微機(jī)原理課件-原版第6章

第6章輸入輸出技術(shù)

6.3中斷方式6.4直接存貯器存取6.2程序控制方式6.1輸入輸出的基本方法

6.1輸入輸出的基本方法6.1.1輸入輸出接口的概念及基本結(jié)構(gòu)⑴為什么需要I/O接口（電路）？微機(jī)的外部設(shè)備多種多樣工作原理、驅(qū)動(dòng)方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差別很大它們不能與CPU直接相連必須經(jīng)過(guò)中間電路再與系統(tǒng)相連，那么這部分電路被稱為I/O接口電路1.接口電路I/O接口是位于系統(tǒng)與外設(shè)間、用來(lái)協(xié)助完成數(shù)據(jù)傳送和控制任務(wù)的邏輯電路。

PC機(jī)系統(tǒng)板的可編程接口芯片、I/O總線槽的電路板（適配器）都是接口電路CPU接口電路

I/O設(shè)備⑵什么是I/O接口（電路）？2.接口電路分類⑴按接口電路的通用性⑵按數(shù)據(jù)傳送格式⑶按接口是否可編程⑷按時(shí)序控制方式

專用接口通用接口

并行接口串行接口

可編程接口不可編程接口

同步接口異步接口

3.接口的基本功能⑴對(duì)輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖和鎖存輸出接口有鎖存輸入接口有緩沖⑵對(duì)信號(hào)的形式和數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行變換微機(jī)直接處理：數(shù)字量、開關(guān)量、脈沖量⑶對(duì)I/O端口進(jìn)行尋址⑷與CPU和I/O設(shè)備進(jìn)行聯(lián)絡(luò)⑸中斷管理/DMA控制功能4.接口電路的基本結(jié)構(gòu)控制總線CB地址總線ABI/O接口電路數(shù)據(jù)控制狀態(tài)數(shù)據(jù)總線DBCPU外設(shè)控制寄存器狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)寄存器6.1.2外設(shè)接口的編址方式接口電路占用的I/O端口有兩種編址方式

I/O端口單獨(dú)編址I/O地址空間獨(dú)立于存儲(chǔ)地址空間如8086/8088I/O端口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址它們共享一個(gè)地址空間如M68001.I/O端口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址優(yōu)點(diǎn)：不需要專門的I/O指令I(lǐng)/O數(shù)據(jù)存取與存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存取一樣靈活缺點(diǎn)：I/O端口要占去部分存儲(chǔ)器地址空間程序不易閱讀（不易分清訪存和訪問(wèn)外設(shè)）內(nèi)存部分I/O部分存儲(chǔ)空間0FFFFF2.I/O端口單獨(dú)編址優(yōu)點(diǎn)：

I/O端口的地址空間獨(dú)立控制和地址譯碼電路相對(duì)簡(jiǎn)單專門的I/O指令使程序清晰易讀缺點(diǎn)：I/O指令沒(méi)有存儲(chǔ)器指令豐富內(nèi)存空間I/O空間FFFFF0FFFF080x86采用I/O端口獨(dú)立編址復(fù)習(xí)：8088/8086的輸入輸出指令輸入指令I(lǐng)NAL,8位地址/DX ;字節(jié)輸入INAX,8位地址/DX ;字輸入輸出指令OUT8位地址/DX，AL ;字節(jié)輸出OUT8位地址/DX，AX ;字輸出程序控制方式中斷控制方式直接存儲(chǔ)器存取控制方式通道方式外圍處理方式6.1.3輸入輸出的基本方法

I/O設(shè)備有輸入/輸出要求時(shí)，主動(dòng)向CPU發(fā)出請(qǐng)求。⑴

8086/8088CPU的中斷

CPU執(zhí)行完每一條指令后，都會(huì)去查詢外部是否有請(qǐng)求，若有，就暫?，F(xiàn)行的程序，轉(zhuǎn)去完成傳送數(shù)據(jù)的任務(wù)。⑵

優(yōu)點(diǎn)：

CPU避免了把大量時(shí)間耗費(fèi)在查詢狀態(tài)信號(hào)的操作上，使其工作效率得以大大地提高。⑶

缺點(diǎn)：很難實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中每一個(gè)外設(shè)都工作在最佳工作狀態(tài)。CPU需要干預(yù)，故不能滿足高速磁盤控制器或高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

