微機原理與接口技術(shù)第8章

第8章中斷技術(shù)8.1中斷基礎(chǔ)8.28086CPU的中斷系統(tǒng)8.3可編程中斷控制器8259A8.48259A在微機中的編程應(yīng)用8.580486CPU中斷系統(tǒng)8.1中斷基礎(chǔ)一、中斷的基本概念中斷：是指CPU在正常運行時，由于內(nèi)、外部事件或由程序預(yù)先安排引起的，CPU暫停正在運行的程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行內(nèi)、外部事件或預(yù)先安排的事件服務(wù)程序，待處理完畢后又回到原來被中止的程序處繼續(xù)執(zhí)行的過程中斷源：產(chǎn)生中斷請求的外設(shè)或引發(fā)內(nèi)部中斷的原因和事件。中斷源通常有三類： 一是外設(shè)請求，如實時時鐘請求、I/O接口電路請求等； 二是由硬件故障引起，如電源掉電、硬件損壞等； 三是由軟件引起，如程序錯、設(shè)置斷點等。中斷請求：中斷源為獲得CPU處理而向CPU發(fā)出的請求信號。中斷響應(yīng)：CPU接到中斷源產(chǎn)生的中斷請求信號后，若決定響應(yīng)此中斷請求，則向外設(shè)發(fā)出中斷響應(yīng)信號的過程。斷點：CPU處理中斷時，原程序的暫時中止處（即中斷返回后繼續(xù)執(zhí)行的指令地址）。8.1中斷基礎(chǔ)中斷服務(wù)程序：中斷源產(chǎn)生中斷后請求CPU執(zhí)行的處理程序。中斷處理：CPU執(zhí)行中斷服務(wù)程序的過程。中斷返回：當中斷服務(wù)程序運行結(jié)束后，返回原程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行，稱為中斷返回。中斷屏蔽：禁止中斷響應(yīng)稱為中斷屏蔽。微機響應(yīng)中斷的過程與執(zhí)行轉(zhuǎn)子指令CALL的過程非常類似。但中斷是隨機發(fā)生的。引起中斷的程序轉(zhuǎn)移示意圖如圖8.1所示。8.1中斷基礎(chǔ)二、中斷優(yōu)先級與中斷嵌套 在微機系統(tǒng)中，通常都會有多個外部設(shè)備以中斷方式與CPU進行通訊，即存在多個中斷源。因而往往出現(xiàn)以下情況：（1）多個中斷源在同一時間向CPU發(fā)出中斷請求信號；（2）當CPU正在響應(yīng)某一中斷源的請求，執(zhí)行相應(yīng)中斷服務(wù)程序時，又有別的中斷源產(chǎn)生新的中斷請求。 由于CPU在某一時刻只能響應(yīng)一個中斷請求，對于上述兩種情況，就需要CPU依據(jù)各中斷源所請求任務(wù)的輕重緩急，安排好中斷處理的次序。通過為每個中斷源指定CPU響應(yīng)的優(yōu)先級別（簡稱優(yōu)先級，也稱優(yōu)先權(quán)）確定CPU響應(yīng)哪個中斷源的中斷請求，通常CPU先響應(yīng)優(yōu)先級高的中斷請求。 對于第一種情況，CPU選擇多個中斷源中優(yōu)先級最高的中斷請求予以響應(yīng)。 對于第二種情況，當CPU正在處理中斷時，也能響應(yīng)優(yōu)先級更高的中斷請求，但屏蔽同級或低級的中斷請求，這就是所謂多重中斷或中斷嵌套。8.1中斷基礎(chǔ)解決中斷的優(yōu)先級的方法：1．軟件查詢方式 軟件查詢方式是最簡單的一種確定中斷優(yōu)先級的方法，如圖8.2所示顯示了其接口電路的形式。從圖8.2可知，一方面各中斷源的中斷請求信號都被鎖存于鎖存器（中斷狀態(tài)端口）中，另一方面，所有的中斷請求信號相“或”后作為INTR信號，向CPU提出中斷請求。因此，當任何一個中斷源有中斷請求時，其在鎖存器中的相應(yīng)位置1，同時向CPU送出INTR信號。CPU響應(yīng)中斷后，通過一段公共查詢程序來確定相應(yīng)的中斷源，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。在查詢程序中查詢狀態(tài)端口的順序就決定了中斷源的優(yōu)先級高低，先查詢的中斷源優(yōu)先級高，后查詢的中斷源優(yōu)先級就低。軟件查詢方式的優(yōu)點是硬件簡單，不需要硬件排隊電路，可通過修改軟件的查詢順序來改變中斷源的優(yōu)先級。但軟件查詢方式由于需要對中斷源逐一查詢，當中斷源較多時耗時較長，影響中斷響應(yīng)的實時性。8.1中斷基礎(chǔ)8.1中斷基礎(chǔ)2．硬件排隊方式 硬件排隊方式是指利用專門的硬件電路實現(xiàn)中斷源優(yōu)先級的排隊。常用的有鏈式優(yōu)先級排隊和向量優(yōu)先級排隊兩種電路。（1）鏈式優(yōu)先級排隊 該方法是在每個中斷源接口電路中設(shè)置一個稱為菊花鏈的邏輯電路，利用中斷源在系統(tǒng)中的物理位置確定其中斷優(yōu)先級。（2）向量優(yōu)先級排隊 在鏈式優(yōu)先級排隊電路中，外設(shè)的中斷優(yōu)先級由其接口電路在菊花鏈中的位置決定，調(diào)整優(yōu)先級就涉及硬件改動，使用不方便。目前微機系統(tǒng)中多用專門的優(yōu)先級中斷控制器構(gòu)成向量優(yōu)先級中斷系統(tǒng)來管理中斷優(yōu)先級。用戶可以通過編程實現(xiàn)中斷源優(yōu)先級的靈活調(diào)整而無需改動硬件接口電路。8.1中斷基礎(chǔ)8.1中斷基礎(chǔ)三、中斷過程 一個完整的中斷處理過程一般都會包括中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回幾個階段。1．中斷請求 中斷源能否向CPU提出中斷請求取決于兩個條件：（1）中斷源（如外設(shè)）需要CPU為其服務(wù)，且其本身已經(jīng)準備就緒；（2）系統(tǒng)允許該中斷源提出申請。在多中斷源的情況下，為增加控制的靈活性，常常在外設(shè)接口電路中設(shè)置一個中斷屏蔽寄存器，只有在該中斷源的中斷請求未被屏蔽時，其中斷請求才能送到CPU。因此，只有滿足這兩個條件，中斷源才會通過發(fā)送中斷請求信號向CPU提出中斷請求。8.1中斷基礎(chǔ)2．中斷響應(yīng)

