第八章-中斷及異常-2

8.8中斷優(yōu)先級管理器8259APIC

一、引言二、8259A的引腳、編程結(jié)構(gòu)和工作過程三、8259A的編程1.設(shè)置中斷屏蔽字2.發(fā)中斷結(jié)束命令EOI四、8259A在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用一、引言中斷申請管理接口INT中斷申請接口1網(wǎng)絡(luò)接口2硬盤接口3軟盤接口4打印機(jī)8088CPUINTRIF1.向CPU的引腳INTR發(fā)中斷申請信號當(dāng)有多個外設(shè)同時發(fā)出中斷請求時，能按照一定的優(yōu)先級順序，向CPU發(fā)出中斷申請，使CPU能優(yōu)先響應(yīng)優(yōu)先級最高的外部設(shè)備的中斷申請。2.送中斷類型號在CPU中斷響應(yīng)周期，針對不同外設(shè)的中斷請求，向CPU傳送不同的中斷類型號，使CPU執(zhí)行相應(yīng)的中斷子程。中斷申請管理接口的主要功能:在IBMPC機(jī)由8259A可編程中斷控制器(PIC)來完成。二、8259A的引腳、編程結(jié)構(gòu)和工作過程1.

8259A的引腳

2.

8259A的編程結(jié)構(gòu)

3.

8259A的工作過程1.

8259A的引腳

雙列直插式芯片，28個引腳

方波鍵盤保留串口2

硬盤軟盤打印機(jī)IOW18.2HzA0CS8259A總線A0數(shù)據(jù)線

IORRDWR片選譯碼IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7A5~A9D0~D7D0~D7VccSP/ENCAS0CAS1CAS2GND+5V20~3FH用于多片8259A級連情況INTAINT

INTA

INTR串口1

定時器2．8259A的編程結(jié)構(gòu)SP/ENCAS0CAS1CAS2IORIOW總線D0~D7數(shù)據(jù)線D0~D7INTAINTRA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINT×

××

1×I3I4ICW1芯片控制

ICW2中斷類型號

ICW3主從片連接關(guān)系

ICW4方式控制0111A010010100OCW1中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級設(shè)置、發(fā)EOI

01

OCW3特殊屏蔽,查詢方式設(shè)置處理部分控制部分00000000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器PR優(yōu)先級裁決器VCCGND100A0IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7IRR中斷申請寄存器00000000

2.8259A的編程4個初始化命令寄存器ICW1、ICW2ICW3、ICW43個操作命令寄存器OCW1（IMR）OCW2、OCW3當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器ISR中斷申請寄存器IRR

8259A內(nèi)部有9個可讀寫的寄存器8259A的編程結(jié)構(gòu)×

×

×1L×

I3I4ICW1

芯片控制

000ICW2

中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系000

ICW4

方式控制處理部分控制部分00000000ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器00000000

中斷屏蔽寄存器IMROCW2

10010100

00

01

OCW3OCW18259A中斷控制器初始化命令字(ICW1-ICW4)決定8259A的工作方式通常是在計算機(jī)系統(tǒng)啟動時在初始程序設(shè)置，一旦設(shè)定，一般在系統(tǒng)工作過程不再改變。操作命令字(OCW1,OCW2,OCW3)在應(yīng)用程序中設(shè)定，動態(tài)地控制CPU處理中斷的過程ISR和IRR存放當(dāng)前8259A的狀態(tài)

通過讀取ISR和IRR的內(nèi)容，可了解當(dāng)前8259A工作情況分兩步:

(1)處理外設(shè)中斷申請，決定是否向CPU發(fā)中斷申請信號。(2)若發(fā)中斷申請信號，且CPU響應(yīng)，則在CPU中斷響應(yīng)周期送出中斷類型號。3.8259A的工作過程中斷屏蔽寄存器IMR決定IRR中的中斷申請是否進(jìn)入優(yōu)先級裁決器PR。IMR對應(yīng)位為0，允許中斷申請進(jìn)入優(yōu)先級裁決器， 為1，不允許進(jìn)入，中斷申請被IMR屏蔽。中斷申請寄存器IRR鎖存外部的中斷申請。若IR0~IR7引腳上有中斷申請，則將IRR相應(yīng)位置1當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器ISR記錄CPU正在響應(yīng)的中斷。

ISR中的某位為1，表示CPU正在響應(yīng)此級中斷，

ISR中的某位為0，表示CPU沒有或已響應(yīng)完此級中斷，優(yōu)先級裁決器PR據(jù)新進(jìn)入的中斷申請和ISR的內(nèi)容,

決定是否發(fā)中斷申請信號。

如果進(jìn)入的中斷申請比ISR中記錄的中斷優(yōu)先級高，則通過8259A的INT引腳向CPU發(fā)出中斷請求信號；如果進(jìn)入的中斷申請不比ISR中記錄的中斷優(yōu)先級高，同級或低級，則不向CPU發(fā)中斷請求信號。(1)處理外設(shè)中斷申請，決定是否向CPU發(fā)中斷申請信號①