是指一旦某個(gè)外設(shè)請(qǐng)求CPU為它服務(wù)時(shí)，CPU應(yīng)該以最快的速度響應(yīng)其請(qǐng)求。信息的傳送是依靠CPU執(zhí)行中斷服務(wù)程序來(lái)完成的，每次I/O操作都需要幾十甚至幾百微秒1.中斷方式⑴概念數(shù)據(jù)在I/O接口與存儲(chǔ)器之間傳送時(shí)，不經(jīng)CPU的干預(yù)，而是在專用硬件電路的控制下直接傳送，這種方法稱為直接存儲(chǔ)器存取(DirectMemoryAccess，縮寫為DMA)。⑵優(yōu)點(diǎn)：用DMA方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，在存儲(chǔ)器和外部設(shè)備之間，直接開辟高速的數(shù)據(jù)傳送通路。數(shù)據(jù)傳送過(guò)程不要CPU介入，只用一個(gè)總線周期，就能完成存儲(chǔ)器和外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。因此，數(shù)據(jù)傳送速度僅受存儲(chǔ)器的存取速度和外部設(shè)備傳輸特性的限制。2.DMA方式⑶缺點(diǎn)：DMAC取代CPU控制了系統(tǒng)總線,故當(dāng)DMAC控制總線時(shí)，CPU不能讀取指令；若系統(tǒng)使用的是動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，則在DMA操作期間，存儲(chǔ)器的刷新將會(huì)停止。當(dāng)DMAC占用總線時(shí)，CPU不能去檢測(cè)和響應(yīng)其他設(shè)備的中斷請(qǐng)求。增加硬件的投資，提高系統(tǒng)的成本。DMA方式傳送的額外開銷源：

A>總線訪問(wèn)時(shí)間

B>對(duì)DMAC的初始化

專門處理輸入/輸出的協(xié)處理器。協(xié)處理器的概念即是一個(gè)智能控制器，可以取出和執(zhí)行指令，并且除了控制數(shù)據(jù)傳送外，還可以執(zhí)行和邏輯運(yùn)算、轉(zhuǎn)移、搜索和轉(zhuǎn)換。(2)處理I/O操作時(shí)的方式

CPU在存儲(chǔ)器中建立一個(gè)信息塊，將所需要的操作和有關(guān)參數(shù)按照規(guī)定列入，然后通知協(xié)處理器來(lái)讀取。協(xié)處理器讀得操作控制信息后，能自動(dòng)完成全部的I/O操作。3.外圍處理機(jī)方式1.無(wú)條件傳送方式在CPU與慢速變化的設(shè)備交換數(shù)據(jù)時(shí)，可以認(rèn)為它們總是處于“就緒”狀態(tài)，隨時(shí)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，這就是

無(wú)條件傳送，或稱立即傳送、同步傳送；適合于簡(jiǎn)單設(shè)備，如LED數(shù)碼管、按鍵/按紐等；其接口和操作均十分簡(jiǎn)單；這種傳送有前提：外設(shè)必須隨時(shí)處于就緒狀態(tài)。6.2程序控制方式⑴無(wú)條件傳送：輸入示例MOVDX,160HINAL,DX三態(tài)緩沖器IOROEI/O裝置地址譯碼器CSD7～D0A15～A1A00160H⑵無(wú)條件傳送：輸出示例A15A0～A14-IOWCS0160HD7～D0地址譯碼器數(shù)據(jù)鎖存器輸出設(shè)備MOVDX,160HMOVAL,[BX]OUTDX,AL2.查詢傳送方式CPU先了解（查詢）外設(shè)的工作狀態(tài)，在外設(shè)就緒（可以交換信息的情況下）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入或輸出；對(duì)多個(gè)外設(shè)的情況，則CPU按一定順序依次查詢（輪詢），先查詢的外設(shè)將優(yōu)先進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；查詢傳送的特點(diǎn)是：工作可靠，適用面寬，但傳送效率低⑴查詢傳送的兩個(gè)環(huán)節(jié)查詢環(huán)節(jié)尋址狀態(tài)口讀取狀態(tài)寄存器的標(biāo)志位若不就緒就繼續(xù)查詢，直至就緒傳送環(huán)節(jié)尋址數(shù)據(jù)口是輸入，通過(guò)輸入指令從數(shù)據(jù)口讀入數(shù)據(jù)是輸出，通過(guò)輸出指令向數(shù)據(jù)口輸出數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)就緒？數(shù)據(jù)交換YN傳送流程⑵查詢輸入/輸出程序示例

MOV

DX,2000h ;DX指向狀態(tài)端口

st:INAL,DX

;讀狀態(tài)端口

TESTAL,01H ;測(cè)試標(biāo)志位D0 JZst;D0＝0，未就緒，繼續(xù)查詢

INCDX;D0＝1，就緒，DX指向數(shù)據(jù)端口

INAL,DX

;從數(shù)據(jù)端口輸入數(shù)據(jù)

(OUTDX,AL ;將數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)端口)3.舉例

假設(shè)有一輸入設(shè)備，其數(shù)據(jù)端口的地址為220H，狀態(tài)端口的地址為223H，當(dāng)其D4位為1時(shí)表明輸入數(shù)據(jù)備好。請(qǐng)編寫采用查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的程序段，要求從該設(shè)備讀取50個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)并輸入到起始地址為04000H開始的內(nèi)存單元中。MOVAX,0400HMOVDS,AXMOVSI,0MOVCX,50L:MOVDX,223HL1:INAL,DXTESTAL,10HJZL1MOVDX,220HINAL,DXMOV[SI],ALINCSILOOPL6.3中斷的基本原理