CPU通常會在每條指令執(zhí)行結(jié)束后檢測有無中斷請求信號發(fā)生，當檢測到有中斷請求發(fā)生時，CPU有權(quán)決定是否對該中斷請求予以響應(yīng)。若CPU允許中斷，則予以響應(yīng)，否則CPU不予響應(yīng)。一旦CPU決定響應(yīng)該中斷源的中斷請求，則進入中斷響應(yīng)周期。CPU響應(yīng)中斷時要自動完成以下三項任務(wù)：（1）關(guān)中斷。因為CPU響應(yīng)中斷后，要進行必要的中斷處理，在此期間不允許其它中斷源來打擾。（2）斷點保護。通過內(nèi)部硬件保存斷點及標志寄存器內(nèi)容，以便中斷處理完畢后能正確返回被中斷的原程序處繼續(xù)執(zhí)行。（3）獲得中斷服務(wù)程序的入口地址。CPU響應(yīng)中斷后，將以某種方式查找中斷源，獲得中斷服務(wù)程序的入口地址，轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)的中斷服務(wù)程序。 前兩步通常是由硬件完成的，而最后一步可由硬件或軟件實現(xiàn)。8.1中斷基礎(chǔ)3．中斷處理

中斷處理也叫中斷服務(wù)，是由中斷服務(wù)程序完成的，不同的中斷服務(wù)程序完成不同的功能，一般在中斷服務(wù)程序中要做以下幾項工作。（1）保護現(xiàn)場 主程序和中斷服務(wù)程序都要使用CPU內(nèi)部寄存器等資源，為使中斷處理程序不破壞主程序中寄存器的內(nèi)容，應(yīng)先將斷點處各寄存器的內(nèi)容壓入堆棧保護起來，再進入中斷處理。（2）開中斷 在中斷響應(yīng)階段，CPU由硬件控制會自動執(zhí)行關(guān)中斷，以保護CPU在中斷響應(yīng)時不會被再次中斷。但在某些情況下，有比該中斷更緊急的情況要處理時，應(yīng)停止對該中斷的服務(wù)而轉(zhuǎn)到優(yōu)先級更高的中斷服務(wù)程序，以實現(xiàn)中斷嵌套。中斷過程中，可以多次開放和關(guān)閉中斷，但一般只在程序的關(guān)鍵部分才關(guān)閉中斷，其它部分則要開放中斷以允許中斷嵌套。8.1中斷基礎(chǔ)（3）中斷服務(wù)

中斷服務(wù)是執(zhí)行中斷的主體部分，不同的中斷請求，有各自不同的中斷服務(wù)內(nèi)容，需要根據(jù)中斷源所要完成的功能，事先編寫相應(yīng)的中斷服務(wù)程序存入內(nèi)存，等待中斷請求響應(yīng)后調(diào)用執(zhí)行。（4）關(guān)中斷

若在第二步中執(zhí)行了開中斷操作，則需關(guān)中斷以為恢復現(xiàn)場做準備。（5）恢復現(xiàn)場當中斷服務(wù)處理完畢后，在返回主程序前需要將前面通過PUSH指令保護的寄存器內(nèi)容從堆棧中彈出，以便返回到主程序后能繼續(xù)正確運行。注意POP指令的順序應(yīng)按先進后出的原則與進棧指令一一對應(yīng)。8.1中斷基礎(chǔ)4．中斷返回 在中斷服務(wù)程序的最后要安排一條中斷返回指令I(lǐng)RET。執(zhí)行該指令，使CPU轉(zhuǎn)到被中斷的程序中繼續(xù)執(zhí)行。一、8086中斷類型 8086CPU的中斷系統(tǒng)可以處理256種不同類型的中斷。為了便于識別，8086系統(tǒng)中給每種中斷都賦予了一個中斷類型號，編號為0～255。CPU可根據(jù)中斷類型號的不同來識別不同的中斷源。中斷源可以來自CPU內(nèi)部，稱為內(nèi)部中斷；也可以來自CPU外部，稱為外部中斷。如圖8.7所示。8.28086CPU的中斷系統(tǒng)1．外部中斷

