程舉例7/20/202265圖10-11 8259A預置命令字設置流程圖ICW1ICW2ICW3ICW4可中斷返回A00A7A6A51LTIMADISNGLIC4A15 /T7A14 /T6A13 /T5A12 /T4A11 /T3A10A9A8TRUE11S7S6S5S4S3FALSES2 /ID2S1 /ID1S0 /ID01000SFNMBUFM/SAEOIPMD7D6D5D4D3D2D1D0SNGL=“1”IC4=“1”ADI A5 A15 8085A時使用T3 T7 8086時使用S0 S7 主控制器時使用ID0 ID2 從控

42、制器時使用TRUEFALSE8253例7/20/202266（1）芯片控制初始化命令字ICW101A5A6A7LTIMADISNGLIC4A0764532108086/8088系統(tǒng)中不用標志位1：需要設置ICW40：不需設置ICW41: 單級使用0: 級聯(lián)使用1: 調(diào)用地址間隔為40: 調(diào)用地址間隔為8（8086/8088不用）1: 電平觸發(fā)0: 邊沿觸發(fā)返回圖 10-12 ICW1格式下一頁8253例7/20/202267（1）芯片控制初始化命令字ICW1（續(xù)）A0 ：ICW1寫入偶端口地址（A0 =0）；D4 ：D4 =1和A0 =0是ICW1 的標志；D3 (LTIM)：定義中斷請求觸發(fā)

43、方式，LTIM=0表示邊沿觸發(fā)，LTIM=1表示高電平觸發(fā)；D2 (ADI)：對8086/8088系統(tǒng)無效；D1 (SNGL)：單片/多片指示。SNGL=1表示單片8259A使用，SNGL=0表示多片8259A級聯(lián)使用。D0 (IC4)：指示是否需要設置ICW4。在8086/8088系統(tǒng)中IC4 必須設定為1。返回7/20/202268（2） 中斷類型初始化命令字ICW2ICW2緊跟在ICW1之后，端口地址為奇地址（A0 =1）。用于設置中斷類型碼的高5位，而低3位取決于引入中斷的引腳IR0IR7。例：在PC/XT機中T7T3=00001，所以8個中斷IR0IR7對應的中斷類型碼為08H0FH

44、。返回1T7T3T4T6T5765430A0中斷類型碼的高5位圖10-13 ICW2格式8253例7/20/202269（3）主/從片初始化命令字ICW31S7S6S5S4S3S2S1S076543210A0Si=0: 表示IRi端上未接8259A從片1: 表示IRi端上接有8259A從片(a)(b)1A0ID0ID1ID2210從8259A的識別地址圖10-14 ICW3格式主 8259A從 8259A返回下一頁7/20/202270（3）主/從片初始化命令字ICW3（續(xù)）ICW3只在級聯(lián)（ICW1的SNGL=0）時才設置。必須寫入奇地址端口（A0 =1）；主片8259A的ICW3中，Si=

45、1表示對應引腳IRi上接有8259A從片；從片8259A的ICW3中，ID2ID0表明該從片接在主片的哪個IR引腳上。例如某從片8259A的ID2ID0=100，則表明該從片接在主片的IR4 引腳上。返回7/20/202271（4） 方式控制初始化命令字ICW4 1000BUFM/SAEOIPMA0764532101：8086/8088配置0：8080/8085配置1：自動EOI方式0：非自動EOI方式1：特殊完全嵌套方式(級聯(lián),主片)0：非特殊完全嵌套方式SFNM非緩沖方式0 x緩沖方式從8259A10主8259A11返回圖10-15 ICW4格式OCW2下一頁8253例7/20/20227