6.3.1中斷系統(tǒng)及中斷基本概念1.中斷基本概念⑴中斷：是微處理器程序運(yùn)行的一種方式。指在CPU正常運(yùn)行時(shí)，由于內(nèi)部事件、外部事件或由程序預(yù)先安排的事件所引起的CPU暫時(shí)停止正在運(yùn)行的程序，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行請(qǐng)求CPU服務(wù)的內(nèi)部/外部事件或預(yù)先安排事件的服務(wù)程序，待服務(wù)程序處理完畢后，又返回去繼續(xù)執(zhí)行被暫停的程序，此過(guò)程稱為中斷。正在運(yùn)行的程序中斷請(qǐng)求響應(yīng)返回中斷服務(wù)子程序斷點(diǎn)⑵

中斷源

發(fā)出中斷請(qǐng)求的外部設(shè)備或引起中斷的內(nèi)部原因稱為

中斷源。中斷源的種類如圖所示。⑶禁止中斷與中斷屏蔽禁止中斷：允許通過(guò)指令CLI復(fù)位，以達(dá)到禁止CPU

的INTR中斷，稱為禁止中斷。中斷屏蔽：將中斷源對(duì)應(yīng)的中斷屏蔽觸發(fā)器置1，則該中斷源的中斷請(qǐng)求被屏蔽，稱為中斷屏蔽。⑷中斷嵌套當(dāng)CPU正在處理某種類型的中斷時(shí)，又有級(jí)別更高的新的中斷源申請(qǐng)中斷，這時(shí)CPU就會(huì)暫停當(dāng)前的中斷服務(wù)程序，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行新的中斷處理，這種中斷的處理方式就叫中斷嵌套。

當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，找出哪一個(gè)中斷源發(fā)出的中斷

請(qǐng)求，即中斷識(shí)別。①目的：要形成響應(yīng)該中斷源的中斷服務(wù)程序的入口地址，以便CPU將此置入CS:IP，實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。②獲取入口地址的方法：

向量中斷：由中斷向量來(lái)指示中斷服務(wù)程序的入口地址。例如：對(duì)可屏蔽中斷是在CPU響應(yīng)中斷后，由中斷控制器通過(guò)DB返回到CPU的中斷號(hào)來(lái)確定中斷源。

查詢中斷：采用軟件或硬件查詢技術(shù)來(lái)確定中斷源。⑸中斷識(shí)別2.中斷系統(tǒng)的功能中斷系統(tǒng)是指實(shí)現(xiàn)中斷功能的軟硬件的統(tǒng)稱。1.正確識(shí)別：中斷請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)中斷響應(yīng)，中斷處理及中斷返回。2.實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)：3.實(shí)現(xiàn)中斷嵌套：當(dāng)正在中斷服務(wù)時(shí)有新的高級(jí)中斷請(qǐng)求則暫停此中斷轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一個(gè)中斷，即中斷嵌套中斷

最基本的功能3.中斷處理過(guò)程⑴中斷請(qǐng)求；⑵中斷判優(yōu)；⑶中斷響應(yīng)；⑷中斷處理；⑸中斷返回。具體過(guò)程如圖所示中斷源提出中斷請(qǐng)求判優(yōu)邏輯進(jìn)行優(yōu)先排隊(duì)CPU執(zhí)行當(dāng)前指令，并在執(zhí)行完后請(qǐng)求信號(hào)有效？保護(hù)程序斷點(diǎn)（CS:IP）CPU取下一條指令否

找出中斷源，形成中斷服務(wù)程序的入口地址，并轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序。A中斷請(qǐng)求中斷判優(yōu)中斷響應(yīng)中斷服務(wù)程序的入口地址裝入CS:IPCPU允許中斷？是CPU關(guān)閉中斷（CLI）是否CPU判斷是否有請(qǐng)求判斷是否開中斷A執(zhí)行中斷服務(wù)程序返回原程序斷點(diǎn)處CPU開放中斷（STI）恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)中斷處理中斷返回如果要實(shí)現(xiàn)中斷嵌套，該如何修改？加STI加CLI解決方案6.3.28086的中斷結(jié)構(gòu)1.8086的中斷類型

8086可以處理256種不同的中斷，共分為兩大類：

外部中斷：由外部硬件請(qǐng)求產(chǎn)生的中斷，故又稱為硬件中斷。

內(nèi)部中斷：由指令的執(zhí)行或軟件對(duì)FLAG的某個(gè)標(biāo)志位的設(shè)置產(chǎn)生的中斷，即軟件中斷。8086的中斷源類型：INT3INT1除數(shù)為0…非屏蔽中斷請(qǐng)求中斷控制器8259AINTn指令中斷邏輯NMIINTR軟件中斷硬件中斷1）中斷類型號(hào)：為每個(gè)中斷源指定的一個(gè)8位的編號(hào)，以識(shí)別不同的中斷源，則此編號(hào)稱為中斷類型號(hào)。2）中斷向量：每個(gè)中斷服務(wù)程序的入口地址，稱為中斷向量。3）中斷向量表：把系統(tǒng)中所有的中斷向量集中起來(lái)，根據(jù)中斷類型號(hào)從小到大的順序存放到存儲(chǔ)器的某一個(gè)區(qū)域內(nèi)，這個(gè)存放中斷向量的存儲(chǔ)區(qū)稱為中斷向量表。