外部中斷也被稱為硬件中斷，是由外部設(shè)備通過硬件請求的方式所產(chǎn)生的中斷。外部中斷又可分為不可屏蔽中斷和可屏蔽中斷兩種。（1）不可屏蔽中斷NMI 當外設(shè)通過非屏蔽中斷請求信號NMI向CPU提出中斷請求時，CPU在當前指令執(zhí)行結(jié)束后，就立即無條件的予以響應(yīng)，這樣的中斷就是不可屏蔽中斷。不可屏蔽中斷在外部中斷源中優(yōu)先級最高，主要用于緊急情況的故障處理，如電源掉電、存儲器讀/寫錯誤、擴展槽中輸入/輸出通道錯誤等。（2）可屏蔽中斷INTR 當8086CPU的INTR引腳收到一個高電平信號時，會產(chǎn)生一個可屏蔽中斷請求。這種中斷請求受CPU的中斷允許位IF的控制，當IF=1時，CPU可以響應(yīng)中斷請求，當IF=0時則禁止CPU響應(yīng)中斷。絕大部分外部設(shè)備提出的中斷請求都是可屏蔽中斷。8.28086CPU的中斷系統(tǒng)2．內(nèi)部中斷 內(nèi)部中斷也稱為軟件中斷，是由CPU運行程序錯誤或執(zhí)行內(nèi)部程序調(diào)用所引起的一種中斷。內(nèi)部中斷也是不可屏蔽的，它們的中斷類型號是固定的。在8086系統(tǒng)中，內(nèi)部中斷主要包括以下幾種：（1）除法錯中斷 當CPU在執(zhí)行除法運算時，如果除數(shù)為零或者商超出了寄存器所能表示的范圍，則會產(chǎn)生一個類型號為0的內(nèi)部中斷。（2）單步中斷 如果CPU的標志寄存器Flags中的單步標志TF位為1，則在每條指令執(zhí)行后就引起一次中斷，使程序單步執(zhí)行。單步中斷為用戶調(diào)試程序提供了強有力的手段，其中斷類型號為1。8.28086CPU的中斷系統(tǒng)（3）溢出中斷 當標志寄存器Flags中的溢出標志位OF=1，且執(zhí)行INTO指令時，則會產(chǎn)生一個中斷類型號為4的溢出中斷。該中斷的產(chǎn)生需要滿足兩個條件，即OF位為1，且執(zhí)行INTO指令，兩者缺一不可。溢出中斷通常在用戶需要對某些運算操作進行溢出監(jiān)控時使用。（4）斷點中斷

8086指令系統(tǒng)中有一條專用于設(shè)置斷點的指令I(lǐng)NT3H，INT3H指令是單字節(jié)指令，專門用于在程序中設(shè)置斷點來調(diào)試程序，即斷點中斷。（5）中斷指令I(lǐng)NTn INTn是用戶自定義的軟中斷指令，CPU執(zhí)行INTn指令也會引起內(nèi)部中斷。其中n為中斷類型號（范圍為0～255）。8.28086CPU的中斷系統(tǒng)二、8086CPU響應(yīng)中斷的過程 圖8.8所示為8086中斷響應(yīng)的流程8.28086CPU的中斷系統(tǒng) 8086CPU系統(tǒng)對256種中斷規(guī)定了固定的優(yōu)先級。內(nèi)部中斷（單步中斷除外）的優(yōu)先級高于外部中斷，外部中斷中不可屏蔽中斷的優(yōu)先級高于可屏蔽中斷，單步中斷的優(yōu)先級最低。同時由圖8.8也可以看出，在CPU中斷響應(yīng)過程中，其仍然能對不可屏蔽中斷NMI和單步中斷予以響應(yīng)。8.28086CPU的中斷系統(tǒng)表8-18086CPU的中斷優(yōu)先級順序中斷優(yōu)先級除法出錯、INTO、INTnNMIINTR單步最高

最低三、中斷向量及中斷向量表 不同的中斷源對應(yīng)不同的中斷服務(wù)程序，每個中斷服務(wù)程序都有一個惟一的程序入口地址，供CPU響應(yīng)中斷后轉(zhuǎn)去執(zhí)行，這個惟一的程序入口地址稱為中斷向量。每個中斷向量都由段地址CS和偏移地址IP共4個字節(jié)組成。 8086系統(tǒng)把這256個中斷向量集中起來，按對應(yīng)的中斷類型號從小到大的順序依次存放到了內(nèi)存的最低端，這個存放中斷向量的存儲區(qū)稱為中斷向量表。8.28086CPU的中斷系統(tǒng)根據(jù)中斷向量表的格式，只要知道中斷類型號n就可以找到對應(yīng)的中斷向量在中斷向量表中的位置，它們之間有如下關(guān)系： 中斷向量地址＝中斷類型號n×4例如中斷類型號40H的中斷服務(wù)程序，其中斷向量為1234H:5678H，則該中斷向量地址為40H×4＝100H，即在00100H開始的連續(xù)4個單元依次存放78H、56H、34H、12H。8.28086CPU的中斷系統(tǒng)8.3可編程中斷控制器8259A一、8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳1．8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8259A芯片采用NMOS工藝制造，使用單一＋5V電源供電。由數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀/寫控制邏輯、級聯(lián)緩沖/比較器、中斷請求寄存器IRR、中斷屏蔽寄存器IMR、中斷服務(wù)寄存器ISR、優(yōu)先權(quán)分析器PR及控制邏輯8大部分組成。8.3可編程中斷控制器8259A8.3可編程中斷控制器8259A（1）數(shù)據(jù)總線緩沖器 數(shù)據(jù)總線緩沖器是8位雙向三態(tài)緩沖器，是8259A與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。通常連接低8位數(shù)據(jù)總線D7～D0。CPU對8259A編程要寫入的控制字都是通過它寫入8259A的、8259A的狀態(tài)信息也是通過它讀入給CPU的；在中斷響應(yīng)周期，8259A送至數(shù)據(jù)總線的中斷類型號也是通過它傳送的。（2）讀/寫控制邏輯 讀/寫控制邏輯接收來自CPU的讀/寫命令，配合端的片選信號和A0端的地址輸入信號完成規(guī)定的操作。它把CPU送來的命令字傳送到8259A中相應(yīng)的命令寄存器中，再把8259A中控制寄存器的內(nèi)容輸出到數(shù)據(jù)總線上。8.3可編程中斷控制器8259A（3）級聯(lián)緩沖/比較器

8259A既可以工作于單片方式，也可以工作于多片級聯(lián)方式，級聯(lián)緩沖/比較器主要用于多片8259A的級聯(lián)和數(shù)據(jù)緩沖方式。當需要管理的外部中斷源超過8個時，就要通過多片8259A的級聯(lián)實現(xiàn)。此時，級聯(lián)緩沖/比較器主要用來存放和比較系統(tǒng)中各相互級聯(lián)的從片8259A的3位識別碼。（4）中斷請求寄存器IRR

