微機原理與接口技術(shù)（第3版）課件 第8章 中斷技術(shù)與可編程中斷控制器8259A-part1

微機原理與接口技術(shù)第8章中斷技術(shù)與可編程中斷控制器8259A目錄8.1中斷的基本概念及其應用8.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級8.38086/8088的中斷操作與響應8.4可編程中斷控制器8259A8.58259A的應用舉例主要內(nèi)容問題導入中斷的基本概念中斷典型應用8.1中斷的基本概念及其應用38.1中斷的基本概念及其應用問題導入4案例視頻1）采用何種數(shù)據(jù)傳輸方式？思考：無條件數(shù)據(jù)傳輸查詢式數(shù)據(jù)傳輸中斷式數(shù)據(jù)傳輸DMA數(shù)據(jù)傳輸只有一個輸出端口，沒有輸入端口提供按鍵狀態(tài)查詢8086的非屏蔽中斷引腳P25(7)5案例視頻1）采用何種數(shù)據(jù)傳輸方式？思考：無條件數(shù)據(jù)傳輸查詢式數(shù)據(jù)傳輸中斷式數(shù)據(jù)傳輸DMA數(shù)據(jù)傳輸只有一個輸出端口，沒有輸入端口提供按鍵狀態(tài)查詢8086的非屏蔽中斷引腳P20(7)8.1中斷的基本概念及其應用問題導入6案例視頻思考：2)燈的亮滅變化和哪條語句的執(zhí)行有關(guān)？8.1中斷的基本概念及其應用問題導入7看不懂？端口定義思考：2)燈的亮滅變化和哪條語句的執(zhí)行有關(guān)？8.1中斷的基本概念及其應用問題導入800H00000000端口OUT373思考：2)燈的亮滅變化和哪條語句的執(zhí)行有關(guān)？向端口送出00H，點亮8個小燈8.1中斷的基本概念及其應用問題導入9思考：2)燈的亮滅變化和哪條語句的執(zhí)行有關(guān)？NOTAL8.1中斷的基本概念及其應用問題導入10思考：3)什么時候會執(zhí)行指令“NOTAL”呢？“死循環(huán)指令”8.1中斷的基本概念及其應用問題導入11思考：3)什么時候會執(zhí)行指令“NOTAL”呢？“死循環(huán)指令”while(1);按鍵按下執(zhí)行“NOTAL”指令8.1中斷的基本概念及其應用問題導入12思考：“死循環(huán)指令”4）為什么按鍵按下會使程序的執(zhí)行發(fā)生跳轉(zhuǎn)呢？8.1中斷的基本概念及其應用問題導入13主要內(nèi)容問題導入中斷的基本概念中斷典型應用8.1中斷的基本概念及其應用中斷基本概念14中斷源斷點中斷服務程序中斷服務子程序中斷請求中斷響應中斷返回斷點保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場恢復主程序中斷請求保護斷點保護主程序現(xiàn)場，處理中斷恢復主程序現(xiàn)場從斷點處繼續(xù)執(zhí)行主程序相關(guān)概念見教材p1788.1中斷的基本概念及其應用中斷基本概念15主程序中斷請求保護斷點保護主程序現(xiàn)場，處理中斷恢復主程序現(xiàn)場從斷點處繼續(xù)執(zhí)行主程序主程序8.1中斷的基本概念及其應用中斷基本概念16主程序中斷請求保護斷點保護主程序現(xiàn)場，處理中斷恢復主程序現(xiàn)場從斷點處繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點在主程序的任意位置斷點大概率在此中斷服務程序8.1中斷的基本概念及其應用17主要內(nèi)容問題導入中斷的基本概念中斷典型應用8.1中斷的基本概念及其應用8.1中斷的基本概念及其應用中斷典型應用18采用中斷方式管理I/O設備實時處理故障處理系統(tǒng)調(diào)度人機對話多機通信中斷是CPU與外設交換信息的一種方式，是CPU處理隨機事件和外部請求的主要手段。按鍵的按壓就是一個隨機事件目錄8.1中斷的基本概念及其應用8.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級8.38086/8088的中斷操作與響應8.4可編程中斷控制器8259A8.58259A的應用舉例20主要內(nèi)容中斷系統(tǒng)的基本功能中斷優(yōu)先級8.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級21中斷系統(tǒng)的功能中斷管理系統(tǒng)至少應具有以下功能：中斷源識別