46、2（4） 方式控制初始化命令字ICW4（續(xù)）ICW4在ICW1中的IC4=1才需要設置，8086/8088必須有。A0=1：ICW4必須寫入奇地址端口。D0(PM)：指定CPU類型。PM=0表示與8080/8085系統(tǒng)配合；PM=1表示與8086/8088系統(tǒng)配合。 D1(AEOI)：設置中斷結束方式。AEOI=1表示采用自動中斷結束方式，即CPU響應中斷進入中斷過程時，8259A自動清除ISR中的對應位；AEOI=0表示采用非自動EOI方式，即CPU必須發(fā)中斷結束命令，8259A才清除ISR中的標志位 。返回下一頁7/20/202273（4） 方式控制初始化命令字ICW4（續(xù)）D2(M/S)

47、：主/從片選擇位，緩沖方式（BUF=1）下，M/S=1表示本片為主8259A，M/S=0表示本片為從8259A。BUF=0時M/S不起作用。D3(BUF)：表示8259A是否采用緩沖方式。BUF=1表采用緩沖方式，EN輸出有效，EN=0允許緩沖器輸出，EN=1允許緩沖器輸入；BUF=0表示采用非緩沖方式，SP輸入有效，SP=1表主片，SP=0表從片。 BUF、M/S和SP/EN的關系見表9-2。D4(SFNM)：表示嵌套方式，為1時表示特殊全嵌套方式（允許響應同級中斷）；為0時表示一般全嵌套方式。單級時設定D4 =0。返回7/20/202274表10-2 BUF、M/S和SP/EN的關系BUF

48、位M/S位SP/EN端非緩沖方式緩沖方式主8259A從8259A1001無意義SP有效（輸入信號）EN有效（輸出信號）SP=1SP=0EN=1EN=0主8259A從8259ACPU 8259A8259A CPU返回7/20/202275ICW編程舉例例：當8086系統(tǒng)中采用單級8259A，其端口地址為20H和21H，對8259A進行初始化編程。 MOV AL, 13H ;初始化ICW1 OUT 20H, AL ;邊沿觸發(fā)，單級使用，需要ICW4 MOV AL, 18H ;初始化ICW2 OUT 21H, AL ;中斷類型碼高5位為00011B MOV AL, 01H ;初始化ICW4 OUT

49、21H, AL ;全嵌套、非緩沖、非AEOI、8086式ICW2確定的中斷類型碼為18H1FH。返回7/20/202276（二）操作命令字OCW8259A經(jīng)ICW初始化后，進入工作狀態(tài)，可通過OCW（Operation Command Word）使它按不同的方式工作。8259A三個操作命令字OCW1OCW3可獨立使用，寫入次序不限。OCW1須寫入奇地址端口，OCW2、OCW3 寫入偶地址端口。（1）中斷屏蔽命令字OCW1 （2）中斷結束方式命令字OCW2（3）特殊屏蔽和查詢方式命令字OCW3返回7/20/202277（1）中斷屏蔽命令字OCW1 OCW1用于向中斷屏蔽寄存器IMR寫入屏蔽信息M

50、7M0對應IR7IR0，Mi=1表示對應的IRi被屏蔽，禁止它產(chǎn)生中斷輸出INT；反之則允許對應的IRi產(chǎn)生中斷信號。返回1M7M6M5M4M3M2M1M070A0Mi=1：屏蔽由IRi引入的中斷請求0：允許IRi端中斷請求進入圖 10-16 OCW1格式8253例7/20/202278（2）中斷結束方式命令字OCW200EOISLRA0764532100L0L1L2D4D3=00是OCW2的標志位001 普通EOI方式101 普通EOI循環(huán)方式000 取消自動EOI循環(huán)方式110 置位優(yōu)先權命令010 無效100 設置自動EOI循環(huán)方式011 特殊EOI方式111 特殊EOI循環(huán)方式000

