第九章 可編程中斷控制器8259A

9.3可編程中斷控制器8259A9.3.18259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能

9.3.28259A的初始化命令字及其編程

9.3.38259A的操作命令字及其編程

9.3.48259A的應(yīng)用舉例可編程中斷控制器8259A

8259A它既是一種可編程中斷控制器，又稱為“優(yōu)先級(jí)中斷控制器”，具有強(qiáng)大的中斷管理功能。作為一種可編程中斷控制器，是一種集成芯片。它用來(lái)管理輸入到CPU的各種外部中斷申請(qǐng)，能提供中斷向量、屏蔽各種中斷輸入等功能。每一片8259A芯片都能直接管理8級(jí)中斷，最多可以9片8259A芯片級(jí)連，由其構(gòu)成級(jí)連機(jī)構(gòu)可以管理64級(jí)中斷。8259A的主要功能（1）具有8級(jí)優(yōu)先權(quán)控制，通過(guò)級(jí)連可擴(kuò)展至64級(jí)優(yōu)先權(quán)控制。（2）每一級(jí)中斷都可以獨(dú)立進(jìn)行屏蔽或允許。（3）在中斷響應(yīng)周期，8259A可向CPU提供相應(yīng)的中斷向量，從而能迅速地轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序。（4）8259A具有多種中斷優(yōu)先權(quán)管理方式，有完全嵌套方式、自動(dòng)循環(huán)方式、特殊循環(huán)方式、特殊屏蔽方式和查詢方式5種工作方式，可以通過(guò)編程來(lái)進(jìn)行選擇。9.3.18259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能一、8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）8位中斷請(qǐng)求寄存器IRR（InterruptRequestRegister）用來(lái)存放外設(shè)來(lái)的中斷請(qǐng)求信號(hào)IR0—IR7，是一個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求寄存器。它有“正跳變”邊沿觸發(fā)和“高電平”電平觸發(fā)兩種觸發(fā)方式。（2）8位中斷屏蔽寄存器IMR是用來(lái)存放CPU送來(lái)的屏蔽信號(hào)，當(dāng)某位為“1”時(shí)，則對(duì)應(yīng)的中斷請(qǐng)求就被屏蔽。（3）8位中斷服務(wù)寄存器ISR是用來(lái)記憶正在處理的中斷級(jí)別。當(dāng)CPU正執(zhí)行中斷服務(wù)時(shí)，則使ISR中的相應(yīng)位置“1”，當(dāng)ISR中為全“0”時(shí)，表示CPU正執(zhí)行正常程序。（4）優(yōu)先權(quán)判別器（PR）也稱為優(yōu)先權(quán)分析器，是用來(lái)管理中斷源的優(yōu)先級(jí)別的。9-68259A的結(jié)構(gòu)框圖（a）