實現(xiàn)中斷優(yōu)先級排隊能夠正確處理中斷的嵌套問題接收中斷請求

主程序中斷請求1保護斷點保護主程序現(xiàn)場恢復主程序現(xiàn)場從斷點處繼續(xù)執(zhí)行主程序處理中斷1中斷請求2保護現(xiàn)場1處理中斷2恢復現(xiàn)場2返回中斷1服務程序中斷嵌套8.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級22中斷系統(tǒng)的功能中斷管理系統(tǒng)至少應具有以下功能：中斷源識別

實現(xiàn)中斷優(yōu)先級排隊能夠正確處理中斷的嵌套問題接收中斷請求

依靠優(yōu)先級判優(yōu)邏輯確保CPU能按優(yōu)先級響應中斷請求軟件判優(yōu)硬件判優(yōu)中斷處理與返回8.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級23主要內(nèi)容中斷系統(tǒng)的基本功能中斷優(yōu)先級8.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級24軟件查詢法中斷源1#4#5#8#82H接數(shù)據(jù)總線AB去CPU的中斷請求輸入端INTR地址譯碼器74LS2441Y11A12Y41A42A11G2G2A4RDM/IOD0D71、各中斷源申請通過或門組合后與INTR連接。2、各中斷源情況通過緩沖器從DB輸入。INAL，82HP20(5)接收中斷請求

識別中斷源

8.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級25軟件查詢法查詢程序的次序，決定了外設優(yōu)先級的高低，先測試的中斷源優(yōu)先級最高。保護現(xiàn)場1#有請求嗎？2#有請求嗎？3#有請求嗎？現(xiàn)場恢復中斷返回為1#外設服務為2#外設服務為3#外設服務NNNYYY右圖中1#，2#，3#外設的優(yōu)先級排序如何？1#>2#>3#越先被查詢的優(yōu)先級越高優(yōu)先級排隊固定優(yōu)先級8.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級26PINTR:PUSHAX ;現(xiàn)場保護 PUSHBX IN AL,82H ;從端口讀入中斷源請求的狀態(tài)信號 MOV BL,AL ;保存在BL中FAN1: ROR BL,1 ;ROR指令把BL的最低位移入CF JC ISP1 ;CF=1表示1#中斷源有中斷請求FAN2:RORBL,1 JC ISP2 ;CF=1表示2#中斷源有中斷請求FAN3:ROR BL,1 JC ISP3 ;CF=1表示3#中斷源有中斷請求

FAN: POPBX ;現(xiàn)場恢復 POPAX

IRET ;中斷返回ISP1: ;1#中斷源的處理程序 JMPFANISP2: ;2#中斷源的處理程序 JMPFANISP3: ;3#中斷源的處理程序 JMPFAN

固定優(yōu)先級27硬件判優(yōu)法0#設備INTA0INTR01#設備INTA1INTR12#設備INTA2INTR2CPUINTAINTR0314256P21(1)P20(5)串行優(yōu)先級排隊模式8.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級28硬件判優(yōu)法串行優(yōu)先級排隊模式0#設備INTA0INTR01#設備INTA1INTR12#設備INTA2INTR2CPUINTAINTR03142560110001111111接收中斷請求

