n09第5章 數字量輸入輸出 22

1、并行并行輸入輸出接口輸入輸出接口 82558255一、一、 并行輸入并行輸入/輸出概念輸出概念并行通信。把二進制數的n個數位用相同數量(n)的線路同時進行傳輸。8，16，32二、并行接口二、并行接口實現并行通信電路，通常采用并行I/O接口芯片。8255A專用并行接口芯片，可為專用并行接口芯片，可為X86系列系列CPU與外部設備之與外部設備之間提供并行輸入間提供并行輸入/輸出的通道。輸出的通道?？删幊炭梢酝ㄟ^軟件來設置芯片的工作方式。用可編程可以通過軟件來設置芯片的工作方式。用8255A連連接外部設備時，通常不用再附加外部電路。接外部設備時，通常不用再附加外部電路。三、可編程輸入三、可編程輸入/

2、輸出接口芯片輸出接口芯片82558255A的方框圖（一）（一） 8255A的引腳與結構的引腳與結構D7-01.數據端口數據端口A、B、C 端口端口A A對應對應1 1個個8 8位數據位數據輸入鎖存輸入鎖存/ /緩沖器緩沖器，8 8位位輸出鎖存輸出鎖存/ /緩沖器緩沖器 端口端口B B對應對應1 1個個8 8位數據位數據輸入緩沖器輸入緩沖器，1 1個個8 8位位輸出鎖存輸出鎖存/ /緩沖器緩沖器 端口端口C C對應對應1 1個個8 8位數據位數據輸入緩沖器輸入緩沖器，1 1個個8 8位位輸出鎖存輸出鎖存/ /緩沖器緩沖器。 2. A組控制和組控制和B組控制電路組控制電路具有控制寄存器具有控制寄存

3、器，控制，控制8255工作方式工作方式 A組控制電路控制端口A和端口C的高4位的工作方式和讀寫操作。 B組控制電路控制端口B和端口C的低4位的工作方式和讀寫操作。（一）（一） 8255A的結構的結構3.數據總線緩沖器三態(tài)雙向數據總線緩沖器三態(tài)雙向8位位功能：通過它與系統數據總線相連。 4.讀寫控制邏輯電路讀寫控制邏輯電路 功能：管理數據傳輸過程。5. 控制信號控制信號片選信號片選信號CS：由系統地址線譯碼產生，啟動：由系統地址線譯碼產生，啟動CPU與與8255A之之間的通信。間的通信。讀讀RD、寫、寫WR信號：控制信號：控制CPU與與8255A之間的數據流向。之間的數據流向。復位信號復位信號R

4、ESET ：清控制寄存器，設置：清控制寄存器，設置A、B、C三個端口為三個端口為輸入方式且鎖存器清零。輸入方式且鎖存器清零。6. 端口尋址端口尋址三個輸入三個輸入/輸出數據端口和一個控制字寄存器，共四個端口。輸出數據端口和一個控制字寄存器，共四個端口。端口選擇信號：端口選擇信號：A0，A1經譯碼，四個地址分別對應于經譯碼，四個地址分別對應于A、B、C三個數據端口和一個控制端口。三個數據端口和一個控制端口。表表6-4表表6-4 8255A端口選擇表端口選擇表 (二二) 8255A的控制字及工作方式的控制字及工作方式8255在使用前，需要寫入控制字，設定在使用前，需要寫入控制字，設定ABC三個數據

5、端口三個數據端口的工作方式。的工作方式。三種基本工作方式三種基本工作方式方式0基本的輸入或輸出方式：無需聯絡信號，直接進行IO操作。方式1選通的輸入或輸出方式：需要聯絡信號的協調，才能傳輸數據。方式2雙向傳輸方式，即可輸入也可輸出。端口A工作于方式0，1，2端口B工作于方式0，1端口C工作于方式0A口和B口工作于方式1，2時，C口某些數據線用來傳遞狀態(tài)和控制信息。2. 工作方式控制字工作方式控制字8255工作方式由內部控制寄存器（A1A011）來確定。3. C口置位復位控制字通過向控制寄存器寫位控制字，可以單獨設置C口某1位的狀態(tài)是1或0。例：設8255A控制端口的地址為0FBH 從PC7輸出

6、一個正脈沖分析：1）寫控制字使PC7復位 2）寫控制字使PC7置位 3）延時 4）寫控制字使PC7復位0EH0FH MOV AL，0EH OUT 0FBH，AL MOV AL，0FH OUT 0FBH，AL MOV CX，100HXUL： NOP LOOP XUL MOV AL，0EH OUT 0FBH，AL思考題：從思考題：從PC7輸出一個連續(xù)的方波信號，輸出一個連續(xù)的方波信號，如何編程？如何編程？三三 、方式方式0 基本輸入輸出方式，適用于無需應答信號的簡單I/O設備，I/O設備處于準備好狀態(tài)，CPU隨時從端口寫入或讀取數據。 方式0可工作在查詢方式，方式0的應答信號線由用戶自行定義，只能

7、查詢不能中斷，通常取C口的某些位作為A、B口的控制和狀態(tài)信息。8255A口B口輸出設備輸入設備PC1PC7PC6PC0選通準備好準備好清除輸出：先輸入輸出：先輸入PC7查詢設備狀態(tài)，若準備好，從查詢設備狀態(tài)，若準備好，從A口輸出口輸出數據，用數據，用PC1發(fā)選通信號，使輸出設備接收數據。發(fā)選通信號，使輸出設備接收數據。輸入：先輸入輸入：先輸入PC6查詢設備狀態(tài)，若準備好，從查詢設備狀態(tài)，若準備好，從B口輸入口輸入數據，用數據，用PC0發(fā)清除信號，以便輸入后續(xù)數據。發(fā)清除信號，以便輸入后續(xù)數據。四、四、 方式方式11. 與方式與方式0的比較的比較和方式和方式0相比，相比，A、B仍作為數據輸入仍作

