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、編程結構和工作過程三、8259A的編程1.設置中斷屏蔽字2.發(fā)中斷結束命令EOI四、8259A在微機系統(tǒng)中的應用一、引言中斷申請管理接口INT中斷申請接口1網(wǎng)絡接口2硬盤接口3軟盤接口4打印機8088CPUINTRIF1.向CPU的引腳INTR發(fā)中斷申請信號當有多個外設同時發(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)先響應優(yōu)先級最高的外部設備的中斷申請。2.送中斷類型號在CPU中斷響應周期，針對不同外設的中斷請求，向CPU傳送不同的中斷類型號，使CPU執(zhí)行相應的中斷子程。中斷申請管理接口的主要功能:在IBMPC機由8259A可編程中斷控制器(PIC)來完成。二、8259A的引腳、編程結構和工作過程1.

8259A的引腳

2.

8259A的編程結構

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的編程結構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主從片連接關系

ICW4方式控制0111A010010100OCW1中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級設置、發(fā)EOI

01

OCW3特殊屏蔽,查詢方式設置處理部分控制部分00000000

ISR當前中斷服務寄存器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當前中斷服務寄存器ISR中斷申請寄存器IRR

8259A內部有9個可讀寫的寄存器8259A的編程結構×

×

×1L×

I3I4ICW1

芯片控制

000ICW2

中斷類型號

ICW3

主從片關系000

ICW4

方式控制處理部分控制部分00000000ISR當前中斷服務寄存器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系統(tǒng)啟動時在初始程序設置，一旦設定，一般在系統(tǒng)工作過程不再改變。操作命令字(OCW1,OCW2,OCW3)在應用程序中設定，動態(tài)地控制CPU處理中斷的過程ISR和IRR存放當前8259A的狀態(tài)

通過讀取ISR和IRR的內容，可了解當前8259A工作情況分兩步:

(1)處理外設中斷申請，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，則在CPU中斷響應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入優(yōu)先級裁決器PR。IMR對應位為0，允許中斷申請進入優(yōu)先級裁決器， 為1，不允許進入，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相應位置1當前中斷服務寄存器ISR記錄CPU正在響應的中斷。

ISR中的某位為1，表示CPU正在響應此級中斷，

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

決定是否發(fā)中斷申請信號。

如果進入的中斷申請比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

主從片關系

ICW4方式控制00000000

ISR當前中斷服務寄存器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入優(yōu)先級裁決器PR。IMR對應位為

0，允許中斷申請進入優(yōu)先級裁決器，為1，不允許進入，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

主從片關系

ICW4方式控制00000000

ISR當前中斷服務寄存器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7OCW1

中斷屏蔽寄存器IMR

00

OCW2優(yōu)先級、發(fā)EOI

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

10010100INTR11③

當前中斷服務寄存器ISR記錄CPU正在響應的中斷。ISR中的某位為1，表示CPU正在響應此級中斷，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

主從片關系

ICW4方式控制001

00000

ISR當前中斷服務寄存器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)新進入的中斷申請和ISR的內容,決定是否發(fā)中斷申請信號。

如果進入的中斷申請比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

主從片關系

ICW4方式控制001

00000

ISR當前中斷服務寄存器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，則在CPU中斷響應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標志為0，則CPU不響應此中斷申請信號,

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

INTACLKAD7~AD0T1T2T3T4第一個中斷響應周期T1T2T3T4第二個中斷響應周期

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

00000

ISR當前中斷服務寄存器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特殊屏蔽設置10010100IORIOW總線數(shù)據(jù)線D0~D7INTAA0片選譯碼A5~A9CSA0RDWR

INTAINTD0~D7INTR01②把IRR中對應的位清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時已設定好。8259A在接收到第二個INTA中斷響應信號后：001

00000

ISR當前中斷服務寄存器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，進入CPU響應中斷的過程,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當前PSW的內容入棧③清IF、TF標志為0④當前CS的內容入棧⑤當前IP的內容入棧⑥取內存單元(0:N×4)字內容送IP取中斷子程⑦取內存單元(0:N×4+2)字內容送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響應中斷過程：執(zhí)行完中斷子程中最后一條指令IRET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)設置中斷屏蔽字(2)發(fā)中斷結束命令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當前中斷服務寄存器ISR中斷申請寄存器IRR

8259A內部有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

主從片關系

ICW4

方式控制處理部分控制部分00000000

ISR當前中斷服務寄存器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行操作根據(jù)

1

I3I4ICW1

芯片控制

ICW2

中斷類型號

ICW3

主從片關系

ICW4

方式控制處理部分控制部分00000000

ISR當前中斷服務寄存器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，設置中斷屏蔽字(2)通過OCW2操作命令寄存器，發(fā)中斷結束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，使用相當靈活。通過往寄地址端口寫入IMR內容實現(xiàn)對應位為0，允許該級中斷申請進入對應位為1，禁止該級中斷申請進入(1)設置中斷屏蔽字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

主從片關系

ICW4方式控制00000000

ISR當前中斷服務寄存器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設置完成后的結果: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

主從片關系

ICW4方式控制00000000

ISR當前中斷服務寄存器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)中斷結束命令EOI由8259A的工作過程可知:ISR中的內容是優(yōu)先級裁決器進行裁決的重要依據(jù)CPU響應某級中斷后，8259A自動將ISR的對應位置1，如果CPU已執(zhí)行完中斷子程，而ISR中的對應位仍為1,8259A的優(yōu)先級裁決器仍會據(jù)ISR的內容做裁決，從而會屏蔽同級或低級的中斷申請。在中斷響應后，對ISR中相應位的清0很重要，它是8259A認為中斷結束的標志。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

主從片關系

ICW4方式控制101

00000

ISR當前中斷服務寄存器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，設置8259A工作方式為自動清0方式，則在CPU響應中斷后，硬件自動將ISR的對應位清0。清ISR內容的方法有兩種：二、初始化8259A時，設置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，設置8259A工作方式為非自動清0方式。intsubPROC、、、、、、、、、

MOVAL,20H;將中斷結束命令字20H送AL

OUT20H,AL;寫入OCW2中

IRET;中斷返回intsubENDP四、8259A在IBMPC/XT系統(tǒng)中的應用1．8259A與系統(tǒng)的連線。2．BIOS初始化程序對8259A的設置。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