001000中斷請求被響應11識別中斷源

圖中0#，1#，2#外設的優(yōu)先級排序如何？離CPU越近優(yōu)先級越高1封鎖了后繼設備18.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級29硬件判優(yōu)法并行優(yōu)先級排隊模式優(yōu)點：響應速度快缺點：擴展性不靈活。高低~74LS138Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7G2AG2BG1CBA74LS148I7I6I5I4I3I2I1I0Y2Y1Y0STYEXYSINTR0INTR7來自CPU的INTA5VINTA0INTA7~10xxxxxx001INTA1INTR18.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級30專用硬件法專用硬件法用可編程中斷控制器芯片來管理中斷。通過編程可以設置或改變芯片的工作方式。使用靈活。CPUD0~D7INTAINTR中斷控制器D0~D7IR0IR1IR7INTR0

設備0INTR1

設備1INTR7

設備7INTRINTA8.4節(jié)8.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級目錄8.1中斷的基本概念及其應用8.2中斷系統(tǒng)的功能和中斷優(yōu)先級8.38086/8088的中斷操作與響應8.4可編程中斷控制器8259A8.58259A的應用舉例32主要內(nèi)容中斷的分類中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表中斷響應過程與時序8.38086/8088的中斷操作與響應中斷分類33CPU中斷邏輯除法錯中斷0型單步中斷1型斷點中斷3型溢出中斷4型INTn指令軟件中斷（內(nèi)部中斷）硬件中斷（外部中斷）NMI非屏蔽中斷(2型)中斷控制系統(tǒng)可屏蔽中斷INTRP18⑨DEBUG的T命令DEBUG的G命令執(zhí)行了軟中斷指令或由CPU本身引起的中斷不受IF影響P20(7)P18⑧“1”IF=1時才可能被響應P20(5)關(guān)中斷指令：CLI(IF=0)開中斷指令：STI(IF=1)P58(表3.6-1)8.38086/8088的中斷操作與響應中斷分類34內(nèi)部中斷不需要外部硬件支持，不受IF控制在上述內(nèi)部中斷中，除單步中斷外，其余都不可屏蔽。所有類型（內(nèi)、外）的中斷在其處理過程中，CPU會自動地把狀態(tài)標志壓入堆棧，然后清除TF和IF。8086/8088規(guī)定這些中斷的優(yōu)先級次序（高到低）為：內(nèi)部中斷、NMI、INTR，優(yōu)先級最低的是單步中斷。受

TF

位控制P18⑨在中斷響應過程中：禁止單步中斷和可屏蔽中斷8.38086/8088的中斷操作與響應35主要內(nèi)容中斷的分類中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表中斷響應過程與時序8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表36中斷類型碼8086/8088為每個中斷源分配了一個0~255范圍內(nèi)的中斷類型碼。其中部分為專用中斷，40H~FFH號中斷原則上可以由用戶程序安排使用。中斷類型碼中斷功能中斷類型碼中斷功能00H除法錯中斷04H溢出中斷01H單步中斷05H打印中斷02HNMI中斷08H電子鐘定時中斷03H斷點中斷09H鍵盤中斷…………以上幾個應該熟悉8.38086/8088的中斷操作與響應37中斷向量

中斷服務程序的入口地址稱為一個中斷向量，由段基址CS和段內(nèi)偏移量IP兩部分組成。4個字節(jié)中斷服務程序要執(zhí)行的第1條指令的地址中斷向量表在8086/8088中，所有中斷服務程序的入口地址（中斷向量）集中放在內(nèi)存的最低1K區(qū)域（00000H～003FFH），構(gòu)成一個中斷向量表