8、為數據輸入/輸出口，但規(guī)定端輸出口，但規(guī)定端口口C的某些位作為狀態(tài)和控制信息，不能由用戶改變。的某些位作為狀態(tài)和控制信息，不能由用戶改變。2. 方式1輸入A口工作方式1，借用PC5PC3做控制線；B口工作方式1，借用PC2PC0做控制線；PC4 PA7-0PB0-7PC2STB選通信號。由外部輸入，低電平有效。STB有效時，將外部輸入的數據鎖存到所選端口的輸入鎖存器中。對A組來說，指定端口C的PC4用來接收向端口A輸入的STB信號；對B組來說，指定端口C的PC2用來接收向端口B輸入的STB信號。IBF輸入緩沖存儲器滿信號。向外部輸出，高電平有效。IBF有效時，表示由輸入設備輸入的數據已占用該端

9、口的輸入鎖存器，（1）它由它由STB信號前沿置信號前沿置1。待CPU執(zhí)行IN指令時，RD有效，將輸入數據讀入CPU，RD后沿把后沿把IBF清清“0”，表示輸入緩沖存儲器已空，外部設備可繼續(xù)輸入后續(xù)數據。INTR中斷請求信號，高電平有效。這是8255A的一個輸出信號，可作為向CPU的中斷請求信號。當當INTE(中斷允許中斷允許)1且且(1)IBF1時，時，(2)STB的后沿使的后沿使INTR被置為高，被置為高，可輸入中斷控制器8259A作為中斷請求信號。CPU響應中斷，在中斷服務程序中讀走數據時，(3)RD信號的信號的下降沿使下降沿使INTR清零。清零。(4) RD后沿把后沿把IBF清清0。方式

10、方式1輸入時序輸入時序INTEA: 端口A的中斷允許信號，可由用戶通過對PC4的按位置位/復位來控制。PC4=1，允許中斷。PC4=0，禁止中斷。INTEB: 端口B的中斷允許信號，可由用戶通過對PC2的按位置位/復位來控制。PC2=1，允許中斷。PC2=0，禁止中斷。3. 方式1輸出OBF輸出緩沖器滿信號。向外部輸出，低電平有效。OBF有效時，表示CPU已將數據寫入該端口正等待輸出。當CPU執(zhí)行OUT指令，WR有效時，表示將數據鎖存到數據輸出緩沖器，由WR的上升沿將OBF置為0，通知外設將數據取走。由ACK的有效信號使其恢復為高。ACK 外部應答信號。由外部輸入，低電平有效。ACK有效，表示

11、外部設備已收到由8255A輸出的八位數據，它實際上是對OBF信號的回答信號。INTR中斷請求信號。向CPU輸出，高電平有效。當輸出裝置已經接收了CPU輸出的數據后，它用來作為向CPU提出新的中斷請求。要求CPU繼續(xù)輸出數據。當OBF1和INTE=1時，ACK后沿(變?yōu)楦唠娖剑蛊銲NTR置1（產生中斷請求）。若CPU響應中斷，向該端口寫數據，WR信號使 INTR復位0。方式方式1輸出時序輸出時序INTR（2）WR后沿使OBF0有效，表示數據寫入，輸出緩沖器滿（3）ACK變0，表示外設讀走數據，使OBF1（4）ACK后沿，使其INTR置1，產生中斷請求（1）CPU響應中斷，向端口寫數據，WR后

12、沿使INTR復位0INTEA: 端口A的中斷允許信號，可由用戶通過對PC6的按位置位/復位來控制。PC6=1，允許中斷。PC6=0，禁止中斷。INTEB: 端口B的中斷允許信號，可由用戶通過對PC2的按位置位/復位來控制。PC2=1，允許中斷。PC2=0，禁止中斷。3、方式、方式2雙向雙向IO方式方式1）方式）方式2只能用于只能用于A口口2）一個）一個8位的雙向總線端口，一個位的雙向總線端口，一個5位的控制端口位的控制端口3）輸入、輸出是鎖存的）輸入、輸出是鎖存的4） 5位的控制端口（位的控制端口（C口）用做口）用做A口的控制和狀態(tài)信息口的控制和狀態(tài)信息各控制信號意義如下：INTR：中斷請求信

13、號，PC3OBF：輸出緩沖器滿，PC7ACK：數據已輸出回答信號，PC6STB：外設發(fā)給8255A的選通信號，PC4IBF：輸入緩沖器滿，PC5例題：計算機通過8255實現與打印機連接， 8255的A、B、C口地址為80H、81H、82H，用A口作為數據端口，B口作為狀態(tài)端口，對應狀態(tài)位是D11，表示BUSY。編程實現：采用查詢式方式，將內存地址1000H開始的100個字節(jié)（字符），輸出到打印機。其中8255的控制字為8AH，應首先將控制字輸出到接口對應地址中。1 0 0 0 1 0 1 0MOV BX，1000HMOV CX，100MOV AL，8AHOUT 83H，ALLPT：IN AL，

14、81H ； 讀入狀態(tài)字讀入狀態(tài)字 TEST AL，02H ；測試狀態(tài)位是否為；測試狀態(tài)位是否為1，不為，不為1轉轉 JNZLPT ； MOV AL，BXINCBX OUT 80H ， AL ；已準備好，輸出一個字節(jié)數據；已準備好，輸出一個字節(jié)數據LOOP LPTPC/XT機中的8255A8255A的端口地址：的端口地址：60H、61H、62H、63HA口、口、B口、口、C口均工作在方式口均工作在方式0上電自檢：上電自檢： A口輸出當前檢測部件的標志信號，以逐個檢測有關部件是否正口輸出當前檢測部件的標志信號，以逐個檢測有關部件是否正常工作。常工作。B口輸出，口輸出，C口輸入。口輸入。正常工作：正

15、常工作： A口輸入，讀鍵盤掃描碼口輸入，讀鍵盤掃描碼 B口輸出系統內部的控制信號，控制系統板內部電路動作，如定時口輸出系統內部的控制信號，控制系統板內部電路動作，如定時器、揚聲器、鍵盤等（例如器、揚聲器、鍵盤等（例如PB70，允許鍵盤工作；，允許鍵盤工作；PB21，允許揚，允許揚聲器發(fā)聲；聲器發(fā)聲；PB01，允許定時器，允許定時器8253的計數器的計數器2工作。）工作。） C口輸入，讀取系統內部的狀態(tài)信號，如系統配置開關口輸入，讀取系統內部的狀態(tài)信號，如系統配置開關DIP的狀態(tài)的狀態(tài)（分別表示主板上（分別表示主板上RAM的容量、顯卡的類型、軟盤驅動器的個數等）的容量、顯卡的類型、軟盤驅動器的個