51、IR0100 IR4101 IR5110 IR6111 IR7010 IR2011 IR3001 IR1圖10-17 OCW2的格式返回下一頁7/20/202279（2）中斷結束方式命令字OCW2（續(xù)）OCW2設置中斷優(yōu)先級循環(huán)方式和中斷結束方式。A0=0、D4 D3 =00為OCW2的標志位。D7(Rotate)：優(yōu)先級循環(huán)標志。R=0為固定優(yōu)先級；D6(Specific Level)：指明L2L1L0是否有效。SL=1時，L2L1L0有效。D5(End Of Interrupt)：中斷結束命令位。在非自動EOI方式（見ICW4）下，EOI=1表示中斷結束命令，使ISR中相應位清0；EOI=

52、0則不起作用。對于非AEOI方式，中斷結束前必須發(fā)OCW2命令字，以給出EOI標志。D2D1D0(L2L1L0)：當SL=1時，L2L1L0指定操作的中斷源IRi。L2L1L0為000、001、111分別對應于IR0IR7。返回下一頁7/20/202280（2）中斷結束方式命令字OCW2（續(xù)） R、SL、EOI組合產(chǎn)生8種功能：001普通EOI方式，中斷處理結束時，將ISR寄存器中當前級別最高的置“1”位清“0”，適于全嵌套中斷方式。011特殊EOI方式，中斷處理結束時，由L2L1L0指定清除ISR中的哪一位，適用于非全嵌套中斷方式。101普通EOI循環(huán)方式，中斷處理結束時，將ISR寄存器中當

53、前級別最高的置“1”位清“0”并賦予最低優(yōu)先級，最高優(yōu)先級賦給它的下一級，其它中斷優(yōu)先級依次循環(huán)改變。111特殊EOI循環(huán)方式，中斷處理結束時，由L2L1L0指定清除ISR中的哪一位，并賦予最低優(yōu)先級，最高優(yōu)先級賦給它的下一級，其它中斷優(yōu)先級依次循環(huán)改變。下一頁返回7/20/202281（2）中斷結束方式命令字OCW2（續(xù)）100設置自動EOI循環(huán)方式，在CPU進入中斷響應發(fā)第二個INTA脈沖后，8259A自動將ISR中正在服務的對應位清“0”，并賦予最低優(yōu)先級，最高優(yōu)先級賦給它的下一級，其它優(yōu)先級依次循環(huán)改變。000取消自動EOI循環(huán)方式。110設置優(yōu)先級特殊循環(huán)方式，由L2L1L0指定最低

54、優(yōu)先級中斷，其它中斷優(yōu)先級依次循環(huán)排列。010無意義返回7/20/202282（3）特殊屏蔽和查詢方式命令字OCW30A00SMMESMM1RRPRIS6453210標志位0X: 無效10: 下次RD有效， 讀IRR11: 下次RD有效， 讀ISR1: 查詢8259A狀態(tài)0: 不查詢0X: 無效11: 特殊屏蔽方式置位10: 特殊屏蔽方式復位圖10-18 OCW3 格式返回下一頁7舉例7/20/202283（3）特殊屏蔽和查詢方式命令字OCW3（續(xù)）OCW3 用來管理特殊屏蔽方式，設置中斷查詢方式，設置8259A寄存器的讀出命令。A0 =0，D4D3 =01：OCW3 的標志位。D6 (ESM

55、M)：特殊屏蔽方式允許位。D5 (SMM)：特殊屏蔽方式位。 只有當ESMM=1時，才允許SMM位起作用。SMM=1，選擇特殊屏蔽方式，即只屏蔽本級中斷請求，允許高級或低級中斷進入系統(tǒng)。SMM=0，取消特殊屏蔽方式。返回下一頁7/20/202284（3）特殊屏蔽和查詢方式命令字OCW3（續(xù)）D2 (P)：查詢方式位。P=1將8259A置于中斷查詢方式，8259A不向CPU發(fā)中斷請求信號，而是CPU靠發(fā)送查詢命令，讀取查詢字（圖10-19）來獲得外部設備的中斷請求信息。返回下一頁IR76453210L0L1L2給出當前中斷請求的 最高優(yōu)先級0: 無中斷請求1: 有中斷請求0A0圖 10-19 8