8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表38中斷向量表位于內(nèi)存0段的0000H~03FFH的存儲區(qū)內(nèi)。8086/8088的中斷向量表由三個部分組成：5個專用中斷（0#～4#）27個系統(tǒng)使用或保留中斷（5#～31#）224個用戶定義中斷（32#～255#）每個中斷向量占４個內(nèi)存單元前兩個單元存放中斷向量的偏移地址（IP）后兩個單元存放中斷向量的段地址（CS）物理地址的范圍是多少？共256個8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表39類型0類型1類型2類型3類型4類型5類型63IPCS除數(shù)為零單步(TF=1)非屏蔽中斷斷點中斷溢出(OF＝1)類型28000H004H008H00CH010H014H070H0FCHCPU使用(5)DOS使用(59)1/18.2S定時類型64類型65類型66類型67類型255100H104H108H10CH3FCH用戶使用(192)中斷服務程序入口地址表(中斷向量表)中斷服務程序入口地址在表中的起始地址＝4×中斷類型碼中斷向量8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表這幾個應該熟悉40類型0類型1類型2類型3類型4類型5類型63IPCS除數(shù)為零單步(TF=1)非屏蔽中斷斷點中斷溢出(OF＝1)類型28000H004H008H00CH010H014H070H0FCHCPU使用(5)DOS使用(59)1/18.2S定時類型64類型65類型66類型67類型255100H104H108H10CH3FCH用戶使用(192)中斷服務程序入口地址表(中斷向量表)中斷服務程序入口地址在表中的起始地址＝4×中斷類型碼中斷向量地址8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表41中斷向量的查找設某個中斷源的中斷類型碼為n。中斷向量在中斷向量表的起始位置：n×4中斷向量位于中斷向量表：n×4~n×4+3這四個單元內(nèi)CPU會自動根據(jù)n值找到這個位置取出中斷向量，依次裝入IP和CS，從而轉(zhuǎn)入相應的中斷服務程序。8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表42某中斷的中斷類型號為68H，其中斷過程為：（1）計算存放中斷服務程序入口地址的地址=68H×4=1A0H；（2）取中斷入口地址的段內(nèi)偏移量裝入IP，IP=2050H

，段碼裝入CS，CS=A000H；（3）轉(zhuǎn)向中斷服務程序；（4）中斷返回502000A0001A0H001A2H001A4H存放地址=68H×4=1A0HIP=2050

CS=A000STIPUSHDSIRET中斷服務程序A000H:2050HINT68HMOVAX，0①②③④中斷類型號→中斷向量表地址→中斷服務程序入口地址中斷向量表注意與RET區(qū)別8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表根據(jù)下面所提供的某80x86微機內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，判斷INT11H

中斷服務程序的入口地址是

。A.F000:F84DB.A019:8ACCC.00F0:4DF8D.4DF8:00F0

中斷向量地址=中斷類型碼×4=11H×4=0044H0000:0040B3188ACC4DF800F0-41F800F0C5188ACC0000:005039E700F0A0198ACC-2EE800F0D2EF00F0IPCS注意低字節(jié)在低地址，高字節(jié)在高地址(小尾順序)中斷類型號→中斷向量表地址→中斷服務程序入口地址分析：8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表類型碼為________的中斷所對應的中斷向量存放在0000H:0040H開始的4個連續(xù)單元中，若這4個單元的內(nèi)容分別為_________________，則相應的中斷服務程序入口地址為5060H:7080H。中斷向量表起始地址=中斷類型碼×4中斷類型碼=0040H/4=10H中斷向量表80H70H60H50H10H×4=40H10H×4+1=41H10H×4+2=42H10H×4+3=43H8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表10H80H70H60H50H要掌握初始化方法，自己會編寫初始化程序。由BIOS提供的中斷服務，其中斷向量是在系統(tǒng)加電后由BIOS負責初始化。由DOS提供的中斷服務，其中斷向量是在啟動DOS后由DOS負責初始化。用戶自己開發(fā)的中斷服務程序，其中斷向量由用戶自己進行向量表的初始化。將中斷服務程序入口地址寫入中斷向量表的相應位置8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表中斷向量表的初始化46例7.3-1設某中斷類型號為72H的用戶程序的入口地址為USEINT，請初始化向量表。中斷向量起始地址=72H×4=1C8HMOVAX,0MOVES,AX ;中斷向量表位于內(nèi)存0段MOVBX,01C8H ;中斷向量的地址送BXMOVAX,OFFSETUSEINT;中斷服務程序的入口偏移地址送AXMOVES:[BX],AX ;中斷服務程序的入口偏移地址寫入中斷向量表INCBXINCBXMOVAX,SEGUSEINT ;中斷服務程序的入口段地址送AXMOVES:[BX],AX ;中斷服務程序的入口段地址寫入中斷向量表中斷服務程序的過程名MOVAX,SEGUSEINTMOVES:[BX+2],AX直接裝入法