16、數等）、揚聲器狀態(tài)等、揚聲器狀態(tài)等計算機中斷系統計算機中斷系統 中斷是計算機中一個重要且實用的技術。 采用中斷技術主要為解決兩個問題: 1.在輸入輸出過程中,解決快速的CPU與慢速的外設之間速度不匹配的問題，實現CPU與外設備并行工作,提高CPU的利用率。 2.確保CPU在運行過程中具有實時響應和處理隨機事件的能力。 第一節(jié)第一節(jié) 中斷概念中斷概念一一. 中斷的基本概念中斷的基本概念什么是中斷什么是中斷當當CPU在正常執(zhí)行程序的過在正常執(zhí)行程序的過程中，出現了異常情況和特程中，出現了異常情況和特殊請求時（硬件產生請求），殊請求時（硬件產生請求），CPU暫時中止當前暫時中止當前程序的執(zhí)程序的執(zhí)行

17、，轉去對這些事件進行處行，轉去對這些事件進行處理（執(zhí)行另外一段程序，理（執(zhí)行另外一段程序，中中斷服務子程序斷服務子程序），），該事件處該事件處理完后，理完后，再返回原程序繼續(xù)再返回原程序繼續(xù)執(zhí)行。這種過程（機制）就執(zhí)行。這種過程（機制）就稱為中斷。稱為中斷。CPU執(zhí)行程序執(zhí)行程序事件發(fā)生事件發(fā)生中中斷斷服服務務子子程程序序中斷響應中斷響應中斷返回中斷返回繼繼續(xù)續(xù)執(zhí)執(zhí)行行K:DK:處處理理事事件件中斷的作用中斷的作用同步操作同步操作有了中斷功能，就可以使有了中斷功能，就可以使CPU和外設同時并行工作。和外設同時并行工作。例：鍵盤、顯示器、打印機可以同時工作。例：鍵盤、顯示器、打印機可以同時工作。

18、2 實時控制實時控制當計算機用于實時控制時，現場的信息采集和設備控制等當計算機用于實時控制時，現場的信息采集和設備控制等任務，可在任何時間通過發(fā)出中斷申請，要求任務，可在任何時間通過發(fā)出中斷申請，要求CPU進行處進行處理。理。3 故障處理故障處理計算機在運行過程中，往往會出現一些故障；如電源掉計算機在運行過程中，往往會出現一些故障；如電源掉電，存儲出錯，運算溢出等。計算機就可以利用中斷系電，存儲出錯，運算溢出等。計算機就可以利用中斷系統及時處理。統及時處理。引起中斷的事件或能發(fā)出中斷請求的引起中斷的事件或能發(fā)出中斷請求的I/O設備，稱設備，稱為中斷源。為中斷源。中斷源有以下幾種。中斷源有以下幾

19、種。一般的輸入、輸出設備。如鍵盤、打印機等。一般的輸入、輸出設備。如鍵盤、打印機等。數據通道中斷源。如磁盤、磁帶等。數據通道中斷源。如磁盤、磁帶等。實時時鐘。實時時鐘。故障源。例如電源掉電，就要求把正在執(zhí)行的故障源。例如電源掉電，就要求把正在執(zhí)行的程序狀態(tài)程序狀態(tài)PC（或（或IP）、各個寄存器的內容和）、各個寄存器的內容和標志位的狀態(tài)保留下來，以便重新供電后能從斷標志位的狀態(tài)保留下來，以便重新供電后能從斷點處運行。點處運行。中斷源中斷源為調試程序而設置的中斷源。在程序調試時，為調試程序而設置的中斷源。在程序調試時，為了檢查中間結果，或為了尋找錯誤，往往要求為了檢查中間結果，或為了尋找錯誤，往往

20、要求在程序中設置斷點，或進行單步操作（一次只執(zhí)在程序中設置斷點，或進行單步操作（一次只執(zhí)行一條指令），這些都由中斷系統來實現。行一條指令），這些都由中斷系統來實現。中斷過程由硬件和軟件共同實現的。基本功能如下：中斷過程由硬件和軟件共同實現的。基本功能如下：1發(fā)出中斷請求發(fā)出中斷請求作為中斷源，在什么時候何時或何種條件下，以何作為中斷源，在什么時候何時或何種條件下，以何種方式向種方式向CPU發(fā)出中斷請求（信號）。發(fā)出中斷請求（信號）。2實現優(yōu)先級的判別實現優(yōu)先級的判別計算機中設置有多種中斷源，計算機中設置有多種中斷源，當多個中斷源同時向當多個中斷源同時向CPU提出中斷請求時，提出中斷請求時，CP

21、U應能按輕重緩急（優(yōu)先應能按輕重緩急（優(yōu)先級）予以響應。級）予以響應。中斷系統能夠識別中斷源的優(yōu)先次中斷系統能夠識別中斷源的優(yōu)先次序。序。(四四)中斷系統的基本功能中斷系統的基本功能3定位中斷服務程序定位中斷服務程序不同的中斷源對應不同中斷服務程序。當中斷發(fā)不同的中斷源對應不同中斷服務程序。當中斷發(fā)生時，能夠轉到對應的中斷服務程序執(zhí)行。采用生時，能夠轉到對應的中斷服務程序執(zhí)行。采用中斷向量方法。中斷向量方法。4主程序的暫停和返回主程序的暫停和返回在中斷請求發(fā)出后，在中斷請求發(fā)出后，CPU如何停止主程序的執(zhí)行，如何停止主程序的執(zhí)行，并轉入中斷服務程序。中斷處理完后，并轉入中斷服務程序。中斷處理完

22、后，再返回主再返回主程序執(zhí)行，過程中要保證主程序的完整性和正確。程序執(zhí)行，過程中要保證主程序的完整性和正確。主程序暫停，轉去執(zhí)行中斷響應，下一條將要執(zhí)主程序暫停，轉去執(zhí)行中斷響應，下一條將要執(zhí)行指令的地址，稱為行指令的地址，稱為斷點斷點（段基址和偏移地址）。（段基址和偏移地址）。斷點的保護和返回斷點的保護和返回： CS，IP被自動入棧保護，被自動入棧保護，FLAS入入棧保護，是由硬件自動完成的。棧保護，是由硬件自動完成的。中斷服務程序的最后一條指令中斷服務程序的最后一條指令IRET，自動將入棧保護，自動將入棧保護的的FLAS，CS，IP彈出到對應寄存器。實現斷點返回。彈出到對應寄存器。實現斷點