8086CPU以存儲(chǔ)器的前l(fā)024個(gè)單元作為中斷向量表。中斷類型號(hào)和中斷向量所在的位置關(guān)系如圖所示。2.8086的中斷識(shí)別方式—向量中斷6.3.3中斷控制器8259A

Intel8259A是一種可編程的中斷控制器，有如下功能：可管理8個(gè)中斷源電路的中斷，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)先級(jí)管理；具有8級(jí)中斷優(yōu)先控制，通過(guò)級(jí)連可以擴(kuò)展至64級(jí)優(yōu)先權(quán)控制；對(duì)中斷源有屏蔽或允許申請(qǐng)中斷的操作；CPU響應(yīng)中斷時(shí)，能自動(dòng)提供中斷類型碼。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)其主要組成部分：數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯級(jí)連緩沖器控制邏輯電路中斷請(qǐng)求寄存器IRR中斷屏蔽寄存器IMR中斷服務(wù)寄存器ISR

優(yōu)先級(jí)比較器1.8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口，8位雙向，三態(tài)CPU通過(guò)它實(shí)現(xiàn)對(duì)8259A的讀/寫操作。用以實(shí)現(xiàn)8259A芯片之間的級(jí)連，使得中斷源可以由8級(jí)擴(kuò)展至64級(jí)。對(duì)芯片內(nèi)部各部件的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制。其8位分別保存8個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，當(dāng)相應(yīng)的中斷請(qǐng)求輸入引腳有中斷請(qǐng)求時(shí)，該寄存器的相應(yīng)位置1。對(duì)應(yīng)位用以對(duì)8個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行屏蔽控制。當(dāng)CPU正在處理某個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求時(shí)，ISR寄存器中的相應(yīng)位置1用以比較正在處理的中斷和正在請(qǐng)求的中斷源的優(yōu)先級(jí)別，以決定是否產(chǎn)生中斷嵌套。2.8259的外部引腳⑴與CPU相連的引腳D7~D0：數(shù)據(jù)線，雙向、三態(tài)。直接與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連。A0：奇/偶地址選擇信號(hào)，輸入。

A0＝0：ICW1、OCW2、OCW3A0＝1：ICW2～I(xiàn)CW4、OCW1CS：片選信號(hào)，輸入、低電平有效。WR：寫控制信號(hào)，輸入、低電平有效。一般與系統(tǒng)控制總線的IOW相連。RD：讀控制信號(hào)，輸入、低電平有效。一般與系統(tǒng)控制總線的IOR相連INT：中斷請(qǐng)求信號(hào)，輸出、高電平有效INTA：中斷響應(yīng)信號(hào)，輸入、低電平有效⑵與外設(shè)相連的引腳IR7~IR0：中斷請(qǐng)求信號(hào)，輸入，有效電平可由程序設(shè)定。⑶其它引腳CAS2-CAS0：級(jí)連信號(hào)。為主片時(shí)，為輸出；為從片時(shí)，為輸入。與SP/EN信號(hào)配合，實(shí)現(xiàn)芯片的級(jí)連，這三個(gè)引腳信號(hào)000～111的不同組合，恰好對(duì)應(yīng)于8個(gè)從片號(hào)。SP/EN：從片開啟/緩沖信號(hào)。在非緩沖方式下，為輸入，若8259A作從片使用，則SP=0；主片則SP=1；在緩沖方式下，為輸出，EN用作8259A外部數(shù)據(jù)總線緩沖器的啟動(dòng)信號(hào)。

緩沖方式----數(shù)據(jù)連接方式

緩沖方式8259A的數(shù)據(jù)線需加緩沖器予以驅(qū)動(dòng)8259A把SP/EN引腳作為輸出端，輸出允許信號(hào)，用以鎖存或開啟緩沖器非緩沖方式SP/EN引腳為輸入端若8259A級(jí)連，由其確定是主片或從片退出3.8259A的工作過(guò)程①中斷源8259A，使IRR相應(yīng)位置“1”；②

IRRPR，PRCPU的INTR；③若CPU處于開中斷，則完成當(dāng)前指令后8259A；其中：8259收到第一個(gè)INTA時(shí)，a>使ISR相應(yīng)位置“1”；

b>使IRR相應(yīng)位清“0”；

8259收到第二個(gè)INTA時(shí)DB④若8259工作在自動(dòng)結(jié)束方式AEOI，則8259清除ISR相應(yīng)位，否則到全結(jié)束，發(fā)出EOI命令，才使ISR清“0”。經(jīng)IR0～I(xiàn)R7請(qǐng)求經(jīng)IMR允許置位經(jīng)判優(yōu)，將最高INT兩個(gè)INTA中斷類型號(hào)⑴初始化命令字