為什么要用ES？8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表為了方便中斷向量的讀出和寫入，DOS系統(tǒng)為此設計了兩個子功能供用戶程序調(diào)用?！?/p>

從中斷向量表讀取中斷向量：“INT21H”的35H號子功能入口參數(shù)：AL=中斷類型號；出口參數(shù)：ES：BX=中斷向量●

把中斷向量寫入中斷向量表：“INT

21H”的25H號子功能入口參數(shù)：AL=中斷類型號；DS：DX=要寫入的中斷向量出口參數(shù)：無8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表中斷向量表的初始化DOS系統(tǒng)調(diào)用法例7.3-2某用戶設計了一個“定時中斷服務程序”，其過程名為TIMER，取代系統(tǒng)原先的1CH型服務程序。這種情況下，用戶要先對原有中斷向量進行讀出并保護以便恢復，然后才能設置新的中斷向量。READ PROC MOV AL，1CH

MOV AH，35H INT 21H MOV WORDPTROLD1CHXL，BX MOV WORDPTROLD1CHXL+2，ES RETREAD ENDP事先定義的變量中斷類型名DOS系統(tǒng)功能號出口參數(shù)：中斷向量的IP部分出口參數(shù)：中斷向量的CS部分8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表WRITE PROC PUSH DS ；TIMER服務程序入口地址的段基址送AX MOV AX，CS ;（設TIMER的入口段基址與WRITE的相同）

MOV DS，AX

MOV DX，OFFSETTIMER ；TIMER服務程序入口地址的偏移量送DX MOV AL，1CH

MOV AH，25H

INT 21H POP DS RETWRITE ENDP如果不相同，則MOVAX,SEGTIMER入口參數(shù)：中斷向量的CS部分入口參數(shù)：中斷向量的IP部分入口參數(shù)：中斷類型號DOS系統(tǒng)功能號8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表中斷向量表初始化在Proteus環(huán)境下能不能使用DOS系統(tǒng)調(diào)用法初始化中斷向量表？8.38086/8088的中斷操作與響應中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表51主要內(nèi)容中斷的分類中斷類型碼、中斷向量和中斷向量表中斷響應過程與時序8.38086/8088的中斷操作與響應52主要內(nèi)容8.38086/8088的中斷操作與響應中斷源的優(yōu)先級排序硬件中斷的響應過程和中斷服務軟件中斷的響應過程和中斷服務231中斷源的優(yōu)先級排序53取指令執(zhí)行當前指令執(zhí)行完?軟件中斷?NMI?INTR?TF=1?IF=1?取走中斷類型碼FR壓棧TF→TEMPIF=0，TF=0CS、IP入棧中斷向量表地址=類型碼×4中斷向量表地址取1字→IP中斷向量表地址+2取1字→CSNYNNNYYYYNY各類中斷源的優(yōu)先級排序(響應次序)如何？見教材p1860型、3型、4型等保護斷點8.38086/8088的中斷操作與響應中斷源的優(yōu)先級排序54下面優(yōu)先級最高的是

。A.NMI中斷

B.INTR中斷C.單步中斷D.斷點中斷屬于內(nèi)部(軟件)中斷3型8086各類中斷響應的順序是：

軟件中斷→NMI端中斷→INTR端中斷→單步中斷8.38086/8088的中斷操作與響應55主要內(nèi)容8.38086/8088的中斷操作與響應中斷源的優(yōu)先級排序硬件中斷的響應過程和中斷服務軟件中斷的響應過程和中斷服務231硬件中斷的響應過程和中斷服務56硬件中斷指的是NMI引腳引入的非屏蔽中斷

