實(shí)驗(yàn)報(bào)告四中斷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

1、 信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告成 績(jī)：指導(dǎo)老師(簽名)：課程名稱：微機(jī)原理與接口技術(shù) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：中斷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2016.11.24 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 一、實(shí) 驗(yàn) 目 的 1. 掌握 8259 中斷控制器的工作原理。2. 掌握系統(tǒng)總線上中斷請(qǐng)求的應(yīng)用編程方法。二、實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 備 PC 微機(jī)一臺(tái)、TD-PITD+實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。3、 實(shí) 驗(yàn) 原 理1. 中斷控制器 8259 簡(jiǎn)介中斷控制器 8259 是 Intel 公司專(zhuān)為控制優(yōu)先級(jí)中斷而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的芯片。它將中斷源優(yōu)先級(jí)排隊(duì)、辨別中斷源以及提供中斷矢量的電路集于一片中，因此無(wú)需附加任何電路，只需對(duì)8259 進(jìn)行編程，就可以管理 8 級(jí)中

2、斷，并選擇優(yōu)先模式和中斷請(qǐng)求方式，即中斷結(jié)構(gòu)可以由用戶編程來(lái)設(shè)定。同時(shí)，在不需增加其他電路的情況下，通過(guò)多片 8259 的級(jí)連，能構(gòu)成多達(dá)64 級(jí)的矢量中斷系統(tǒng)。它的管理功能包括：1）記錄各級(jí)中斷源請(qǐng)求，2）判別優(yōu)先級(jí)，確定是否響應(yīng)和響應(yīng)哪一級(jí)中斷，3）響應(yīng)中斷時(shí)，向 CPU 傳送中斷類(lèi)型號(hào)。8259 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳如圖 4-1 所示。8259 的命令共有 7 個(gè)，一類(lèi)是初始化命令字，另一類(lèi)是操作命令。8259 的編程就是根據(jù)應(yīng)用需要將初始化命令字 ICW1-ICW4 和操作命令字 OCW1- OCW3 分別寫(xiě)入初始化命令寄存器組和操作命令寄存器組。ICW1-ICW4 各命令字格式如圖 4-

3、2 所示，OCW1-OCW3各命令字格式如圖 4-3 所示，其中 OCW1 用于設(shè)置中斷屏蔽操作字，OCW2 用于設(shè)置優(yōu)先級(jí)循環(huán)方式和中斷結(jié)束方式的操作命令字，OCW3 用于設(shè)置和撤銷(xiāo)特殊屏蔽方式、設(shè)置中斷查詢方式以及設(shè)置對(duì) 8259 內(nèi)部寄存器的讀出命令。28259 寄存器及命令的控制訪問(wèn)在硬件系統(tǒng)中，8259 僅占用兩個(gè)外設(shè)接口地址，在片選有效的情況下，利用 A0 來(lái)尋址不同的寄存器和命令字。對(duì)寄存器和命令的訪問(wèn)控制如表 4-1 所示。圖 4-1 8259內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖0001LTIMADISNGLIC4D0D6D7D5D4D3D2D1D0=0：不需要ICW4D0=1：需要ICW4D1=

4、0：多片級(jí)聯(lián)D1=1：?jiǎn)纹褂肈3=0：邊沿觸發(fā)8086/8088用不使征位特?zé)o效圖 4-2 (a) ICW1格式 圖 4-2 (b) ICW2格式圖 4-2 (c) ICW3格式圖 4-2 (d) ICW4格式0RSLEOI00L2L1L0D4D5D6D7D2D1D3D0A0編碼對(duì)應(yīng)IR的低優(yōu)先權(quán)OCW20：不查詢1：允許查詢0ESMMSMM01PRRRISX0：無(wú)效10：可讀IRR11：可讀ISR0X：無(wú)效10：復(fù)位特殊屏蔽11：設(shè)置特殊屏蔽001011101100000111110010一般EOI特殊EOI循環(huán)優(yōu)先權(quán)的一般EOI在自動(dòng)EOI下置循環(huán)優(yōu)先權(quán)循環(huán)優(yōu)先權(quán)的特殊EOI命令設(shè)置優(yōu)先

5、權(quán)無(wú)效在自動(dòng)EOI下復(fù)位循環(huán)優(yōu)先權(quán)中斷結(jié)束命令自動(dòng)循環(huán)特殊循環(huán)0D0D4D3D5D6D7D2D1A0OCW3 圖 4-3 OCW 命令字格式表4-1 8259 寄存器及命令的訪問(wèn)控制 A0D4D3讀信號(hào)寫(xiě)信號(hào)片選操作0 0 1 0 讀出 ISR,IRR 的內(nèi)容 1 0 1 0 讀出 IMR 的內(nèi)容 0 0 0 1 0 0 寫(xiě)入 OCW2 0 0 1 1 0 0 寫(xiě)入 OCW3 0 1 ×1 0 0 寫(xiě)入 ICW1 1 × ×1 0 0 寫(xiě)入 OCW1，ICW2，ICW3，ICW4 3PC微機(jī)系統(tǒng)中的8259在 80x86 系列 PC 微機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)中包含了兩片