23、返回。斷點地址斷點地址 標志寄存器內容標志寄存器內容硬件自硬件自動進行動進行壓入壓入堆棧堆棧IPLIPHCSLCSHFLAGLFLAGHSP斷點斷點地址地址標志寄存標志寄存器內容器內容堆棧堆棧當前指令下一條指令入口IRET中斷請求中斷服務程序斷點斷點現場的保護和恢復：現場的保護和恢復：中斷響應會隨機地打斷主程序的中斷響應會隨機地打斷主程序的執(zhí)行，執(zhí)行，主程序中用到的寄存器主程序中用到的寄存器不能被中斷服務程序破不能被中斷服務程序破壞，因此需要將中斷程序用到的寄存器按順序入棧保壞，因此需要將中斷程序用到的寄存器按順序入棧保護，返回時按照先進后出原則返回。護，返回時按照先進后出原則返回。PUSH

24、AXPUSH BXPUSH CXIPLIPHCSLCSHFLAGLFLAGHSPAXBXCX斷點斷點地址地址標志寄存標志寄存器內容器內容現場現場信息信息6實現多重中斷實現多重中斷當正在執(zhí)行中斷處理的過程中，又出現新的當正在執(zhí)行中斷處理的過程中，又出現新的中斷請求時如何處理，這就是中斷嵌套問題。中斷請求時如何處理，這就是中斷嵌套問題。8086能夠處理能夠處理256種不同類型中斷，用種不同類型中斷，用中斷中斷類型號類型號n區(qū)分，區(qū)分，n0255。 CPU以中斷類以中斷類型碼來識別不同的中斷源。型碼來識別不同的中斷源。分為兩大類分為兩大類v外部中斷硬件中斷，由外部設備引起中外部中斷硬件中斷，由外部設

25、備引起中斷。斷。INTR和和NMI；v內部中斷：內部中斷： CPU執(zhí)行軟中斷指令，或在程執(zhí)行軟中斷指令，或在程序運行過程中出現錯誤等異常情況而產生的序運行過程中出現錯誤等異常情況而產生的中斷。中斷。中斷系統的分類中斷系統的分類( (一一) ) 外部中斷外部中斷 可屏蔽中斷可屏蔽中斷INTR(INTR(高電平觸發(fā)高電平觸發(fā)) )INTRINTR的高電平請求信號需要保持到當前指令結束。的高電平請求信號需要保持到當前指令結束。僅當僅當IF=1IF=1，打開中斷時，打開中斷時，CPUCPU才能響應中斷。才能響應中斷。STISTI打開中斷，打開中斷，CLICLI關閉中斷關閉中斷任一中斷響應后，任一中斷響

26、應后，CPUCPU會自動關閉中斷會自動關閉中斷IFIF0 0，需要在適當時，需要在適當時間打開中斷。間打開中斷。中斷執(zhí)行時間。中斷執(zhí)行時間。CPUCPU在當前指令周期的最后一個在當前指令周期的最后一個T T周期采樣中周期采樣中斷請求線。若有中斷，并中斷開放，然后進入兩個連續(xù)的中斷請求線。若有中斷，并中斷開放，然后進入兩個連續(xù)的中斷響應周期。斷響應周期。請求中斷的外設，必須在第二個響應周期請求中斷的外設，必須在第二個響應周期T3T3之前，將中斷類之前，將中斷類型號型號n n送到數據總線，送到數據總線，CPUCPU采集后，轉到中斷服務程序。采集后，轉到中斷服務程序。 非屏蔽中斷非屏蔽中斷NMI(N

27、MI(正跳變邊沿觸發(fā)正跳變邊沿觸發(fā)) )當出現當出現NMINMI中斷請求時，中斷請求時，CPUCPU內部將其鎖存。內部將其鎖存。采用特殊的響應方式，即當前指令執(zhí)行結束后，采用特殊的響應方式，即當前指令執(zhí)行結束后，CPUCPU立即進入中斷類型號立即進入中斷類型號2 2（n n2 2）的處理過程，）的處理過程，而不經過上述的中斷響應周期。而不經過上述的中斷響應周期。NMINMI的優(yōu)先級高于的優(yōu)先級高于INTRINTR。( (二二) ) 內部中斷內部中斷 內部中斷又叫軟件中斷。內部中斷又叫軟件中斷。 內部中斷的類型內部中斷的類型 除法出錯中斷：類型除法出錯中斷：類型n n0 0。除數是。除數是0 0

28、時產生。時產生。 INTOINTO溢出中斷：類型溢出中斷：類型n n4 4。運算結果溢出。運算結果溢出OF=1OF=1，又執(zhí)，又執(zhí)行指令行指令INTOINTO時，產生溢出中斷時，產生溢出中斷 單步中斷：類型單步中斷：類型n n1 1，TFTF1 1， IF IF1 1，處于單步執(zhí)，處于單步執(zhí)行方式。行方式。斷點中斷：斷點中斷：類型類型n3，執(zhí)行指令，執(zhí)行指令INT 3時產生。用于程時產生。用于程序調試時設置斷點。序調試時設置斷點。用戶定義的軟件中斷：中斷指令用戶定義的軟件中斷：中斷指令INT nINT n( (三三) ) 中斷優(yōu)先級中斷優(yōu)先級 優(yōu)先級從高到低的順序為：優(yōu)先級從高到低的順序為：l

29、 除法出錯除法出錯類型類型0lINT n類型類型nl溢出中斷溢出中斷類型類型4l NMI中斷中斷類型類型2l INTR中斷中斷外設給出外設給出l 單步中斷單步中斷類型類型1( (四四) ) 中斷向量和中斷向量表中斷向量和中斷向量表80868086系統把系統把256256種中斷源按順序進行編號，稱種中斷源按順序進行編號，稱為為中斷類型號或中斷向量號中斷類型號或中斷向量號。00H00HFFHFFH，0 0255255。中斷向量中斷向量的概念的概念 中斷服務程序中斷服務程序的的入口地址入口地址，包括，包括段段地址和偏移地址。地址和偏移地址。256種中斷源種中斷源對應對應256個中斷向量個中斷向量按中

