8 中斷及8259.ppt

1、1,8 中斷和中斷控制器8259A,8.1 中斷 8.2.1 8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8.2.2 8259A的工作方式 8.2.3 8259A的初始化命令字和操作命令字 8.3 8259A使用舉例,2,8.1 中斷,1 8086/8088的中斷分類（P254） 硬件中斷 （非屏蔽中斷和可屏蔽中斷） 軟件中斷（中斷指令和內(nèi)部中斷）,8086的中斷系統(tǒng)采用中斷向量機(jī)制 能夠處理256個(gè)中斷 用中斷類型號(hào)0255區(qū)別,3,非屏蔽中斷,通過非屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)引腳（NMI）向微處理器提出的中斷請(qǐng)求，微處理器無法禁止，將在當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束予以響應(yīng)，這個(gè)中斷被稱為非屏蔽中斷 8086的非屏蔽中斷的類型號(hào)為2

2、非屏蔽中斷主要用于處理系統(tǒng)的意外或故障。,4,可屏蔽中斷,外部通過可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)引腳（INTR）向微處理器提出的中斷，微處理器在允許可屏蔽中斷（IF=1）的條件下，在當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束予以響應(yīng)，同時(shí)輸出可屏蔽中斷響應(yīng)信號(hào)（INTA#），這個(gè)中斷就是可屏蔽中斷 8086通常需要配合中斷控制器8259A共同處理可屏蔽中斷，中斷類型號(hào)由8259A發(fā)出 可屏蔽中斷主要用于主機(jī)與外設(shè)交換數(shù)據(jù),IF控制可屏蔽中斷的響應(yīng),5,指令中斷,在執(zhí)行中斷調(diào)用指令I(lǐng)NT n時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)類型號(hào)為n（0 255）的內(nèi)部中斷，稱為指令中斷,6,除法錯(cuò)中斷,在執(zhí)行除法指令時(shí)，若除數(shù)為0或商超過了寄存器所能表達(dá)的范圍，則產(chǎn)生

3、一個(gè)類型號(hào)為0的內(nèi)部中斷，稱為除法錯(cuò)中斷 例如：,mov bl,0 div bl；除數(shù)BL0，產(chǎn)生除法錯(cuò)中斷,mov ax,200h mov bl,1 div bl；商200H，不能用AL表達(dá) ；產(chǎn)生除法錯(cuò)中斷,7,單步中斷,若單步中斷標(biāo)志TF為1，則在每條指令執(zhí)行結(jié)束后產(chǎn)生一個(gè)類型號(hào)為1的內(nèi)部中斷，稱為單步中斷,8,其中類型號(hào)為3的內(nèi)部中斷，常用于程序調(diào)試，被稱為斷點(diǎn)中斷,斷點(diǎn)中斷(INT 3),9,溢出中斷（有符號(hào)數(shù)加減運(yùn)算）,在執(zhí)行溢出中斷指令I(lǐng)NTO時(shí)，若溢出標(biāo)志OF為1，則產(chǎn)生一個(gè)類型號(hào)為4的內(nèi)部中斷，被稱為溢出中斷,10,8086/8088的中斷分類 ：,除法錯(cuò)中斷,11,2 中斷

4、向量和中斷向量表(P256),中斷向量：中斷服務(wù)子程序的入口地址（首地址） 入口地址含有段地址CS和偏移地址IP（32位） 每個(gè)中斷向量的低字是偏移地址IP、高字是段地址CS，需占用4個(gè)字節(jié) 8086微處理器從物理地址00000H開始，依次安排各個(gè)中斷向量，類型號(hào)也從0開始 256個(gè)中斷占用1KB區(qū)域，就形成中斷向量表,類型號(hào)為N的中斷向量的 物理地址N4,12,除法錯(cuò)中斷,13,例：中斷類型號(hào)為10的中斷處理子程序存放在1234H：5678H開始的內(nèi)存區(qū)域中，求中斷向量地址及其每個(gè)單元中所存放的數(shù)值。,1044028H 求得中斷向量物理地址是00028H0002BH 按8086存儲(chǔ)原則，從0