中斷請求寄存器IRR是一個具有鎖存功能的8位寄存器，存放外部輸入的中斷請求信號IR7～IR0。當某個IR端有中斷請求時，IRR寄存器中的相應(yīng)位置1。8259A可以允許8個中斷請求信號同時進入，此時IRR寄存器被置成全1，當中斷請求被響應(yīng)時，IRR的相應(yīng)位復位。外設(shè)產(chǎn)生中斷請求有兩種：一種是電平觸發(fā)方式，一種是邊沿觸發(fā)方式，采用何種觸發(fā)方式可通過編程決定。8.3可編程中斷控制器8259A（5）中斷屏蔽寄存器IMR

中斷屏蔽寄存器IMR是一個8位寄存器，與8259A的IR7～IR0相對應(yīng)，用來存放對各級中斷請求的屏蔽信息。當IMR寄存器中某一位為0時，允許IRR寄存器中相應(yīng)位的中斷請求進入中斷優(yōu)先權(quán)分析器，即開放該級中斷；若為1，則此位對應(yīng)的中斷請求被屏蔽。通過屏蔽命令可編程設(shè)置IMR的內(nèi)容。（6）中斷服務(wù)寄存器ISR中斷服務(wù)寄存器ISR也是一個8位寄存器，保存正在處理中的中斷請求信號，某個IR端的中斷請求被CPU響應(yīng)后，當CPU發(fā)出第一個信號時，ISR寄存器中的相應(yīng)位置1，一直保存到該級中斷處理結(jié)束為止。一般情況下，ISR中只有一位為1，只有在允許中斷嵌套時，ISR中才有可能多位同時被置成1，其中優(yōu)先級最高的位是正在服務(wù)的中斷源的對應(yīng)位。8.3可編程中斷控制器8259A（7）優(yōu)先權(quán)分析器PR優(yōu)先權(quán)分析器PR用來對IRR寄存器中的各中斷請求信號進行優(yōu)先級判別，將其中級別最高的中斷請求送往CPU。若有中斷嵌套，PR則會將后來的中斷請求與ISR中正在被服務(wù)的中斷請求的優(yōu)先級相比較，如果IRR中記錄的中斷請求的優(yōu)先級高于ISR中記錄的中斷請求的優(yōu)先級，則PR會向CPU發(fā)出中斷請求信號INT，中止當前的中斷服務(wù)，進行中斷嵌套。（8）控制邏輯 控制邏輯是8259A的內(nèi)部控制器，其根據(jù)中斷請求寄存器IRR的置位情況和中斷屏蔽寄存器IMR的設(shè)置情況，通過優(yōu)先級分析器PR判定優(yōu)先級，向8259A內(nèi)部及其它部件發(fā)出控制信號，并向CPU發(fā)出INT信號和接收CPU的響應(yīng)信號，使ISR寄存器相應(yīng)位置1，同時清除IRR寄存器中的相應(yīng)位。當CPU第二個到來時，控制8259A送出中斷類型號，使CPU轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。8.3可編程中斷控制器8259A2．8259A的引腳信號8259A是28腳雙列直插式芯片。D7～D0：雙向、三態(tài)數(shù)據(jù)信號。在較小系統(tǒng)中可直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，在較大系統(tǒng)中須經(jīng)總線驅(qū)動器與系統(tǒng)總線相連，實現(xiàn)和CPU的數(shù)據(jù)交換。IR0～IR7：8條外設(shè)中斷請求輸入信號，由外設(shè)傳給8259A。通常IR0的優(yōu)先級最高，IR7的優(yōu)先級最低。在采用主從式級聯(lián)中斷系統(tǒng)中，主片的IR0～IR7分別和各從片的INT端相連，接收來自各從片的中斷請求INT，由從片的中斷請求輸入端IR0～IR7和主片未連接從片的中斷請求輸入端接受中斷源的中斷請求。8.3可編程中斷控制器8259AINT：中斷請求信號，輸出。與CPU的中斷輸入端INTR端相連（主片），用于向CPU發(fā)中斷請求信號，若是從片則連接到主片的相應(yīng)IRi端，由從片8259A傳給主片8259A。

：中斷響應(yīng)信號，輸入。用來接收CPU送來的中斷響應(yīng)信號。

：讀命令信號，輸入。當其有效時，通知8259A將中斷類型號或某個內(nèi)部寄存器的內(nèi)容送給CPU。

：寫命令信號，輸入。當其有效時，通知8259A從數(shù)據(jù)總線上接收來自CPU發(fā)來的命令。

：片選信號，輸入。當其有效時，8259A被選中。A0：端口選擇信號，輸入。用于選擇8259A內(nèi)部的不同寄存器，通常直接接到地址總線的A0。8259A內(nèi)部的寄存器被安排在兩個端口中，端口地址一個為偶地址（低端），一個為奇地址（高端），由A0端輸入電平?jīng)Q定訪問哪一個端口。8.3可編程中斷控制器8259ACAS2～CAS0：級聯(lián)信號，為主片與從片的連接線。作為主片，這3個信號是輸出信號，根據(jù)它們的不同組合000～111，分別確定連在哪個IRi上的從片工作。對于從片，這3個信號是輸入信號，以此判別本從片是否被選中。