30、斷類型號從小到大順序依次存放各類中斷按中斷類型號從小到大順序依次存放各類中斷（256種）的種）的中斷向量中斷向量（中斷服務程序入口地址）。（中斷服務程序入口地址）。 全部存放在內存的前全部存放在內存的前1K1K字節(jié)字節(jié)( (地址地址00000H00000H003FFH)003FFH)，組成了一個中斷向量表，總共包含，組成了一個中斷向量表，總共包含256256個個中斷向量。中斷向量。 中斷向量表中斷向量表每個中斷向量占用每個中斷向量占用4 4個字節(jié)個字節(jié)（雙字）。（雙字）。低地址低地址2 2個字節(jié)個字節(jié)是中斷服務程序的是中斷服務程序的偏移地址偏移地址，高地址高地址2 2個字節(jié)個字節(jié)是中斷服務程序

31、的是中斷服務程序的段地址段地址。存放中斷向量的內存的地址，稱為存放中斷向量的內存的地址，稱為中斷向量的中斷向量的地址地址。中斷類型碼中斷類型碼與中斷向量地址的關系與中斷向量地址的關系:中斷類型號中斷類型號為為n n，則，則中斷向量的地址中斷向量的地址n n * * 4 4，根據中斷向量的地址取出根據中斷向量的地址取出4 4個字節(jié)，得到個字節(jié)，得到中斷向中斷向量量。N N * * 4 4 中斷服務程序中斷服務程序偏移地址，偏移地址，N N * * 4 + 2 4 + 2 中斷服務程序中斷服務程序段地址段地址8086的中斷向量表的中斷向量表向量號255的CS值003FCH向量號255的IP值向量號

32、2的CS值00008H向量號2的IP值向量號1的CS值00004H向量號1的IP值向量號0的CS值00000H向量號0的IP值除法錯中斷除法錯中斷（類型號（類型號0）單步中斷（類型號1）非屏蔽中斷非屏蔽中斷（類型號（類型號2）用戶中斷（類型號255）00002H00006H4 n 中斷向量地址中斷向量地址 CPU獲得中斷類型碼后，如何轉去執(zhí)行相應獲得中斷類型碼后，如何轉去執(zhí)行相應 的的中斷服務程序？中斷服務程序？假設假設CPU響應中斷類型碼為響應中斷類型碼為 n 的中斷的中斷入口地址的入口地址的偏移地址偏移地址入口地址的入口地址的段基址段基址 IP CS 由于所有中斷服務程序的入口地址都放在中

33、斷向量表中，首由于所有中斷服務程序的入口地址都放在中斷向量表中，首先需將類型碼轉換為向量地址先需將類型碼轉換為向量地址即可轉入相應中斷服務程序執(zhí)行。即可轉入相應中斷服務程序執(zhí)行。 查表取得中斷向量查表取得中斷向量 字單元（地址字單元（地址4 n，4 n + 1） 字單元（地址字單元（地址4 n + 2，4 n + 3） 10H 20H 30H 40H 0027H0026H0025H0024H 1）中斷向量的存放地址）中斷向量的存放地址 由由 4 n = 4 9 = 36 = 24 H 知知 中斷向量存放在中斷向量存放在 存儲器中存儲器中 從從0000：0024H開始的開始的4個單元中，個單元中

34、， 即即0024H 0027H單元。單元。 2）由右圖易知）由右圖易知 鍵盤中斷的中斷處理程序的鍵盤中斷的中斷處理程序的入口地址為入口地址為 即可轉入鍵盤中斷服務程序執(zhí)行。即可轉入鍵盤中斷服務程序執(zhí)行。中斷的處理流程中斷的處理流程（1 1）獲取中斷類型號）獲取中斷類型號INT nINT n類型號由指令本身給出。類型號由指令本身給出。NMINMI：若采樣到非屏蔽中斷，由內部自動產生中斷類：若采樣到非屏蔽中斷，由內部自動產生中斷類型號型號2 2INTRINTR：CPUCPU在當前指令周期的最后一個在當前指令周期的最后一個T T 周期采樣中周期采樣中斷請求線。若有中斷，并中斷開放，然后進入兩個斷請求

35、線。若有中斷，并中斷開放，然后進入兩個連續(xù)的中斷響應周期。連續(xù)的中斷響應周期。請求中斷的外設，必須在第二個響應周期請求中斷的外設，必須在第二個響應周期T3T3之前，之前，將中斷類型號將中斷類型號n n送到數據總線，送到數據總線，CPUCPU采集后，準備轉采集后，準備轉到中斷服務程序。到中斷服務程序。（2 2）保護斷點：）保護斷點：FLAGSFLAGS，CSCS，IPIP入棧保護入棧保護（3 3）轉入中斷服務程序）轉入中斷服務程序 類型號類型號4 4，獲取中斷向量的地址，獲取中斷向量的地址中斷向量（中斷向量（中斷服中斷服務程序的入口地址）務程序的入口地址） 關中斷關中斷,IF=0,IF=0 將中

36、斷服務程序的入口地址，分別送將中斷服務程序的入口地址，分別送CSCS和和IPIP 按新的地址，執(zhí)行中斷服務程序按新的地址，執(zhí)行中斷服務程序（4 4）返回斷點）返回斷點中斷程序的最后一條指令，中斷程序的最后一條指令，IRETIRET，使堆棧棧頂的，使堆棧棧頂的6 6個個字節(jié)彈出到字節(jié)彈出到IPIP，CSCS，FLAGSFLAGS。返回主程序執(zhí)行。返回主程序執(zhí)行。NYNYNNNNNYY執(zhí)行當前指令執(zhí)行當前指令執(zhí)行完執(zhí)行完否否? ?IF=1?內部中內部中斷斷?NMI?INTR?TF=1?類型碼類型碼類型碼類型碼類型碼類型碼中斷響中斷響應，讀類應，讀類型碼型碼FLAG入棧入棧TEMPTFIF=TF=0