VCC

A0

INTA

IR7

IR6

IR5

IR4

IR3

IR2

IR1

IR0

INT

SP/EN

CAS2

CS

WR

RD

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

CAS0CAS1

GND

1

8259A28

2

27

3

26

4

25

5

24

6

23

7

22

8

21

9

20

10

19

11

18

12

17

13

16

14

15

9-68259A的引腳圖（b）級(jí)聯(lián)工作方式單片8259A可支持8個(gè)中斷源；采用多片8259A級(jí)連，可最多支持64個(gè)中斷源。n片8259A可支持7n+1個(gè)中斷源；級(jí)連時(shí)只能有一片8259A為主片，其余的均為從屬片；涉及到的8259A引腳包括：CAS0-CAS2SP/ENIRiINT級(jí)連電路連接方法二、8259A的中斷優(yōu)先權(quán)管理及中斷結(jié)束方式(p260)8259A的中斷優(yōu)先權(quán)管理方式(1)完全嵌套方式這是一種按固定的優(yōu)先級(jí)別高低來(lái)管理中斷的方式。此時(shí)當(dāng)一個(gè)中斷請(qǐng)求正在處理過(guò)程中，不再響應(yīng)同級(jí)或較低級(jí)別的中斷請(qǐng)求，但能響應(yīng)高級(jí)別的中斷請(qǐng)求。IR0、IR1…IR7，8個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)固定為IR0的優(yōu)先級(jí)別最高，IR1次之，而IR7最低。這是一種最基本的優(yōu)先級(jí)管理方式，加電后8259A自動(dòng)進(jìn)入此方式。(2)自動(dòng)循環(huán)方式（自學(xué)）這是一種中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)別將隨著中斷響應(yīng)過(guò)程的結(jié)束而改變的中斷優(yōu)先權(quán)管理方式。(3)特殊循環(huán)方式（自學(xué)）這是一種通過(guò)在主程序或中斷服務(wù)程序中發(fā)出特殊循環(huán)方式操作命令來(lái)指定某個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)別為最低，而其余的中斷源優(yōu)先級(jí)別也隨著循環(huán)變化的中斷優(yōu)先管理方式。(4)特殊屏蔽方式（自學(xué)）在某些應(yīng)用場(chǎng)合，希望一個(gè)中斷服務(wù)程序能動(dòng)態(tài)改變中斷系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)別結(jié)構(gòu)。(5)查詢排序方式（自學(xué)）這是一種用軟件查詢方法來(lái)響應(yīng)與8259A相連接的8級(jí)中斷請(qǐng)求。2.8259A的中斷結(jié)束方式(p262)(1)EOI命令方式所謂“EOI命令方式”是指在中斷服務(wù)程序末尾向8259A發(fā)出中斷結(jié)束命令，清除ISR中的相應(yīng)位，表示該級(jí)的中斷服務(wù)程序結(jié)束。普通EOI命令將自動(dòng)清除ISR中優(yōu)先級(jí)最高的那一位。(2)自動(dòng)EOI方式采用自動(dòng)EOI方式時(shí)，在第二個(gè)INTA響應(yīng)信號(hào)的后沿由8259A自動(dòng)執(zhí)行普通EOI命令操作，復(fù)位ISR中已置位的中斷優(yōu)先級(jí)最高的位。三、8259A的引腳信號(hào)每個(gè)引腳的功能如下所述：（1）片選信號(hào)（CS）（2）寫(xiě)信號(hào)（WR）（3）讀信號(hào)（RD）（4）D0--D7：8條數(shù)據(jù)總線（5）GND：地信號(hào)（6）Vcc：+5V電源（7）INT：中斷請(qǐng)求信號(hào)（8）INTA中斷響應(yīng)信號(hào)（9）IR0--IR7：8個(gè)中斷請(qǐng)求輸入信號(hào)（10）A0：地址選擇信號(hào)（11）SP/EN：從片編程/允許緩沖器信號(hào)（12）CAS0--CAS2：這三條信號(hào)是8259A級(jí)連時(shí)構(gòu)成8259A的主從式級(jí)連結(jié)構(gòu)四、中斷的順序1）當(dāng)它的一條或多條中斷請(qǐng)求線（IR7～I(xiàn)R0）變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，它就使中斷請(qǐng)求寄存器IRR相應(yīng)的位置1。2）8259A接受這些請(qǐng)求，分析它們的優(yōu)先級(jí)，向CPU發(fā)出高電平有效信號(hào)INT，請(qǐng)求中斷服務(wù)。3）當(dāng)前一條指令執(zhí)行完畢，且IF=1時(shí)，CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求，進(jìn)入中斷響應(yīng)總線周期。4）8259A接到來(lái)自CPU的第一個(gè)脈沖，把允許中斷的最高優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求位，置入服務(wù)寄存器ISR，并把IRR中對(duì)應(yīng)的位清零。

5）CPU在第二個(gè)總線周期，再次發(fā)出一個(gè)脈沖，8259A接到第二個(gè)脈沖，送出中斷類型碼，CPU讀取該類型碼，根據(jù)中斷類型碼執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。7.3.28259A的初始化命令字及其編程

對(duì)8259A的各種操作都是由CPU來(lái)控制的。CPU的命令分為兩大類：一類是初始化命令字ICW，另一類是操作命令字OCW。CPU對(duì)8259A的ICW操作，是由A0、RD、WR、CS等信號(hào)來(lái)共同控制的。由于8259A是一種可編程的中斷控制器芯片。上電之后，必須根據(jù)8259A的具體應(yīng)用環(huán)境對(duì)它進(jìn)行初始化編程。所謂初始化編程，就是通過(guò)程序向8259A寫(xiě)入若干個(gè)初始化命令字的過(guò)程。有4個(gè)初始化命令字，它們必須按次序依次寫(xiě)入8259內(nèi)部的命令字寄存器中。一、初始化命令字ICW1—ICW4的格式及其功能ICW1圖7-13ICW1命令字格式

A0

D7

D6D5

D4D3

D2

D1

D0

0

1要ICW4

0不要ICW4

1單片方式

0級(jí)連方式

無(wú)意義

特征位1電平觸發(fā)

0邊沿觸發(fā)

ⅹ

ⅹ

ⅹ1LTIMⅹSNGLIC4

其命令的具體格式如下：ICW1（設(shè)置工作狀態(tài))例：13H=(00010011B)無(wú)意義2.ICW2ICW2（選擇中斷向量字節(jié)）圖7-14ICW2命令字