中斷申請寄存器IRR鎖存外部的中斷申請。若IR0~IR7引腳上有中斷申請，則將IRR相應(yīng)位置1IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1芯片控制

ICW2中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系

ICW4方式控制00000000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設(shè)置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器00000000

10010100INTR11②中斷屏蔽寄存器IMR決定IRR中的中斷申請是否進(jìn)入優(yōu)先級裁決器PR。IMR對應(yīng)位為

0，允許中斷申請進(jìn)入優(yōu)先級裁決器，為1，不允許進(jìn)入，中斷申請被IMR屏蔽。IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1芯片控制

ICW2中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系

ICW4方式控制00000000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設(shè)置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器00000000

10010100INTR11③

當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器ISR記錄CPU正在響應(yīng)的中斷。ISR中的某位為1，表示CPU正在響應(yīng)此級中斷，即正在執(zhí)行此中斷源的中斷子程；ISR中的某位為0，表示CPU沒有或已響應(yīng)完此級中斷，即不在執(zhí)行此中斷源的中斷子程IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1芯片控制

ICW2中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系

ICW4方式控制001

00000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設(shè)置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器00000000

10010100INTR11④優(yōu)先級裁決器PR據(jù)新進(jìn)入的中斷申請和ISR的內(nèi)容,決定是否發(fā)中斷申請信號。

如果進(jìn)入的中斷申請比ISR中記錄的中斷優(yōu)先級高，則通過8259A的INT引腳向CPU發(fā)出中斷請求信號；如果進(jìn)入的中斷申請不比ISR中記錄的中斷優(yōu)先級高，同級或低級，則不向CPU發(fā)中斷請求信號。IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1芯片控制

ICW2中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系

ICW4方式控制001

00000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設(shè)置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器00000000

10010100INTR11(2)若發(fā)中斷申請信號，且CPU響應(yīng)，則在CPU中斷響應(yīng)周期送出中斷類型號

CPU接收到INTR上的中斷申請信號后：如果IF標(biāo)志為0，則CPU不響應(yīng)此中斷申請信號,

即中斷申請被IF屏蔽。如果IF標(biāo)志為1,則處理完當(dāng)前的指令后,進(jìn)入中斷響應(yīng)周期通過INTA引腳發(fā)出兩個負(fù)脈沖信號，從數(shù)據(jù)總線上獲取中斷類型號，進(jìn)入中斷響應(yīng)的過程。向量類型

INTACLKAD7~AD0T1T2T3T4第一個中斷響應(yīng)周期T1T2T3T4第二個中斷響應(yīng)周期

8088CPU中斷響應(yīng)周期時序①將ISR中相應(yīng)位置1，表示CPU響應(yīng)此級中斷，執(zhí)行此中斷源的中斷子程。8259A在接收到第一個INTA中斷響應(yīng)信號后：001

00000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器10000001

ICW1芯片控制

ICW2中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系

ICW4方式控制OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設(shè)置10010100IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RDWR

INTAINTD0~D7INTR01②把IRR中對應(yīng)的位清0，清除IRR中鎖存的中斷申請信號。①通過數(shù)據(jù)線，將被響應(yīng)申請的中斷類型號送給CPU。類型號由ICW2提供，在初始化8259A時已設(shè)定好。8259A在接收到第二個INTA中斷響應(yīng)信號后：001

00000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器10000001

ICW1

芯片控制

ICW2中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系

ICW4方式控制OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設(shè)置10010100IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RDWR

INTAINTD0~D7INTR01②CPU獲得中斷類型號后，進(jìn)入CPU響應(yīng)中斷的過程,執(zhí)行中斷子程，處理中斷源申請的功能。①取中斷類型號N②當(dāng)前PSW的內(nèi)容入棧③清IF、TF標(biāo)志為0④當(dāng)前CS的內(nèi)容入棧⑤當(dāng)前IP的內(nèi)容入棧⑥取內(nèi)存單元(0:N×4)字內(nèi)容送IP取中斷子程⑦取內(nèi)存單元(0:N×4+2)字內(nèi)容送CS入口地址此時CS:IP指向中斷程序的入口，開始執(zhí)行中斷程序。保存現(xiàn)場CPU響應(yīng)中斷過程：執(zhí)行完中斷子程中最后一條指令I(lǐng)RET后，返回被中斷處，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。三、8259A的編程1.8259A的編程2.8259A的編程方法

(1)設(shè)置中斷屏蔽字(2)發(fā)中斷結(jié)束命令EOI4個初始化命令寄存器ICW1、ICW2ICW3、ICW43個操作命令寄存器OCW1（IMR）OCW2、OCW3當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器ISR中斷申請寄存器IRR