37、當前當前CS、IP入棧入棧根據類型碼計算中斷向量地址根據類型碼計算中斷向量地址高字高字CS 低字低字IP執(zhí)行中斷執(zhí)行中斷服務程序服務程序NMI?轉入中斷處理程序轉入中斷處理程序彈出彈出CS和和IP彈出彈出FLAGS返回被中斷返回被中斷的程序的程序YYYYNIRET指令的指令的操作操作STITF=1?中斷響應過程中斷響應過程IF清清0：暫時屏蔽其他可屏蔽：暫時屏蔽其他可屏蔽中斷，以防止在沒有完成此次中斷，以防止在沒有完成此次中斷前又被另一個中斷所打擾。中斷前又被另一個中斷所打擾。TF清清0：避免：避免CPU以單步方式執(zhí)以單步方式執(zhí)行中斷服務程序。行中斷服務程序。執(zhí)行下一條指令執(zhí)行下一條指令重新開

38、放外部可屏蔽中斷。重新開放外部可屏蔽中斷。（一）作用（一）作用 Intel 8259A是可編程中斷控制器是可編程中斷控制器 用于管理用于管理Intel 8080/8085、8086/8088、80286/80386的可屏的可屏蔽中斷蔽中斷 8259A的基本功能的基本功能 一片一片8259A可以管理可以管理8級中斷，可擴展至級中斷，可擴展至64級級 每一級中斷都可單獨被屏蔽或允許每一級中斷都可單獨被屏蔽或允許 在中斷響應周期，可提供相應的中斷向量號（類型號）在中斷響應周期，可提供相應的中斷向量號（類型號）8259A設計有多種工作方式，可通過編程選擇設計有多種工作方式，可通過編程選擇五五 可編程中

39、斷控制器可編程中斷控制器8259A8259AINTRINTA8086CPUINTINTA8259AIRQ0IRQ1IRQ2IRQ7 可屏蔽可屏蔽中斷請求輸中斷請求輸入端入端可屏蔽中斷請求可屏蔽中斷請求8086CPU只有一個可屏蔽中斷請求輸入引腳，中斷系統采用只有一個可屏蔽中斷請求輸入引腳，中斷系統采用中中斷控制器斷控制器(8259A)管理各種外設提出的中斷請求管理各種外設提出的中斷請求。（二）（二）8259A的內部結構的內部結構D7D0INTAINT中斷請求寄存器中斷請求寄存器中斷屏蔽寄存器中斷屏蔽寄存器數據數據總線總線緩沖器緩沖器IRQ0IRQ7讀讀/寫寫控制控制邏輯邏輯級聯級聯緩沖器緩沖器

40、比較器比較器RDWRA0CSCAS0CSA1CAS2SP/EN優(yōu)先權判別電路優(yōu)先權判別電路中斷服務寄存器中斷服務寄存器控制邏輯控制邏輯主片：SP1，CAS2CAS0輸出3位編碼選擇從片。從片：SP0，CAS2CAS0接收主片3位編碼。 中斷請求寄存器中斷請求寄存器IRR保存保存8條外界中斷請求信號條外界中斷請求信號IRQ0IRQ7請求狀態(tài)請求狀態(tài)Di位為位為1表示表示IRQi引腳有中斷請求；為引腳有中斷請求；為0表示無請求表示無請求 中斷服務寄存器中斷服務寄存器ISR保存正在被保存正在被8259A服務著的中斷狀態(tài)服務著的中斷狀態(tài)Di位為位為1表示表示IRQi中斷正在服務中；為中斷正在服務中；為

41、0表示沒有被服務表示沒有被服務 中斷屏蔽寄存器中斷屏蔽寄存器IMR保存對中斷請求信號保存對中斷請求信號IRQ的屏蔽狀態(tài)的屏蔽狀態(tài)Di位為位為1表示表示IRQi中斷被屏蔽（禁止）；中斷被屏蔽（禁止）；0表示允許表示允許8259A的內部寄存器的內部寄存器CAS02CAS02+5V主主8259A828880286 CPUINTRD0D7SP/ENINTD0D7日時鐘日時鐘鍵盤鍵盤串行口串行口2串行口串行口1并行口并行口2軟盤軟盤并行口并行口1A0INTR1CS IRQ0 IRQ1 IRQ2 IRQ3 IRQ4 IRQ5 IRQ6 IRQ7 A0 CS 實時鐘實時鐘改向改向0AH中斷中斷保留保留保留保

42、留保留保留協處理器協處理器硬盤硬盤保留保留A0INTR2CS IRQ8 IRQ9 IRQ10 IRQ11 IRQ12 IRQ13 IRQ14 IRQ15 A0 CS系統總線系統總線B25B24B23B22B21系統總線系統總線B4D3D4D5D6D7INTARDWRINTAIORIOWINTA（三）（三）8259A在在IBM PC系列機上的應用系列機上的應用CAS02 從從8259AD0D7INTSP/EN實時鐘實時鐘改向改向0AH中斷中斷保留保留保留保留保留保留協處理器協處理器硬盤硬盤保留保留A0INTR2CS IRQ8 IRQ9 IRQ10 IRQ11 IRQ12 IRQ13 IRQ14

43、IRQ15 A0 CS系統總線系統總線B4D3D4D5D6D7INTARDWR（四）中斷請求處理過程（四）中斷請求處理過程8259A對中斷請求的處理過程：對中斷請求的處理過程：當某當某IRQi有效時，有效時，IRR相應位置相應位置1若有效的若有效的IRQi未被屏蔽，則未被屏蔽，則向向CPU發(fā)出中斷請求發(fā)出中斷請求CPU響應中斷請求，連續(xù)發(fā)來兩個響應中斷請求，連續(xù)發(fā)來兩個INTA信號。信號。 檢測到第檢測到第1個個INTA信號后，信號后，置置ISRi=1，IRRi=0 檢測到第檢測到第2個個INTA信號后，信號后，把把ISRi=1中最高優(yōu)先中最高優(yōu)先級的中斷類型碼放到級的中斷類型碼放到數據總線數

44、據總線DB上上中斷結束時，若工作在中斷結束時，若工作在AEOI方式，在第方式，在第2個個INTA信號信號結束時，結束時，自動自動使使ISRi復位；否則由復位；否則由CPU發(fā)出發(fā)出EOI命令使命令使ISRi復位復位 8086/8088中斷響應需要兩個總線周期8086/8088中斷響應總線周期三、8259A的工作方式 1、中斷觸發(fā)方式，電平觸發(fā)方式或邊沿觸發(fā)方式（由低到高的正跳變），利用初始化命令字ICW1來設置。 2、中斷結束方式，中斷請求處理結束時，需將ISR中相應位清零。 自動中斷結束方式（自動EOI方式），中斷處理結束時自動將ISR中相應位清零，只需將初始化命令字ICW4中的AEOI置為1