：主從片／緩沖允許。該引腳在不同的方式下有不同的作用，若8259A采用緩沖方式則為輸出端，輸出控制信號，以此來控制三態(tài)總線驅(qū)動器的開關(guān)；若采用非緩沖方式時則為輸入端，為1表示芯片是主片，否則為從片。8.3可編程中斷控制器8259A二、8259A的工作方式1．中斷觸發(fā)方式 中斷觸發(fā)方式?jīng)Q定了外設(shè)以何種信號通知8259A有中斷請求，具體又分為邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)兩種。（1）邊沿觸發(fā)方式 在邊沿觸發(fā)方式中，8259A將IRi輸入端出現(xiàn)的信號上升沿（正跳變）作為中斷請求信號觸發(fā)中斷申請，這種觸發(fā)方式的優(yōu)點是IRi端只在上升沿申請一次中斷，故該端可以一直保持高電平而不會誤判為多次中斷申請。（2）電平觸發(fā)方式 在電平觸發(fā)方式中，8259A是將IRi輸入端出現(xiàn)高電平作為中斷請求信號觸發(fā)中斷申請。需要注意的是，在這種觸發(fā)方式下，當該中斷請求得到響應(yīng)后，IRi輸入端必須及時撤除高電平，否則會引起不應(yīng)有的第二次中斷申請。8.3可編程中斷控制器8259A2．中斷優(yōu)先級設(shè)置方式（1）完全嵌套方式 完全嵌套方式是8259A在初始化時自動進入的一種最基本的優(yōu)先級管理方式。在這種方式下，只要不重新設(shè)置優(yōu)先級別，IR0～IR7就具有固定不變的優(yōu)先級，默認IR0優(yōu)先級最高，IR1次之，IR7優(yōu)先級最低。同時，高優(yōu)先級的中斷能夠中斷低優(yōu)先級的中斷服務(wù)，實現(xiàn)中斷嵌套。（2）自動循環(huán)方式 自動循環(huán)優(yōu)先級方式可以改變IR7～IR0優(yōu)先級。其變化規(guī)律是：初始時依然是IR0具有最高優(yōu)先級，IR7的優(yōu)先級最低，但當某個中斷請求被響應(yīng)之后，它的優(yōu)先級就變?yōu)樽畹?，而它的下一級中斷變?yōu)樽罡邇?yōu)先級，亦即優(yōu)先級是輪流的。例如當IR4的中斷請求結(jié)束后，IR4的優(yōu)先級變?yōu)樽畹?，而相鄰的IR5變?yōu)樽罡邇?yōu)先級，IR6次之，依次類推。8.3可編程中斷控制器8259A（3）特殊完全嵌套方式 在中斷嵌套時，除了高優(yōu)先級中斷可以中斷低優(yōu)先級的中斷服務(wù)外，對同一級別的中斷請求也能夠予以響應(yīng)，從而實現(xiàn)同級中斷的特殊嵌套。例如對圖8.13所示的系統(tǒng)，主片工作在特殊完全嵌套方式，從片工作在完全嵌套方式。當從片A的IR3引腳有中斷請求時，會將中斷請求送到主片的IR6引腳，該中斷被響應(yīng)后，主片將對應(yīng)的ISR6置位。如果此時從片A的IR2又出現(xiàn)中斷請求，則由于IR2的優(yōu)先級高于IR3，該中斷請求又會被送到主片的IR6引腳。對于主片來說，這個中斷請求依然是IR6的中斷，若主片工作在完全嵌套方式，則不會予以響應(yīng)，從而造成錯誤。但主片工作在特殊完全嵌套方式時，就可以響應(yīng)同一級別的中斷請求，進行正常工作。（4）特殊循環(huán)方式 特殊循環(huán)方式可通過編程指定初始最低優(yōu)先級中斷源，初始優(yōu)先級順序按循環(huán)方式重新排列。8.3可編程中斷控制器8259A8.3可編程中斷控制器8259A3．中斷屏蔽方式 中斷屏蔽方式是對8259A外部中斷源IR7～IR0實現(xiàn)屏蔽的一種中斷管理方式，有普通屏蔽方式和特殊屏蔽方式兩種。（1）普通屏蔽方式8259A內(nèi)部的中斷屏蔽寄存器IMR，其每一位對應(yīng)一個中斷請求輸入端IRi。將IMR的某位置1，則它對應(yīng)的IR就被屏蔽，從而使這個中斷請求不能從8259A送到CPU；如果該位置0，則允許該IR中斷傳送給CPU。通過編程可設(shè)置IMR中的某位為1或為0。8.3可編程中斷控制器8259A（2）特殊屏蔽方式 在某些特殊情況下，可能需要開放比本身優(yōu)先級別低的中斷請求，此時就可以使用特殊屏蔽方式來達到這一目的。在特殊屏蔽方式下，對IMR的某位置1時，同時也使ISR中的對應(yīng)位清0。這樣，雖然系統(tǒng)當前仍然在處理一個較高級別的中斷，但由于8259A的屏蔽寄存器IMR對應(yīng)于此中斷的位已經(jīng)被置1，且ISR中對應(yīng)位被清0，因此外界看來好像CPU現(xiàn)在沒有處理任何中斷，從而實現(xiàn)了對低優(yōu)先級中斷請求的響應(yīng)。這是一種非正常的中斷優(yōu)先級排隊關(guān)系，所以稱為“特殊屏蔽方式”，這種方式在正常的應(yīng)用系統(tǒng)中很少使用。8.3可編程中斷控制器8259A4．中斷結(jié)束方式 中斷結(jié)束方式實際上就是對ISR中對應(yīng)位的處理。當中斷結(jié)束時，必須使ISR寄存器中對應(yīng)位清0，以表示該中斷源的中斷服務(wù)已結(jié)束，否則，就意味著中斷服務(wù)還在繼續(xù)，致使比它優(yōu)先級低的中斷請求無法得到響應(yīng)。8259A提供了以下3種中斷結(jié)束方式：（1）自動結(jié)束方式（AEOI） 自動結(jié)束方式是利用中斷響應(yīng)信號的第二個負脈沖的后沿，將ISR中的中斷服務(wù)標志位清除。這種中斷服務(wù)結(jié)束方式是由硬件自動完成的。