6、8259 中斷控制器，通過(guò)級(jí)連可以管理 15 級(jí)硬件中斷，但其中部分中斷號(hào)已經(jīng)被系統(tǒng)硬件占用，具體使用情況如表 4-2 示。兩片 8259 的端口地址為：主片 8259 使用 20H 和 21H 兩個(gè)端口；從片使用 A0H 和 A1H 兩個(gè)端口。系統(tǒng)初始化兩片 8259 的中斷請(qǐng)求信號(hào)均采用上升沿觸發(fā)，采用全嵌套方式，優(yōu)先級(jí)的排列次序?yàn)?0 級(jí)最高，依次為 1 級(jí)、8 級(jí)15 級(jí)，然后是 3 級(jí)7 級(jí)。 在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上系統(tǒng)總線單元的 INTR1 和 INTR2 兩個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的是兩路中斷請(qǐng)求線。在 Tdpit 集成操作環(huán)境中，INTR1 對(duì)應(yīng)的是 PC 機(jī)內(nèi)部主片 8259 中斷的 IRQ7，IN

7、TR2 對(duì)應(yīng)的是 IRQ6。PC 機(jī)內(nèi)部 8259 已經(jīng)在 PC 啟動(dòng)時(shí)初始化好，在使用時(shí)主要是將其中斷屏蔽位打開(kāi)，修改中斷向量，程序結(jié)束時(shí)還原中斷向量。 表4-2 PC 微機(jī)系統(tǒng)中的硬件中斷 中斷號(hào)功能中斷向量號(hào)中斷向量地址主 8259 IRQ0 日時(shí)鐘/計(jì)數(shù)器 008H 0020H0023H 主 8259 IRQ1 鍵盤(pán) 09H 0024H0027H 主 8259 IRQ2 接從片 8259 0AH 0028H002BH 主 8259 IRQ3 串行口 2 0BH 002CH002FH 主 8259 IRQ4 串行口 1 0CH 0030H0033H 主 8259 IRQ5 并行口 2 0

8、DH 0034H0037H 主 8259 IRQ6 軟盤(pán) 0EH 0038H003BH 主 8259 IRQ7 并行口 1 0FH 003CH003FH 從 8259 IRQ8 實(shí)時(shí)鐘 70H 01C0H01C3H 從 8259 IRQ9 保留 71H 01C4H01C7H 從 8259 IRQ10保留 72H 01C8H01CBH 從 8259 IRQ11保留 73H 01CCH01CFH 從 8259 IRQ12保留 74H 01D0H01D3H 從 8259 IRQ13協(xié)處理器中斷 75H 01D4H01D7H 從 8259 IRQ14硬盤(pán)控制器 76H 01D8H01DBH 從 825

9、9 IRQ15保留 77H 01DCH01DFH 四、實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容 與 步 驟 1. 單中斷應(yīng)用實(shí)驗(yàn)在前面已經(jīng)介紹了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上系統(tǒng)總線單元的INTR1中斷請(qǐng)求信號(hào)已經(jīng)是對(duì)應(yīng)到PC機(jī)內(nèi)部主片 8259 的 IRQ7。INTR1 產(chǎn)生一個(gè)上升沿的中斷請(qǐng)求，PC 機(jī)內(nèi)部相應(yīng)的 IRQ7 中斷處理就會(huì)得到響應(yīng)。所以，使用 INTR1 中斷請(qǐng)求信號(hào)，就相當(dāng)在使用 PC 機(jī)內(nèi)部 IRQ7 中斷。本實(shí)驗(yàn)要求使用總線上 INTR1（IRQ7）中斷請(qǐng)求線完成一次單中斷應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。用單次脈沖上升沿模擬中斷源，中斷處理程序完成在屏幕上的顯示字符“7”。參考程序流程如圖 4-4所示。實(shí)驗(yàn)步驟如下。 (a)主程序 (b

10、)中斷處理程序圖 4-4 8259 單中斷應(yīng)用實(shí)驗(yàn)參考程序流程圖(1) 實(shí)驗(yàn)接線圖如圖 4-5 所示，按圖接線。圖 4-5 (a) 8259 單中斷實(shí)驗(yàn)參考接線圖圖 4-5 (b) 8259單中斷實(shí)驗(yàn)實(shí)物接線圖(2) 運(yùn)行 Tdpit 集成操作軟件，進(jìn)入編輯調(diào)試集成環(huán)境。 (3) 根據(jù)程序設(shè)計(jì)使用語(yǔ)言不同，在“語(yǔ)言設(shè)置”菜單項(xiàng)中設(shè)置所使用的語(yǔ)言。如圖 4-6所示。該項(xiàng)一經(jīng)設(shè)置，會(huì)再下次啟動(dòng)后仍保持不變。 圖 4-6 設(shè)置語(yǔ)言環(huán)境 (4) 開(kāi)始新建文件進(jìn)行編程。點(diǎn)擊“文件”菜單項(xiàng)中的“新建”，可以新建一個(gè)空白文檔。默認(rèn)名為 Td-pit1。如圖 4-7 所示。 圖 4-7 新建空白文檔 (5)