ICW1

－－芯片控制字，格式如圖所示作用：對(duì)8259復(fù)位。包括：對(duì)中斷請(qǐng)求信號(hào)邊沿檢測(cè)電路復(fù)位，使信號(hào)低時(shí)產(chǎn)生中斷；清除IMR；設(shè)置全嵌套方式。4.8259A可編程命令由引腳A0=0和ICW1內(nèi)的D4=1確定

設(shè)置中斷類型號(hào)，格式如圖所示。ICW2由引腳A0=1確定

主/從片初始字（單片時(shí)不用此字），格式分別如圖所示。ICW3主片8259A，由引腳A0=1確定從片8259A，由引腳A0=1確定

中斷方式字。主要用于決定8259工作于8080還是8086，以及是否要EOI命令。格式如圖所示ICW4結(jié)束方式嵌套方式由引腳A0=1和ICW1內(nèi)的D0=1確定只在緩沖方式下有效，即和D3有關(guān)包括：自動(dòng)結(jié)束方式非自動(dòng)結(jié)束方式：一般中斷結(jié)束方式特殊中斷結(jié)束方式一般中斷結(jié)束方式

該方式通過(guò)軟件方法發(fā)一個(gè)中斷結(jié)束命令，使當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器中級(jí)別最高的置l位清0。這種方式只能應(yīng)用于全嵌套方式下，不能用于循環(huán)優(yōu)先級(jí)方式。當(dāng)CPU使用輸出指令向8259A發(fā)送一般的EOI

時(shí)，8259把ISR中的最高優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)位清0。因?yàn)樵谌短追绞街?，最高的ISR位對(duì)應(yīng)于當(dāng)前正在處理。

特殊的中斷結(jié)束方式該方式也是通過(guò)軟件方法發(fā)一個(gè)中斷結(jié)束命令，同時(shí)用軟件方法給出結(jié)束中斷的中斷源的序號(hào)，使該級(jí)的中斷服務(wù)寄存器的對(duì)應(yīng)位清0。該方式可應(yīng)用在任何情況下。

自動(dòng)結(jié)束方式中斷服務(wù)寄存器的相應(yīng)位清零由硬件自動(dòng)完成。當(dāng)某一級(jí)中斷被CPU響應(yīng)后，CPU發(fā)出的第一個(gè)INTA中斷應(yīng)答信號(hào)，就使ISR的對(duì)應(yīng)位置1。當(dāng)?shù)诙€(gè)INTA負(fù)脈沖結(jié)束時(shí)，自動(dòng)將ISR的對(duì)應(yīng)位清0。此只適用于有單片8259A工作的系統(tǒng)，并且各中斷不發(fā)生嵌套的情況。

結(jié)束中斷處理方式

普通全嵌套方式這是8259A默認(rèn)的優(yōu)先權(quán)設(shè)置方式，在全嵌套方式下，

8259A所管理的8級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)是固定不變的，其中IR0的中斷優(yōu)先級(jí)最高，IR7的中斷優(yōu)先級(jí)最低。特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式與全嵌套方式所不同的是，當(dāng)CPU處理某一級(jí)中斷時(shí)，若有同級(jí)中斷請(qǐng)求，則CPU也會(huì)作出響應(yīng)，從而形成了對(duì)同一級(jí)中斷的特殊嵌套。此方式通常應(yīng)用在有8259A級(jí)連的系統(tǒng)中，對(duì)主8259A編程時(shí)，通常使它工作在特殊全嵌套方式下。這樣，一方面，CPU對(duì)于優(yōu)先級(jí)別較高的從片的中斷請(qǐng)求是允許的；另一方面，CPU對(duì)于來(lái)自同一從片的優(yōu)先級(jí)別較高（但對(duì)于主片來(lái)講，優(yōu)先級(jí)別是相同的）的中斷請(qǐng)求也是允許并能夠響應(yīng)的。

嵌套方式ICWi寫入的流程如圖⑵初始化命令字（ICWi）寫入的流程寫ICW1寫ICW2寫ICW3初始化完寫ICW4級(jí)聯(lián)？要ICW4NYYN寫在偶地址寫在奇地址

在初始化后，可在任意時(shí)刻寫入8259A。

OCW1－－屏蔽操作命令字，格式如圖所示。⑶

8259的操作命令字由引腳A0=1確定

中斷結(jié)束和優(yōu)先級(jí)循環(huán)控制字，用來(lái)設(shè)置非自動(dòng)中斷結(jié)束和優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式的操作命令字。格式如圖所示。OCW2由引腳A0=0及D4D3=00確定00優(yōu)先級(jí)