由于ISR中為“1”位的清除是在中斷響應(yīng)過程中完成的，并非中斷服務(wù)程序的真正結(jié)束，若在中斷服務(wù)程序的執(zhí)行過程中有另外一個比當前中斷優(yōu)先級低的請求信號到來，則會使低優(yōu)先級中斷請求進入，打亂了正在服務(wù)的程序。AEOI是最簡單的中斷結(jié)束方式，通常只適用于只有一片8259A且不會出現(xiàn)中斷嵌套的情況。8.3可編程中斷控制器8259A（2）普通結(jié)束方式（EOI） 普通結(jié)束方式配合完全嵌套優(yōu)先級工作方式使用。這種方式需要用戶在中斷服務(wù)程序結(jié)束之前，向8259A發(fā)送EOI命令來清除ISR中當前優(yōu)先級別最高位。因為在完全嵌套方式下，中斷優(yōu)先級是固定的，8259A總是響應(yīng)優(yōu)先級最高的中斷，保存在ISR中的最高優(yōu)先級的對應(yīng)位，一定對應(yīng)于正在執(zhí)行的服務(wù)程序，把其清零相當于結(jié)束了當前正在處理的中斷。（3）特殊EOI方式 當系統(tǒng)工作于特殊完全嵌套方式下時，由于低優(yōu)先級的中斷可以中斷高優(yōu)先級的中斷服務(wù)，所以此時ISR中的最高優(yōu)先級的非零位不一定對應(yīng)著最后一次處理的中斷（即當前正在處理的中斷）。如果采用一般EOI方式來結(jié)束中斷的話就可能產(chǎn)生錯誤，因此需要使用特殊EOI方式結(jié)束中斷。特殊EOI方式反映在程序中就是要發(fā)出一條特殊中斷結(jié)束命令，這個命令中指出了要清除ISR中的哪一位。8.3可編程中斷控制器8259A5．連接系統(tǒng)總線的方式8259A與系統(tǒng)總線的連接有緩沖和非緩沖兩種方式。（1）非緩沖方式 非緩沖方式主要適用于中小型系統(tǒng)中只有一片或不多的幾片8259A情況。在這種方式下，各片8259A直接和數(shù)據(jù)總線相連，而無需通過總線驅(qū)動器；8259A的SP/EN端作為輸入端。當系統(tǒng)中只有一片8259A時，SP/EN端必須接+5V；當系統(tǒng)中有多片8259A時，主片的SP/EN端接+5V，從片的接地。（2）緩沖方式 緩沖方式多用在有多片8259A的大系統(tǒng)中。在這種方式中，8259A需要通過總線驅(qū)動器和數(shù)據(jù)總線相連。此時，將8259A的SP/EN端和總線驅(qū)動器的允許端相連，因為8259A工作在緩沖方式時，會在輸出狀態(tài)字或中斷類型碼的同時，從SP/EN端輸出一個低電平，此低電平正好可以作為總線驅(qū)動器的啟動信號。8.3可編程中斷控制器8259A三、8259A的級聯(lián) 當系統(tǒng)中的外部中斷源數(shù)量大于8個時，就無法用一片8259A來進行管理，可采用多片8259A的級聯(lián)來管理這些中斷源，最多可以使用9個8259A芯片管理64個外部中斷源。8.3可編程中斷控制器8259A四、8259A的命令字 8259A的命令字分為初始化命令字ICW（InitializationCommandWord）和操作命令字OCW（OperationCommandWord）兩種，因此編程也分為兩步：初始化編程和操作編程。1．初始化命令字及其編程 初始化編程是在系統(tǒng)加電或復位后，用初始化命令字對8259A進行初始化，以規(guī)定8259A的基本工作方式。初始化編程具體完成如下功能：設(shè)定中斷請求信號的觸發(fā)方式，是電平觸發(fā)還是邊沿觸發(fā)設(shè)定8259A是單片還是多片級聯(lián)的工作方式設(shè)定8259A中斷類型號基址，即IR0對應(yīng)的中斷類型號設(shè)定優(yōu)先級設(shè)置方式；設(shè)定中斷結(jié)束方式。8.3可編程中斷控制器8259A8259A共有4個初始化命令字ICW1～ICW4，其初始化流程如圖8.15所示。（1）初始化命令字通常是計算機系統(tǒng)啟動時由初始化程序設(shè)置的，一旦設(shè)定，在工作過程中一般不再改變。（2）在初始化過程中必須嚴格按照規(guī)定的順序依次寫入4個初始化命令字。ICW1寫入偶地址，ICW2~ICW4寫入奇地址。ICW1和ICW2是必須設(shè)置的，而ICW3和ICW4是否需要設(shè)置由ICW1的相應(yīng)位決定，如果需要設(shè)置ICW3，則要分別對主片和從片的ICW3進行設(shè)置，因為其格式是不同的。8.3可編程中斷控制器8259A（1）ICW1ICW1命令字稱為芯片控制初始化命令字，其格式如下：其中：D7～D5：在8086/8088系統(tǒng)中不用，一般設(shè)定為“0”。D4：為特征位，必須為“1”，表明該命令字是ICW1。D3：用于設(shè)置8259A的中斷觸發(fā)方式。D3=1電平觸發(fā)，D3=0邊沿觸發(fā)。D2：在8086/8088系統(tǒng)中無效。D1：用于設(shè)置8259A有無級聯(lián)。D1=1單片工作方式，D1=0多片級聯(lián)方式。D0：用于設(shè)定是否需要初始化命令字ICW4。D0=1表示需要ICW4，D0=0表示不需要ICW4。對8086系統(tǒng)而言一般都需要設(shè)置ICW4，D0位須設(shè)為1。CPU向8259A寫入ICW1時，D4位必須為1，且必須寫入偶地址，即A0=0。8.3可編程中斷控制器8259A（2）ICW2 ICW2命令字用于設(shè)置中斷類型號的基值，即8259A的IR0所對應(yīng)的中斷類型號。其格式如下：