45、即可實現這種方式。 普通中斷結束方式（ 普通EOI方式） ，用在8259A的全嵌套方式下，即在CPU處理完一個中斷請求時需向8259A發(fā)送一個EOI命令，8259A收到EOI后，將ISR中最高優(yōu)先級的置1位清零（即當前正在處理的中斷）。用操作命令字OCW2中的EOI=1, SL=0, R=0的設置來實現。需要通過指令完成。 特殊中斷結束方式，在非全嵌套方式下，通過向8259A發(fā)一條特殊中斷結束命令來判斷要清除ISR中置1位中的哪一位。用操作命令字OCW2中的EOI=1, SL=1, R=0的設置來實現，此時OCW2中的L2、L1、L0這3位指出了到底要清除ISR中的哪一位。 3、優(yōu)先級管理方式

46、 全嵌套方式：全嵌套方式是8259A初始化后自動進入的基本工作方式。此時優(yōu)先級從IR0到IR7依次降低。當某一中斷處理時，可響應比它高的中斷，但禁止比它低的或同級中斷進入。當某一中斷請求處理結束時，CPU向8259A發(fā)送中斷結束命令EOI，以使ISR中相應位清零。 特殊全嵌套方式：與的普通全嵌套方式差不多， 區(qū)別是CPU處理某一中斷時，允許比它高的和與它同級的中斷請求進入，而只禁止比它低的中斷請求。 自動循環(huán)方式（普通EOI循環(huán)方式） 在這種方式下，任何一級中斷請求被處理完后， CPU向8259A發(fā)送中斷結束命令EOI，以使ISR中優(yōu)先級最高的置1位清零，并重新賦給它最低優(yōu)先級，而將最高優(yōu)先級

47、賦給比它低一級的中斷請求，其它中斷請求的優(yōu)先級則以循環(huán)方式類推。 特殊EOI循環(huán)方式，用戶根據要求用置優(yōu)先級命令指定最低優(yōu)先級，例如設置IRi為最低優(yōu)先級，則最高優(yōu)先級為IRi+1，其它各級按循環(huán)方式類推。6.中斷級聯方式(1)緩沖方式： 8259A通過總線驅動器和數據總線相連，這就是緩沖方式。(2)非緩沖方式： 當系統中只有單片8259A時，一般將它直接與數據總線相連。（五）（五）8259A的編程的編程通過通過OUT指令向指令向8259A內內部寄存器寫入相應的部寄存器寫入相應的命令字命令字，8259A按命令字指定按命令字指定的方式工作。的方式工作。命令字命令字命令字命令字ICW1OCW1IC

48、W2ICW3ICW4OCW2OCW38259A編程編程初始化編程初始化編程在初始化程序中向在初始化程序中向8259A寫入寫入初始化命令字初始化命令字ICW ，初始化初始化8259A。 初始化命令字初始化命令字 ICW1ICW4 ，一旦寫入，一旦寫入，在工作過程中不再改變。在工作過程中不再改變。操作方式編程操作方式編程在用戶程序中向在用戶程序中向8259A寫入寫入操作命令字操作命令字OCW ，動態(tài)改變動態(tài)改變8259A的操作控制方式。的操作控制方式。 操作命令字操作命令字 OCW1OCW3 ，可多次改寫可多次改寫。所有命令字通過端口寫入所有命令字通過端口寫入8259A內部對應寄存器中。內部對應寄

49、存器中。 MOV AL, Command_word OUT PORT, AL為了定位為了定位8259A內部寄存器，內部寄存器，要求要求CS有效。有效。(1) 利用利用A0選擇選擇奇地址端口、偶地址端口奇地址端口、偶地址端口ICW2、ICW3、ICW4 、 OCW1寫入奇地址端口寫入奇地址端口ICW1、OCW2 、 OCW3寫入偶地址端口寫入偶地址端口 (2)需要利用命令字的某些特定位作為訪問某個寄需要利用命令字的某些特定位作為訪問某個寄存器的標志（特征位）。存器的標志（特征位）。(3)必須按照特定順序寫入。必須按照特定順序寫入。 PC/XT機：機：8259端口端口地址地址20H、21HCSCS

50、A0A0RDRDWRWRD4D4D3D3操作操作0 00 01 10 00 00 0寫寫OCW2OCW20 00 01 10 00 01 1寫寫OCW3OCW30 00 01 10 01 1寫寫ICW1ICW10 01 11 10 0寫寫 ICW2, ICW3, ICW4, ICW2, ICW3, ICW4, OCW1OCW1（按順序寫按順序寫）0 00 00 01 1讀讀IRRIRR或或ISRISR或中斷級別或中斷級別編碼編碼( (先寫先寫OCW3OCW3，由內，由內容選擇其中一個容選擇其中一個) )0 01 10 01 1讀讀IMRIMR8259A8259A初始化編初始化編程順序必須由程順

51、序必須由寫入寫入ICW1ICW1開始。開始。地址信號地址信號A A0 0A00A01A01A01寫入寫入ICW1寫入寫入ICW2寫入寫入ICW3Y （SNGL0）N（SNGL1）寫入寫入ICW4Y （IC41 1）8259A準備就緒準備就緒N（IC40）是否級連？是否級連？需要需要ICW4？n8259A的初始化命令字的初始化命令字 ICW1 芯片控制初始化，設置8259A的基本工作方式（復位8259A) 。 ICW2 設置中斷類型碼（定義類型碼高5位） ICW3 級聯控制，初始化主片和從片 ICW4 8259A工作方式控制初始化，即設置中斷結束方式、緩沖方式、特殊全嵌套方式等。 A0 D7 D