優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)方式在實(shí)際應(yīng)用中，若要求中斷源有相同的優(yōu)先級(jí)，可設(shè)置為該方式。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，8級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)默認(rèn)為IR0~IR7，是從高到低。優(yōu)先級(jí)特殊循環(huán)方式該方式與自動(dòng)循環(huán)方式不同的是，初始化的優(yōu)先級(jí)是由程序控制的，而不是默認(rèn)的IR0~IR7。

優(yōu)先級(jí)

狀態(tài)操作字，其格式如圖所示

OCW3由引腳A0=0及D4D3=01確定01查詢?cè)O(shè)置屏蔽方式設(shè)置

查詢?cè)O(shè)置

普通屏蔽方式

8259A的每個(gè)中斷請(qǐng)求輸入，都要受到屏蔽寄存器中對(duì)應(yīng)位的控制。若對(duì)應(yīng)位為“1”，則中斷請(qǐng)求無(wú)法送至CPU。屏蔽是通過(guò)對(duì)屏蔽寄存器IMR的編程，即寫操作命令字

OCW1來(lái)設(shè)置和改變的。特殊屏蔽方式：原因：能動(dòng)態(tài)地改變系統(tǒng)中的中斷優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)，即在中斷處理的一部分，禁止低級(jí)中斷；而在中斷處理的另一部分，又能夠允許低級(jí)中斷，于是引入了對(duì)特殊屏蔽方式。設(shè)置該方式后，通過(guò)OCW1對(duì)IMR中的某一位置位時(shí)，同時(shí)也會(huì)使ISR中的其它位復(fù)位，這樣一方面屏蔽了正在處理的同級(jí)中斷，另一方面也開放了其它優(yōu)先級(jí)別低的中斷請(qǐng)求。特殊屏蔽是在中斷處理程序中使用的，對(duì)外界來(lái)講，只有同級(jí)中斷被屏蔽，即允許其它任何級(jí)別的中斷請(qǐng)求。例：將單片8259A接入8088系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)其端口地址為

0FFF0H和0FFF1H。

其連接如圖所示。5.8259A的初始化編程舉例初始化包含的內(nèi)容：①8259A的初始化②完成中斷向量表的設(shè)置（1）初始化MOV DX，0FFF0H MOV AL，13H OUT DX，AL MOV DX，0FFF1H MOV AL，0F8H OUT DX，AL MOV AL，03H OUT DX，AL 8259A口地址，A0=0初始化字“00010011”送ICW1單片，邊沿觸發(fā)，需要ICW48259A口地址，A0=1初始化字“11111000”送ICW2設(shè)置起始中斷類型號(hào)(IR0)為F8H初始化字“00000011”送ICW48086/8088模式，AEOI，非緩沖，一般全嵌套方式⑵設(shè)置中斷向量

用戶自行設(shè)計(jì)的中斷，當(dāng)初始化完成后，需要人為設(shè)置中斷向量表，以使設(shè)計(jì)的中斷向量與相應(yīng)的中斷處理程序建立連接。假設(shè)8個(gè)中斷源所對(duì)應(yīng)的中斷號(hào)從F8H開始，對(duì)應(yīng)的中斷處理程序在內(nèi)存中存放的地址標(biāo)號(hào)為PROG0(IR0)、PROG1(IR1)、…、PROG7(IR7)程序段見下一頁(yè)MOV AX，0 ；設(shè)置IR0對(duì)應(yīng)的中斷向量表MOV DS，AX ；段地址設(shè)定在內(nèi)存的最前端MOV SI，3E0H ；IR0的中斷號(hào)(F8H)對(duì)應(yīng)的內(nèi)存地址“4*F8”MOV AX，OFFSETPROG0

；取得IR0中斷處理程序的偏移地址MOV [SI]，AX ；偏移地址寫入中斷號(hào)對(duì)應(yīng)的“4*F8”地址處MOV AX，SEGPROG0

；取得IR0中斷處理程序的段地址MOV [SI+2]，AX

；段地址寫入中斷號(hào)對(duì)應(yīng)的“4*F8+2”地址處設(shè)置中斷向量程序段6.4DMA控制器程序控制和中斷方式下： 外設(shè)CPU存儲(chǔ)器直接存儲(chǔ)器存取DMA：不經(jīng)CPU，不用指令

外設(shè)→存儲(chǔ)器（DMA寫）外設(shè)←存儲(chǔ)器（DMA讀）擴(kuò)展：外設(shè)?外設(shè)1.引入原因2.DMA概念數(shù)據(jù)在I/O接口與存儲(chǔ)器之間傳送時(shí)，不經(jīng)CPU的干預(yù)，而是在專用硬件電路的控制下直接傳送，這種方法稱為直接存儲(chǔ)器存取(DirectMemoryAccess，縮寫為DMA)。為實(shí)現(xiàn)這種工作方式而設(shè)計(jì)的專用接口電路，稱為