在8086系統(tǒng)中，D7～D3表示中斷類型號的高5位，D2～D0固定為0，即ICW2必須是能被8整除的正整數(shù)。在CPU的第二個中斷響應(yīng)周期，8259A通過數(shù)據(jù)總線向CPU送出中斷類型號，該中斷類型號的高5位即為ICW2中的D7～D3，低3位由IR0～IR7中的序號決定，由8259A自動插入。 ICW2必須寫入奇地址，即A0=1。8.3可編程中斷控制器8259A（3）ICW3

ICW3僅在多片8259A級聯(lián)時才需要寫入，而且需要對主片和從片分別寫入。主片8259A的ICW3與從片的ICW3在格式上不同，命令字的格式分別如下：

主片ICW3中的D7～D0分別對應(yīng)其8條中斷請求輸入線IR0～IR7，若某條線上接有從片8259A則其對應(yīng)位為“1”，否則為“0”。從片ICW3中的D7～D3固定為0，D2～D0為從片標志碼，表示該從片與主片的哪個中斷請求輸入線連接。

ICW3只有在ICW1的D1=0時才需要寫入，且必須寫入奇地址，即A0=1。8.3可編程中斷控制器8259A（4）ICW4ICW4用于設(shè)定8259A的工作方式，其格式如下：

其中：D7～D5：未定義，通常設(shè)置為0。D4：SFNM位，D4=1表示8259A工作于特殊完全嵌套方式，D4=0表示工作于完全嵌套方式。D3：BUF位，D3=1表示8259A采用緩沖方式；D3=0為非緩沖方式。D2：M/S位，在非緩沖方式下，該位無意義。在緩沖方式下，D2=1表示該8259A為主控，D2=0表示為從控。D1：AEOI位，用于指明中斷結(jié)束方式。D1=1表示采用自動結(jié)束方式，D1=0表示采用非自動結(jié)束方式，在中斷服務(wù)程序結(jié)束時需要向8259A發(fā)送EOI命令以清除ISR。D0：位，用于表明CPU的模式。D0=0表示8259A工作于8080/8085系統(tǒng)；D0=1表示工作于8086/8088系統(tǒng)。ICW4只有在ICW1的D0=1時才需要寫入，且必須寫入奇地址，即A0=1。8.3可編程中斷控制器8259A下面通過一個例子來說明8259A的初始化編程方法。

設(shè)8259A工作于8086系統(tǒng)，8259A的I/O端口地址為20H和21H。對8259A的初始化規(guī)定為：邊沿觸發(fā)方式，緩沖器方式，中斷結(jié)束為EOI命令方式，中斷優(yōu)先級管理采用全嵌套方式，8級中斷源的類型碼為08H～0FH，則其初始化程序段如下：

MOVAL,00010011B;設(shè)置ICW1為邊沿觸發(fā)，單片8259A，需要

;ICW4OUT20H,ALMOVAL,00001000B;設(shè)置ICW2中斷類型碼基數(shù)為08HOUT21H,AL;則可響應(yīng)的8個中斷類型碼為08H～0FHMOVAL,00001101B;設(shè)置ICW4為全嵌套，緩沖，主片，普通 ;EOI結(jié)束，與8086/8088配合OUT21H,AL8.3可編程中斷控制器8259A2．操作命令字及其編程

在對8259A進行初始化編程后，8259A就可以接受外部中斷請求信號進行工作了。在工作期間，可以通過操作命令字OCW使它按不同的方式工作。8259A有3個操作命令字，它們都有各自的特征位，因此寫入時沒有順序要求，而且可以重復多次寫入，這是與初始化編程所不同的。但需要注意的是OCW1必須寫入奇地址，而OCW2、OCW3必須寫入偶地址。8.3可編程中斷控制器8259A（1）OCW1OCW1是中斷屏蔽命令字。其格式如下：

當Mi=1時表示該位對應(yīng)的IRi的中斷請求被屏蔽，Mi=0時表示相應(yīng)中斷請求被允許。在初始化開始時，默認屏蔽字為全“0”，即所有中斷源都未被屏蔽。OCW1必須寫入奇地址，即A0=1。例如：設(shè)某中斷系統(tǒng)要求屏蔽IR3和IR5，則8259A編程指令為：MOVAL,00101000BOUT21H,AL ;寫入OCW1，即IMR8.3可編程中斷控制器8259A（2）OCW2OCW2主要用于設(shè)置中斷優(yōu)先級循環(huán)方式和中斷結(jié)束方式，其格式如下：其中：D7：R位，為優(yōu)先級方式控制位。當D7=0時，中斷優(yōu)先級固定（即IR0最高，IR7最低）；D7=1時，中斷優(yōu)先級自動循環(huán)。D6：SL位，決定D2～D0是否有效的標志。當D6=1時低3位L2～L0有效；D6=0時L2～L0無效。D5：EOI位，為中斷結(jié)束命令位。當D5=1時，在中斷服務(wù)程序結(jié)束時向8259A回送中斷結(jié)束命令EOI，以便使中斷服務(wù)寄存器ISR中當前最高優(yōu)先級位復位，或由L2～L0表示的優(yōu)先級位復位；當D5=0時，該位不起作用。D4～D3：OCW1的特征位，D4D3=00。D2～D0：指定L2～L0。8.3可編程中斷控制器8259A表8-2OCW2規(guī)定的工作方式D7(R)D6(SL)D5(EOI)工作方式L2L1L0值有無意義說明100中斷優(yōu)先級自動循環(huán)方式無只規(guī)定了中斷優(yōu)先級方式000設(shè)定固定優(yōu)先級110特殊優(yōu)先級循環(huán)方式有010無意義101中斷優(yōu)先級自動循環(huán)方式及中斷一般結(jié)束方式無規(guī)定了中斷優(yōu)先級循環(huán)方式，并執(zhí)行中斷返回前的中斷一般結(jié)束命令，使對應(yīng)ISR位清零111中斷優(yōu)先級特殊循環(huán)方式和特殊中斷結(jié)束方式有011中斷特殊結(jié)束方式有中斷返回前執(zhí)行中斷特殊結(jié)束命令，使相應(yīng)的ISR位清零001中斷一般結(jié)束方式無意義中斷返回前執(zhí)行中斷一般結(jié)束命令，使相應(yīng)的ISR位清零8.3可編程中斷控制器8259A（3）OCW3OCW3命令字主要用于管理特殊屏蔽方式和查詢方式，并控制8259A的中斷請求寄存器IRR和中斷服務(wù)寄存器ISR的讀取。其格式如下：