56、259A 中斷狀態(tài)字格式7/20/202285（3）特殊屏蔽和查詢方式命令字OCW3（續(xù)）D1 (RR)：讀寄存器命令。RR=1允許讀IRR或ISR寄存器，RR=0禁止讀取。D0 (RIS)：讀IRR或ISR的選擇位。RIS=1允許讀ISR寄存器；RIS=0允許讀IRR寄存器。注：A0、P、RR、RIS組合成8259A的讀取命令： A0 P RR RIS 讀取內(nèi)容 0 1 x x 中斷查詢命令 0 0 1 0 讀IRR命令 0 0 1 1 讀ISR命令 1 x x x 讀IMR狀態(tài)返回舉例7/20/202286讀8259A狀態(tài)舉例IMR的讀取： IN AL, 21HIRR的讀?。?MOV AL

57、, 00001010B OUT 20H, AL IN AL, 20HISR的讀?。?MOV AL, 00001011B OUT 20H, AL IN AL, 20H返回7/20/20228710.2.5 8259A的級聯(lián)使用一片8259A芯片只能管理8級中斷，在多于8級中斷的系統(tǒng)中，必須將多片8259A級聯(lián)使用。兩級級聯(lián)情況下，最多可管理64級中斷源。第一級用一片8259A作主片，第二級用18片8259A作從片，如圖10-20所示。級聯(lián)時，主片8259A的SP/EN端接Vcc，從片的SP/EN端接地。從片的INT腳接主片的IRi端，主片的IRi端若未接從片，可直接連中斷源。主片的CAS2CAS

58、0作輸出端，從片的CAS2CAS0作輸入端，二者相連。返回下一頁7/20/202288INTCAS0CAS2IR7INTACAS1SP/ENIR1IR2IR3IR4IR5IR6IR08259A(從8)INTCAS0CAS28259A(主)IR0IR1IR2IR6IR7INTACAS1SP/EN.INTCAS0CAS2IR7INTACAS1SP/ENIR1IR2IR3IR4IR5IR6IR08259A(從1)中斷請求輸入中斷請求輸入VCC.圖10-20 8259A級聯(lián)方式連接返回嵌套引腳7/20/20228910.2.5 8259A的級聯(lián)使用（續(xù)）CPU響應中斷時回送兩個INTA信號。第1個IN

59、TA有效時，主片將級聯(lián)地址從CAS2CAS0端輸出給所有的從片；第2個INTA有效時，與主片發(fā)出的級聯(lián)地址相符的從片將中斷類型號n通過低八位數(shù)據(jù)總線送給CPU。當從片引入的中斷處理過程結束時，CPU應發(fā)出兩個EOI命令，一個送主片，將主8259A中的ISR相應位清“0”；另一個送從片，將從8259A中的ISR相應位也清“0”。圖10-21為8086在最小模式下的一種8259A級聯(lián)方式。返回下一頁7/20/20229010.2.5 8259A的級聯(lián)使用（續(xù)）級聯(lián)使用與單片使用在初始化時的不同處：（1）對于主片8259A： 級聯(lián)時ICW1中的SNGL=0，單片時SNGL=1； 級聯(lián)時設置ICW3，

60、ICW3中Si=1表示對應引腳IRi上接有從片。單片不要設置ICW3 ； 級聯(lián)時應設置為特殊全嵌套方式，即ICW4中SFNM=1。（2）對于從片8259A： ICW1中SNGL=0； 要設置ICW3，由ICW3中低3位ID2ID0標記該從片接在主片的哪個IRi引腳上。返回7/20/20229182828286INTRINTAWRRDM/IOIR0IR5IR6IR7IR4IR3IR2IR1CAS0CAS2CAS1SP/ENA0D7D0CSINTA從8259A#2INTD7D0IR0CAS0CAS2CAS1IR5IR6IR7IR4IR3IR2IR1SP/ENA0CSINTA從8259A#1INTI