DMA控制器(DMAC)3.原理

CPU出讓系統(tǒng)總線（輸出高阻），由DMA控制器（DMAC）接管系統(tǒng)總線，管理數(shù)據(jù)的傳輸。6.4.1DMA傳送的工作過(guò)程（1）當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好時(shí)，向DMAC發(fā)出DMA傳送請(qǐng)求信號(hào)

(DRQ)。(2)DMAC收到請(qǐng)求后，向CPU發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)HOLD，申請(qǐng)占用總線。(3)CPU在完成當(dāng)前總線周期后會(huì)立即對(duì)HOLD信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)。(4)DMAC收到HLDA信號(hào)后，向外設(shè)發(fā)出DMA響應(yīng)信號(hào)

DACK(5)DMAC送出地址信號(hào)和相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)外設(shè)與內(nèi)存或內(nèi)存與內(nèi)存之間的直接數(shù)據(jù)傳送。6.4.1DMA傳送的工作過(guò)程（2）(6)DMAC自動(dòng)修改地址和字節(jié)計(jì)數(shù)器，并據(jù)此判斷是否需要重復(fù)送操作。(7)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳送完后，DMAC就撤消發(fā)往CPU的HOLD信號(hào)。CPU檢測(cè)到HOLD失效后，緊接著撤消HLDA信號(hào)，并在下一時(shí)鐘周期重新開始控制總線，并繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。

傳送方式的比較無(wú)條件傳送：慢速外設(shè)需與CPU保持同步；查詢傳送：簡(jiǎn)單實(shí)用，效率較低；中斷傳送：外設(shè)主動(dòng)，可與CPU并行工作，但每次傳送需要大量額外時(shí)間開銷；DMA傳送：DMAC控制，外設(shè)直接和存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，適合大量、快速數(shù)據(jù)傳送。6.4.2DMA控制器8237A

1.8237的主要功能在一個(gè)片子中有4個(gè)獨(dú)立的DMA通道。每個(gè)通道的DMA請(qǐng)求都可以分別允許和禁止。每個(gè)通道的DMA請(qǐng)求有不同的優(yōu)先權(quán)。優(yōu)先權(quán)可以是固定的，也可以是循環(huán)的。每個(gè)通道一次傳送的最大長(zhǎng)度可達(dá)64KB?？梢杂眉?jí)連的方法擴(kuò)展通道數(shù)。2.8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由以下三個(gè)基本部分組成：

控制邏輯單元、緩沖器組、內(nèi)部寄存器控制邏輯單元緩沖器組存放DMA操作時(shí)將要傳送的字節(jié)（16）存放DMA操作時(shí)將要訪問(wèn)的存儲(chǔ)器地址（16）

在存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳送方式下，其保存從源存儲(chǔ)單元讀出的數(shù)據(jù)，再由它寫到目的存儲(chǔ)單元⑴與CPU相連的引腳A3~A0：低8位地址線的低4位，雙向、三態(tài)當(dāng)CPU控制總線時(shí)，輸入，表示8237A內(nèi)部寄存器的地址信號(hào)；當(dāng)DMA操作時(shí)，輸出，表示存儲(chǔ)器的地址。A7~A4：低8位地址線的高4位，三態(tài)、輸出僅用在進(jìn)行DMA操作時(shí)，提供訪問(wèn)存儲(chǔ)器低字節(jié)的高4位地址。D7~D0：數(shù)據(jù)線，雙向、三態(tài)。當(dāng)CPU控制總線時(shí)，表示CPU訪問(wèn)8237A寄存器的數(shù)據(jù)通道；當(dāng)DMA操作時(shí)，表示訪問(wèn)存儲(chǔ)器的高8位地址A15~A8。IOR：I/O讀信號(hào)，雙向、三態(tài)、低電平有效當(dāng)CPU控制總線時(shí)，輸入，CPU利用它讀出8237A

內(nèi)部寄存器；當(dāng)DMA操作時(shí)，輸出，與MEMW配合實(shí)現(xiàn)DMA寫操作。

MEMW,MEMR,IOW,CS,HREQ,HLDA3.8237A的外部引腳⑵與外設(shè)相連的引腳DREQ3~DREQ0：DMA請(qǐng)求信號(hào)，輸入、有效電平可由工作方式命令字確定。DACK3~DACK0：DMA響應(yīng)信號(hào)，輸出、有效電平可由工作方式命令字確定。一般利用該信號(hào)選中某端口，實(shí)現(xiàn)I/O存儲(chǔ)器的傳送。⑶其它引腳