52、6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D D0 0：ICIC4 4位表示是否需要設置位表示是否需要設置ICWICW4 4。D D1 1：SNGLSNGL位，位，8259A8259A芯片是單片還是多片級連工作。芯片是單片還是多片級連工作。1 1單單片，片，0 0多片多片D D3 3：LTIMLTIM位，位，中斷觸發(fā)方式。 1 1 高電平觸發(fā)；高電平觸發(fā)； 0 0 上升上升沿觸發(fā)沿觸發(fā) D D4 4：恒定為：恒定為1 1，為為ICWICW1 1的特征位的特征位。ICW1送入后，啟動送入后，啟動8259A的初始化，自動完成：的初始化，自動完成：1、IMR 清零清零2、優(yōu)先權級別：、優(yōu)先權級別：IR

53、R0最高，最高，IRR7最低最低3、自動進入正常全嵌套工作模式、自動進入正常全嵌套工作模式 對對PC/XT機，如果機，如果ICW100010011B =13H ICW1設置可用以下指令實現設置可用以下指令實現 MOV AL, 13H OUT 20H, AL A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 T7T6T5T4T3v80868086系統中，系統中，ICWICW2 2的的D D7 7D D3 3作為本作為本8259A8259A芯片所管理芯片所管理8 8級級中斷類型碼的高中斷類型碼的高5 5位位，主片主片/ /單片單片0000100001。vD D2 2D D0 0位為位為8

54、8級中斷源所對應的編碼級中斷源所對應的編碼( (其中：其中：000000IRQIRQ0 0，111111IRQIRQ7 7) )。 8086計算機中斷系統中，8259A接收的IRQ0IRQ7中斷的類型碼:IRQ0 08H 00001000BIRQ1 09H 00001001BIRQ2 0AH 00001010BIRQ3 0BH 00001011BIRQ7 0FH 00001111B其高五位均為00001B低3位由接收中斷請求的引腳IRQ0IRQ7決定 IRQ0IRQ7分別對應000111例例1、若、若ICW2通過下述指令寫入通過下述指令寫入MOV AL,00001000BOUT 21H,AL則

55、則IRQ0的中斷類型碼為的中斷類型碼為08H，IRQ7的中的中斷類型碼為斷類型碼為0FH。 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 每一位對應于一片從每一位對應于一片從8259A8259A芯片，若相應引腳芯片，若相應引腳上有從上有從8259A8259A芯片，則相應位為芯片，則相應位為1 1；若相應引腳未接從若相應引腳未接從8259A8259A芯片，則相應位為芯片，則相應位為0 0。 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 從從8259A8259A芯片中的芯片中的ICWICW3 3， ID2ID0 是從片標識碼是從片標識碼(與與CAS20比較比較)，說明該從片連接到主

56、片的哪個，說明該從片連接到主片的哪個IRQ引腳引腳（ 000111分別對應分別對應IRQ0IRQ7） ，高，高5 5位全為位全為0 0。 ICW3例如，從片接在主片的例如，從片接在主片的IR5引腳上，引腳上， 則主片的則主片的 ICW3=00100000B20H， 從片的從片的 ICW3=00000101B=05H。 主片主片從片從片INTIR0IR5IR7vD D0 0：PMPM位，取決于微處理器的類型。位，取決于微處理器的類型。=1,8086=1,8086vD D1 1：AEOIAEOI位，規(guī)定結束中斷的方式。位，規(guī)定結束中斷的方式。0 0普通普通EOIEOI，1 1自動自動EOIEOIv

57、D D2 2：M/SM/S位，位，緩沖方式下使用緩沖方式下使用（BUFBUF1 1），若），若D D2 2=1=1，則表示為主，則表示為主8259A8259A； 若若D D2 2=0=0，則表示為從，則表示為從8259A8259A。vD D3 3：BUFBUF位，若位，若8259A8259A工作于緩沖方式，則工作于緩沖方式，則D D3 3=1=1；否則，；否則，D D3 3=0=0。vD D4 4： S F N MS F N M 位 ， 若位 ， 若 D D4 4= 1= 1 ， 則 規(guī) 定 特 殊 的 全 嵌 套 模 式 ；， 則 規(guī) 定 特 殊 的 全 嵌 套 模 式 ； 否則，若否則，若

58、D D4 4=0=0，則規(guī)定普通的全嵌套模式。，則規(guī)定普通的全嵌套模式。vD D5 5D D7 7：恒為：恒為000000。 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0AEOI: 中斷結束方式1 自動自動EOI方式方式0 非自動非自動EOI方式（方式（PC機采用）機采用）SFNM: 嵌套方式1 特殊全嵌套方式特殊全嵌套方式(多片級聯多片級聯)0 正常全嵌套方式（正常全嵌套方式（PC/XT）對PC/XT寫入ICW4為： MOV AL,00001101B(0DH) OUT 21H,AL例：例：8086接一片接一片8259A管理管理8個中斷源，中斷請求上升個中斷源，中斷請求上升沿有效，

59、工作在正常完全嵌套、普通沿有效，工作在正常完全嵌套、普通EOI，非緩沖，端，非緩沖，端口地址為口地址為60H、61H，IRQ0中斷類型碼為中斷類型碼為08H，寫初始，寫初始化程序化程序解：需送解：需送ICW1、ICW2、ICW4ICW1：偶：偶 0 0 0 1 0 0 1 1 ，13HICW2：奇：奇 0 0 00 1 0 0 0 ，08HICW4：奇：奇 0 0 0 0 0 0 0 1 ，01HMOV AL，13HOUT 60H，ALMOV AL，08HOUT 61H，ALMOV AL，01H OUT 61H，AL; 單片單片8259A，邊沿觸發(fā)，要，邊沿觸發(fā)，要ICW4 8259A中斷類型

60、碼高中斷類型碼高5位為位為00001B全嵌套全嵌套 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 發(fā)發(fā)EOI命令，將命令，將ISRi中正在服務的置中正在服務的置1位位清清0。標志位標志位 OCW2R,SL,EOI組合產生7種工作方式：R SL EOI 0 0 1 普通EOI 命令，系統工作于非循環(huán)的優(yōu)先級方式(全嵌套方式) 0 1 1 特殊EOI 命令，按L2-L0編碼復位ISR 1 0 1 一般EOI 命令，優(yōu)先級自動循環(huán) 1 0 0 自動EOI，設置優(yōu)先級自動循環(huán) 0 0 0 取消優(yōu)先級自動循環(huán)(固定優(yōu)先級) 1 1 1 特殊E