8259A內(nèi)部有9個可讀寫的寄存器1.8259A的編程

1

I3I4ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系

ICW4

方式控制處理部分控制部分00000000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器00000000

中斷屏蔽寄存器IMROCW2

10010100

00

01

OCW3OCW18259A中斷控制器8259A有兩個I/O端口地址A0=0偶地址端口A0=1奇地址端口

對9個寄存器的讀寫均通過這兩個端口實現(xiàn)寫入數(shù)據(jù)的特征位寫入的先后順序區(qū)分是對哪個寄存器進(jìn)行操作根據(jù)

1

I3I4ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系

ICW4

方式控制處理部分控制部分00000000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器00000000

中斷屏蔽寄存器OCW2

10010100

00

01

OCW3OCW18259A中斷控制器D0~D7A0CSRDWR80111A0100A0(1)通過中斷屏蔽寄存器IMR的讀寫，設(shè)置中斷屏蔽字(2)通過OCW2操作命令寄存器，發(fā)中斷結(jié)束EOI命令2.8259A的編程方法8259A有多種工作方式，這些工作方式均可編程選擇，使用相當(dāng)靈活。通過往寄地址端口寫入IMR內(nèi)容實現(xiàn)對應(yīng)位為0，允許該級中斷申請進(jìn)入對應(yīng)位為1，禁止該級中斷申請進(jìn)入(1)設(shè)置中斷屏蔽字IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1芯片控制

ICW2中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系

ICW4方式控制00000000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設(shè)置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器10000001

10010100INTR新增允許IR2的中斷申請INAL,21H;讀入原IMR的內(nèi)容ANDAL,11111011B;D2=0,允許IR2的中斷申請OUT21H,AL;寫入IMR禁止IR4的中斷申請INAL,21H;讀入原IMR的內(nèi)容ORAL,00010000B;D4=1,禁止IR4的中斷申請OUT21H,AL;寫入IMR例已知IBMPC/XT系統(tǒng)中8259A的奇地址端口地址為21H設(shè)置完成后的結(jié)果:IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1

芯片控制

ICW2中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系

ICW4方式控制00000000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設(shè)置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器10000001

10010000INTR(2)發(fā)中斷結(jié)束命令EOI由8259A的工作過程可知:ISR中的內(nèi)容是優(yōu)先級裁決器進(jìn)行裁決的重要依據(jù)CPU響應(yīng)某級中斷后，8259A自動將ISR的對應(yīng)位置1，如果CPU已執(zhí)行完中斷子程，而ISR中的對應(yīng)位仍為1,8259A的優(yōu)先級裁決器仍會據(jù)ISR的內(nèi)容做裁決，從而會屏蔽同級或低級的中斷申請。在中斷響應(yīng)后，對ISR中相應(yīng)位的清0很重要，它是8259A認(rèn)為中斷結(jié)束的標(biāo)志。IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RD

INTAWRINTD0~D7

ICW1

芯片控制

ICW2中斷類型號

ICW3

主從片關(guān)系

ICW4方式控制101

00000

ISR當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2

優(yōu)先級、發(fā)EOI

OCW3特殊屏蔽設(shè)置PR優(yōu)先級裁決器IRR中斷申請寄存器10000001

10010100INTR一、初始化8259A時，設(shè)置8259A工作方式為自動清0方式，則在CPU響應(yīng)中斷后，硬件自動將ISR的對應(yīng)位清0。清ISR內(nèi)容的方法有兩種：二、初始化8259A時，設(shè)置8259A工作方式為非自動清0方式，需在中斷子程中，通過軟件方式清0。方法是：通過往OCW2寫入20H實現(xiàn)，即由偶地址端口寫入：

EOI00100000特征位，表示對OCW2操作20H編程在中斷子程IRET返回前，發(fā)中斷結(jié)束命令EOI例

已知IBMPC系統(tǒng)中,8259A的偶地址端口地址為20H;

BIOS初始化8259A時，設(shè)置8259A工作方式為非自動清0方式。intsubPROC、、、、、、、、、

MOVAL,20H;將中斷結(jié)束命令字20H送AL

OUT20H,AL;寫入OCW2中

IRET;中斷返回intsubENDP四、8259A在IBMPC/XT系統(tǒng)中的應(yīng)用1．8259A與系統(tǒng)的連線。2．BIOS初始化程序?qū)?259A的設(shè)置。1．與系統(tǒng)的連線+5V

CLKRESETREADYMN/MXVCCRDQS0QS1LOCKTESTHIGHNMIGNDGND地址鎖存器8282(兩片)STB

數(shù)據(jù)收發(fā)器OE8286T

MRDC8288MWTC總線IORC控制器IOWCINTA8259A及有關(guān)電路DT/RDENALE地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線PC總線A15~A8S6~S3/A19~A16AD7~AD08088CPUS