11、編寫(xiě)程序，如圖 4-8 所示，并保存，此時(shí)軟件會(huì)提示輸入新的文件名，輸入文件名后點(diǎn)擊保存。圖 4-8 8259單中斷實(shí)驗(yàn)程序編輯界面(6) 點(diǎn)擊 ，編譯文件，若程序編譯無(wú)誤，然后再點(diǎn)擊，連接程序。編譯連接成功會(huì)在輸出信息欄顯示輸出信息，如圖 4-9 所示。圖 4-9 編譯連接輸出信息(7) 編譯連接成功后可以點(diǎn)擊，運(yùn)行程序，查看運(yùn)行結(jié)果。五、實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 及 分 析：(1) 編譯連接成功后，使用運(yùn)行命令運(yùn)行程序，重復(fù)按單次脈沖開(kāi)關(guān) KK1，查看結(jié)果。圖4-10 結(jié)果顯示窗口分析：重復(fù)按單次脈沖開(kāi)關(guān) KK1，顯示屏?xí)@示字符“7”，說(shuō)明響應(yīng)了中斷。(2) 編譯連接成功后，在程序編輯界面點(diǎn)擊，調(diào)

12、試程序，進(jìn)入調(diào)試界面，進(jìn)行程序的調(diào)試，如圖4-11所示。圖4-11 調(diào)試界面第 8 頁(yè) 共 10 頁(yè)分析：通過(guò)設(shè)置斷點(diǎn)并運(yùn)行，查看對(duì)應(yīng)寄存器情況。六、實(shí) 驗(yàn) 總 結(jié)：通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，我初步了解了存儲(chǔ)器擴(kuò)展的方法和存儲(chǔ)器的讀/寫(xiě)，以及學(xué)會(huì)了如何檢查硬件連線是否出錯(cuò)。初步掌握 CPU 對(duì) 32 位和 8 位存儲(chǔ)器的訪問(wèn)方法。同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配套操作軟件的使用也更加熟練。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)加深了對(duì)理論編程的知識(shí)的理解，鞏固了我的理論知識(shí)。附 錄：;T8259-1.asm;8259單中斷應(yīng)用實(shí)驗(yàn);查看端口資源分配情況，記錄實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)I/O端口始地址INTR_IVADD EQU 003CH ;INTR對(duì)應(yīng)的中斷矢量地

13、址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?)STACK1 ENDSDATA SEGMENT MES DB 'Press any key to exit!',0AH,0DH,0AH,0DH,'$'CS_BAK DW ? ;保存INTR原中斷處理程序入口段地址的變量IP_BAK DW ? ;保存INTR原中斷處理程序入口偏移地址的變量IM_BAK DB ? ;保存INTR原中斷屏蔽字的變量DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV

14、 DX,OFFSET MES ;顯示退出提示 MOV AH,09H INT 21H CLI MOV AX,0000H ;替換INTR的中斷矢量 MOV ES,AX MOV DI,INTR_IVADD MOV AX,ES:DI MOV IP_BAK,AX ;保存INTR原中斷處理程序入口偏移地址 MOV AX,OFFSET MYISR MOV ES:DI,AX ;設(shè)置當(dāng)前中斷處理程序入口偏移地址 ADD DI,2 MOV AX,ES:DI MOV CS_BAK,AX ;保存INTR原中斷處理程序入口段地址 MOV AX,SEG MYISR MOV ES:DI,AX ;設(shè)置當(dāng)前中斷處理程序入口段地

15、址 IN AL,21H MOV IM_BAK,AL ;保存INTR原中斷屏蔽字 AND AL,7FH OUT 21H,AL STI WAIT1: MOV AH,1 ;判斷是否有按鍵按下 INT 16H JZ WAIT1 ;無(wú)按鍵則跳回繼續(xù)等待，有則退出 QUIT: CLI MOV AX,0000H ;恢復(fù)INTR原中斷矢量 MOV ES,AX MOV DI,INTR_IVADD MOV AX,IP_BAK ;恢復(fù)INTR原中斷處理程序入口偏移地址 MOV ES:DI,AX ADD DI,2 MOV AX,CS_BAK ;恢復(fù)INTR原中斷處理程序入口段地址 MOV ES:DI,AX MOV AL,I