其中：D6：特殊屏蔽方式允許位。當D6=1則SMM位有效，否則SMM位無效。D5：SMM位，與ESMM組合用來設(shè)置或取消特殊屏蔽方式。當ESMM＝1，SMM＝1時，設(shè)置特殊屏蔽；當ESMM＝1，SMM＝0時，取消特殊屏蔽。D4～D3：OCW3的特征位，D4D3=01。D2：P位，為中斷狀態(tài)查詢位。當P＝1時，可通過讀入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，D1：RR位，用于控制對寄存器的讀取。當D1=1時，允許讀取D0所指定的寄存器，D1=0時不允許讀取。D0：RIS位，用于確定讀取ISR還是IRR寄存器。在D1=1時，若D0=1時，則讀取ISR寄存器；若D0=0，則讀取IRR寄存器。OCW3必須寫入偶地址，即A0=0，且特征位D4D3=01，以區(qū)別于OCW2。8.3可編程中斷控制器8259A表8-38259A的讀/寫操作

A0D4D3讀寫操作指令01001×CPU寫入ICW1OUT0101××CPU寫入ICW2、ICW3、ICW4、OCW1010000CPU寫入OCW2010001CPU寫入OCW30010CPU讀取IRR/ISR、查詢字

IN0011CPU讀取IMR1×××高阻×11×高阻8.48259A在微機中的編程應(yīng)用【例8-1】8259A在IBMPC/AT系統(tǒng)中的應(yīng)用。 IBMPC/AT系統(tǒng)共有兩片8259A芯片，可接收最多15級中斷。從片的INT引腳直接連到主片的IR2引腳。端口地址主片仍然為20H和21H，從片為0A0H和0A1H。主、從片均為邊沿觸發(fā)，均采用完全嵌套方式，優(yōu)先級依次為0級，1級，8～15級，3～7級。系統(tǒng)采用非緩沖方式，主片的中斷類型號為08H～0FH，從片的中斷類型號為70H～77H。8259A在IBMPC/AT系統(tǒng)中的硬件連接如圖8.16所示。8.48259A在微機中的編程應(yīng)用8.48259A在微機中的編程應(yīng)用根據(jù)系統(tǒng)要求和硬件連接圖，8259A的主片和從片初始化程序段如下：；初始化主片INTA00 EQU 20HINTA01 EQU 21H…MOVAL,00010001B;設(shè)置ICW1為邊沿觸發(fā)，多片8259A，需要ICW4OUTINTA00,AL MOVAL,00001000B ;設(shè)置ICW2中斷類型碼基數(shù)為08HOUTINTA01,AL ;可響應(yīng)的8個中斷類型碼為08H～0FHMOVAL,00000100B ;主片IR2引腳上接從片OUTINTA01,ALMOVAL,00000001B;設(shè)置ICW4為8086/8088模式，普通EOI，非緩沖方 ;式，完全嵌套方式OUTINTA01,AL …8.48259A在微機中的編程應(yīng)用;初始化從片INTB00 EQU 0A0HINTB01 EQU 0A1H…MOVAL,00010001B ;設(shè)置ICW1為邊沿觸發(fā)，多片8259A，需要ICW4OUTINTB00,AL MOVAL,01110000B ;設(shè)置ICW2中斷類型碼基數(shù)為70HOUTINTB01,AL ;可響應(yīng)的8個中斷類型碼為70H～77H。MOVAL,00000010B ;從片接主片的IR2引腳OUTINTB01,ALMOVAL,00000001B;設(shè)置ICW4為8086/8088模式，普通EOI，非緩沖方 ;式，完全嵌套方式OUTINTB01,AL …8.580486CPU中斷系統(tǒng)一、80486中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及類型 為了支持多任務(wù)和虛擬存儲器等功能，80486引入了“異常”的概念，它把外部中斷稱為“中斷”，把內(nèi)部中斷稱為“異?！?。中斷是由異步的外部事件引起的，外部事件及中斷響應(yīng)與正在執(zhí)行的指令沒有關(guān)系。在80486中，標志寄存器EFLAGS中的IF標志決定是否屏蔽外部中斷中的可屏蔽中斷請求。異常是80486在執(zhí)行指令期間檢測到不正常的或非法的條件所引起的。異常與正在執(zhí)行的指令有直接的聯(lián)系。當發(fā)生這些情況時，指令就不能成功執(zhí)行。8.580486CPU中斷系統(tǒng)中斷類型號異常名稱異常類別產(chǎn)生異常的原因0除法錯故障DIV、IDIV指令1單步調(diào)試異常陷井或故障任何指令2不可屏蔽中斷NMI3斷點中斷陷井INT3指令4溢出中斷陷井INTO5越界故障BOUND指令6非法操作碼故障非法指令7協(xié)處理器不可用故障浮點指令或WAIT8雙重故障異常中止任何指令9協(xié)處理器越段異常中止引用存儲器的浮點指令10無效的TSS故障JMP、CALL、RET指令11段不存在故障裝載一個段寄存器的任何指令12堆棧段故障故障任何加載SS的指令或引用由SS尋址的單元13通用保護故障故障任何特權(quán)指令或引用存儲器的指令14頁故障故障任何引用存儲器的指令15Intel保留16浮點錯故障浮點指令或WAIT17對準檢測故障18-31系統(tǒng)開發(fā)軟件使用32-255用戶可使用中斷可屏蔽中斷INTR8.580486CPU中斷系統(tǒng)