A0

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

1

中斷類型號(hào)的高5位8259A自動(dòng)填入

T7T6T5T4T3XXX

例：18H=(00011000B)3.ICW3ICW3（設(shè)置單片或級(jí)連方式）圖7-15主片8259A的ICW3命令字

1-IRi輸入引腳接從片的INT

0-IRi輸入引腳未接從片的INTA0

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

S3

S2

S1

S0

S4

S5

S6

S7

1

對(duì)于從片8259A，在ICW3中的各個(gè)位中，ID2~ID0位表示從設(shè)備標(biāo)志代碼，其余位未使用，其格式如下：表

ID2~ID0對(duì)應(yīng)的從設(shè)備狀態(tài)標(biāo)志4.ICW4（設(shè)定工作狀態(tài)）圖7-16ICW4命令字

1-8088/8086CPU

0-8080/8085CPU

1-自動(dòng)EOI方式

0-非自動(dòng)EOI方式

1-特殊完全嵌套方式

0-一般完全嵌套方式

0

×非緩沖方式1

0

緩沖方式從片

1

1

緩沖方式主片

A0

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1D0

1

000SFNMBUFM/SAEOIuPM

例：0DH=(00001101B)對(duì)8259A的初始化編程是向它輸送2～4個(gè)字節(jié)的初始化命令字，其順序如圖7-17所示。ICW1和ICW2是必須送的，而ICW3和ICW4是由工作方式來(lái)選擇的。二、8259A的初始化編程1.8259A初始化程序流程7-178259A的操作命令字及其編程

開(kāi)始

初始化ICW1

初始化ICW2

是否用級(jí)連方式？

初始化ICW3

是否用ICW4？

初始化ICW4

準(zhǔn)備接近中斷請(qǐng)求

結(jié)束

YYYN

N

2.單片8259A的初始化編程令8259A的端口地址為80H和81H,則初始化程序如下: MOVAL,13H(00010011);設(shè)置ICW1,即中斷采用邊沿觸發(fā)方式

OUT80H,AL MOVAL,18H(00011000);設(shè)置ICW2,即中斷類型碼高五位為00011B OUT81H,AL MOVAL,0DH(00001101);設(shè)置ICW4,即特殊的完全嵌套方式,也不用自動(dòng)中斷;結(jié)束方式采用緩沖,CPU8086 OUT81H,AL7.3.38259A的操作命令字及其編程一、操作命令字OCW1—OCW3OCW1

OCW1用于設(shè)置8259A的屏蔽中斷操作，它可以直接對(duì)中斷屏蔽寄存器IMR的相應(yīng)屏蔽位進(jìn)行操作。其格式如下：中斷屏蔽寄存器中某位為1，表示相應(yīng)的IRX被屏蔽。為0表示允許相應(yīng)的IRX上的中斷請(qǐng)求。

OCW1用來(lái)設(shè)置IMR，即中斷屏蔽寄存器。某位為“1”時(shí)，對(duì)應(yīng)的中斷請(qǐng)求就被屏蔽。 例：已知8259的端口地址為20H，21H，若鍵盤(pán)與8259的IR1相連，如何將鍵盤(pán)產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求屏蔽？

INAL,21H ORAL,02H OUT21H,AL2.OCW2功能是用于設(shè)置中斷結(jié)束的方式和修改為循環(huán)方式的中斷優(yōu)先權(quán)管理方式。其具體格式如下：表OCW2的組合控制方式0(完全嵌套方式)3.OCW3

OCW3的功能是用來(lái)設(shè)置特殊屏蔽方式和查詢方式，并用來(lái)控制8259A內(nèi)部的狀態(tài)字IRR,ISR的讀出。3.OCW3

OCW3主要有三個(gè)方面的功能：控制8259A的中斷屏蔽；設(shè)置中斷查詢方式；設(shè)置讀8259A內(nèi)部寄存器命令。其具體格式如下：表COW3的組合控制方式表RR和RIS組合控制邏輯二、8259A操作命令的編程8259A的編程主要完成:初始化編程、操作命令編程和讀取狀態(tài)字。8259A的編程可以分為兩種：（1）初始化編程：由CPU向8259A送2～4個(gè)字節(jié)的初始化命令字ICW（InitializationCommandWord）。在8259A開(kāi)始正常工作之前，必須先送初始化命令字。（2）工作方式編程：由CPU向8259A送三個(gè)字節(jié)的工作命令字OCW（OperationCommandWord）。以規(guī)定8259A的工作方式，例如：中斷屏蔽結(jié)束中斷優(yōu)先權(quán)旋轉(zhuǎn)中斷狀態(tài)初始化必須在使用前編程。工作命令字可在8259A已經(jīng)初始化以后的任何時(shí)間寫(xiě)入。7.3.48259A的應(yīng)用舉例例18259A在IBM-PC/XT中的應(yīng)用.

在IBM-PC/XT微型計(jì)算機(jī)中只有一片8259A,可連接8個(gè)外部中斷源,其連接方法、中斷源名稱、中斷類型碼及中斷服務(wù)程序入口地址如圖7-22和表