CLK：時(shí)鐘信號(hào)，輸入。

RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入、高電平有效

READY：準(zhǔn)備好信號(hào)，輸入、高電平有效

AEN：地址允許信號(hào)，輸出、高電平有效。

DMA操作時(shí)，AEN=1；

CPU控制總線時(shí)，AEN=0。

ADSTB：地址選通信號(hào)，輸出、高電平有效

EOP：過(guò)程結(jié)束信號(hào)，雙向、低電平有效。為輸出時(shí)，在DMA傳送期間，當(dāng)字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)器減至0時(shí)，使其變?yōu)榈碗娖?，表示DMA傳送結(jié)束；為輸入時(shí)，當(dāng)EOP端輸入一個(gè)低電平時(shí)，強(qiáng)迫DMA操作停止，并使內(nèi)部寄存器復(fù)位。VCC、GND：電源和接地引腳。⑴方式字格式如圖所示。DMA傳輸類型傳送方式4.8237A可編程寄存器

DMA讀傳送把存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀出傳送至外設(shè)。操作時(shí)從存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)，寫入外設(shè)。

DMA寫傳送把外設(shè)輸入的數(shù)據(jù)寫至存儲(chǔ)器中。操作時(shí)從外設(shè)輸入數(shù)據(jù)，寫入存儲(chǔ)器。

DAM校驗(yàn)傳送這種方式實(shí)際不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，只是完成某種校驗(yàn)過(guò)程。此時(shí)，它也具有系統(tǒng)總線的控制權(quán)，并且都響應(yīng)外部設(shè)備的DMA請(qǐng)求，只是不產(chǎn)生存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備的控制信號(hào)，這就阻止了數(shù)據(jù)的傳送。但I(xiàn)/O設(shè)備可以使用DACK響應(yīng)信號(hào)，在I/O設(shè)備內(nèi)部對(duì)一個(gè)指定的數(shù)據(jù)塊的每一個(gè)字節(jié)進(jìn)行存取，以便校驗(yàn)。DMA傳輸類型

傳送方式（1）單字節(jié)傳送方式每響應(yīng)一次DMA申請(qǐng)，只傳輸一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。過(guò)程如下：

①

每傳送一個(gè)字節(jié)后，當(dāng)前地址寄存器的數(shù)加1(或減1)，當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器的值減1，然后8237A釋放系統(tǒng)總線，總線控制權(quán)交給CPU。

②

8237A釋放控制權(quán)后，馬上對(duì)DREQ進(jìn)行測(cè)試。若DREQ有效，再次發(fā)總線請(qǐng)求信號(hào)，進(jìn)入下一字節(jié)的傳送。如此循環(huán)下去，直至計(jì)數(shù)值為0，結(jié)束DMA傳送。

傳送方式（2）塊傳送方式

8237A每響應(yīng)一次DMA請(qǐng)求，按照當(dāng)前字節(jié)計(jì)數(shù)器的設(shè)定值完成字節(jié)傳送的個(gè)數(shù)，直到計(jì)數(shù)器由0減到

0FFFFH為止，這時(shí)結(jié)束DMA傳送，DMAC讓出總線控制權(quán)。級(jí)連傳送方式級(jí)連傳送方式實(shí)際上是擴(kuò)充通道數(shù)，若干片8237A

構(gòu)成主從式DMA系統(tǒng)。

傳送方式（3）請(qǐng)求傳送方式與塊傳送方式相同，按照字節(jié)計(jì)數(shù)器的設(shè)定值進(jìn)行傳送，只是在這種傳送方式下，要求DREQ在整個(gè)傳送期間一直保持有效，每傳送一個(gè)字節(jié)對(duì)DREQ進(jìn)行測(cè)試。如果檢測(cè)到DREQ端變?yōu)闊o(wú)效電平，暫停傳送．讓出總線控制權(quán)，但仍對(duì)DREQ端進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)DREQ恢復(fù)有效電平，又重新申請(qǐng)CPU讓出總線，CPU讓出總線后，就在原來(lái)基礎(chǔ)上繼續(xù)傳送。當(dāng)計(jì)數(shù)值變?yōu)?，或出外界輸入EOP有效信號(hào)時(shí)，將結(jié)束DMA的傳送。

是在初始化時(shí)寫入8位命令寄存器，4個(gè)通道共用，各位定義如圖所示。⑵

命令字?jǐn)U展寫信號(hào)選擇位。D5=1，為擴(kuò)展寫信號(hào)時(shí)序，它使IOW或

MEMW的負(fù)脈沖加寬，提前一個(gè)時(shí)鐘周期有效。D5=0，為滯后寫時(shí)序，IOW或MEMW

比IOR或MEMR滯后一個(gè)時(shí)鐘周期有效DMA請(qǐng)求可以由I/O設(shè)備產(chǎn)生DREQ信號(hào)，也可以由軟件產(chǎn)生。請(qǐng)求寄存器就是用于由軟件來(lái)產(chǎn)生的DMA請(qǐng)求。存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳送，一般利用軟件產(chǎn)生DMA請(qǐng)求。軟件請(qǐng)求是不可屏蔽的，其格式如圖所示。⑶請(qǐng)求字記錄各通道的DMA請(qǐng)求是否被允許，如圖所示。⑷

屏蔽字單通道屏蔽字格式，寫入地址為0AH綜合屏蔽字格式，寫入地址為0FH格式如圖