INTR引腳引入的可屏蔽中斷CPU響應條件執(zhí)行完現(xiàn)行指令CPU開中斷(IF=1)執(zhí)行完現(xiàn)行指令8.38086/8088的中斷操作與響應硬件中斷的響應過程57A.當前時鐘周期

B.當前總線周期C.當前指令周期D.下一個指令周期當8086CPU的INTR=“1”，且中斷允許標志IF=“1”時，則CPU完成

后，響應該中斷請求，進行中斷處理可屏蔽中斷響應的兩個條件1、CPU開中斷(IF=1)2、執(zhí)行完現(xiàn)行指令

8.38086/8088的中斷操作與響應硬件中斷的響應過程和中斷服務588086/8088響應INTR的中斷后，從INTA引腳連續(xù)發(fā)兩個負脈沖，中斷源在接到第二個負脈沖后，通過數(shù)據(jù)線發(fā)送中斷類型碼，CPU收到類型碼后，進行如下操作：將中斷類型碼放入暫存器保存將標志寄存器的內(nèi)容加入系統(tǒng)堆棧將IF和TF標志清零保護斷點根據(jù)中斷類型碼取出中斷向量，裝入IP和CS轉(zhuǎn)向中斷服務程序。為什么？見p187見p21(1)8.38086/8088的中斷操作與響應硬件中斷的響應過程和中斷服務硬件中斷的響應過程59現(xiàn)場保護中斷處理現(xiàn)場恢復中斷返回不允許中斷嵌套的結(jié)構(gòu)為了使中斷返回后能繼續(xù)主程序的運行。用堆棧指令保護那些在主、子程序中均用到的通用寄存器。IRET指令：把中斷響應時保護的標志寄存器內(nèi)容恢復；把斷點地址彈出送至IP和CS從而實現(xiàn)返回。見教材p189~1908.38086/8088的中斷操作與響應硬件中斷的響應過程和中斷服務中斷服務程序的結(jié)構(gòu)60現(xiàn)場保護中斷處理現(xiàn)場恢復中斷返回允許中斷嵌套的結(jié)構(gòu)開中斷關(guān)中斷對于可屏蔽中斷而言，不論中斷返回前CPU是處于開中斷還是關(guān)中斷，返回后中斷總是開放的。STICLI為什么？見p1888.38086/8088的中斷操作與響應硬件中斷的響應過程和中斷服務中斷服務程序的結(jié)構(gòu)61中斷類型碼第一響應周期第二響應周期T1T2T3T4T1T2T3T4CLKALEINTAD7-D01.送出第1個中斷響應信號，通知外部中斷控制邏輯，CPU接受了中斷請求2.送出第2個中斷響應信號，啟動外部中斷控制邏輯，把中斷類型碼置于數(shù)據(jù)總線，CPU從數(shù)據(jù)總線讀取中斷類型碼中斷類型碼通過數(shù)據(jù)總線低8位傳送，外設的數(shù)據(jù)線必須掛接在808616位數(shù)據(jù)總線的低8位。端口地址必須為偶地址A0=0見教材p1898.38086/8088的中斷操作與響應硬件中斷的響應過程和中斷服務硬件中斷的時序IF=1（開中斷）時，當INTR端加入中斷請求信號（高電平有效）時，待當前指令結(jié)束后，CPU產(chǎn)生兩個連續(xù)的中斷響應總線周期，其時序關(guān)系如圖623.保護斷點和標志，將當前的FR、CS和IP內(nèi)容依次壓入堆棧，以便返回時恢復；4.將FR中的IF標志和TF標志清0；5.根據(jù)讀取的中斷類型碼，控制