5、0028H0002BH的每個(gè)單元中分別存放78H、56H、34H、12H,14,可屏蔽中斷的響應(yīng)過程 ：（CPU自動(dòng)執(zhí)行） 讀取中斷類型碼 將標(biāo)志寄存器FR的值推入堆棧（IF=?） 把標(biāo)志寄存器的IF和TF清零 將斷點(diǎn)地址保護(hù)到堆棧中。（CS:IP） 尋找中斷向量，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序,3 硬件中斷的響應(yīng)和時(shí)序(P258),15,8086的中斷響應(yīng)時(shí)序 ：,16,中斷響應(yīng)用2個(gè)總線周期,第1個(gè)總線周期，通知外設(shè)，CPU準(zhǔn)備響應(yīng)中斷； 第2個(gè)總線周期，外設(shè)(8259A)發(fā)送中斷類型碼,17, 保護(hù)現(xiàn)場（PUSH） 開放中斷（原因） 中斷處理的具體內(nèi)容 恢復(fù)現(xiàn)場（POP） 中斷返回指令（ ? ）,IR

6、ET,4 中斷服務(wù)子程序(261),18,8.2.1 8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(P262),19,1.數(shù)據(jù)總線緩沖器,D0D7接數(shù)據(jù)總線低8位(AD0AD7) 接收命令字（8位） 輸出中斷類型碼（8位）、查詢字（8位）和相關(guān)寄存器的狀態(tài)（8位）,20,3. 級(jí)聯(lián)緩沖/比較器,CAS2CAS0用于指出8個(gè)從片的地址； SP#/EN#可用于輸入/輸出，輸入（SP#）決定主（1）/從片（0），輸出（EN#）控制總線驅(qū)動(dòng)器74LS245（緩沖器）工作。,21,4. 中斷請(qǐng)求寄存器IRR 8位寄存器，可鎖存由外部輸入的中斷請(qǐng)求信號(hào)IR7IR0 5. 中斷服務(wù)寄存器ISR 8位寄存器，用來記錄正在處理中的中斷

7、請(qǐng)求,22,6. 中斷屏蔽寄存器IMR 8位寄存器，用來存放對(duì)各級(jí)中斷請(qǐng)求的屏蔽信息。 7. 優(yōu)先權(quán)判別器PR 多個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生，判斷優(yōu)先響應(yīng)哪個(gè) 出現(xiàn)多重中斷，判斷是否打斷當(dāng)前中斷操作,23,8. 控制部件,輸出中斷請(qǐng)求信號(hào)INT接CPU的INTR INTA#接收來自CPU的中斷應(yīng)答信號(hào)，應(yīng)為2個(gè)負(fù)脈沖才有效；,24,CPU中斷響應(yīng)之后8259的動(dòng)作：,1）第一個(gè)負(fù)脈沖：IRR鎖存失效，ISR相應(yīng)位置1，IRR相應(yīng)位清0； 2）第二個(gè)負(fù)脈沖：送出中斷類型碼；若是中斷自動(dòng)結(jié)束方式（AEOI），則ISR相應(yīng)位清0。,25,8.2.2 8259A的工作方式(P264),1. 設(shè)置優(yōu)先級(jí)的方式(4)

8、 2. 結(jié)束中斷處理的方式(3) 3 . 引入中斷請(qǐng)求的方式(2),26,1. 設(shè)置優(yōu)先級(jí)的方式,（1）全嵌套方式：（默認(rèn)方式） 0級(jí)最高，只進(jìn)行高級(jí)中斷嵌套（最多實(shí)現(xiàn)8級(jí)中斷嵌套）。PR比較ISR與IRR中優(yōu)先級(jí)高低決定是否中斷嵌套。,27,（2）特殊全嵌套方式：（級(jí)聯(lián)系統(tǒng)）,0級(jí)最高，但同級(jí)中斷也會(huì)響應(yīng)、嵌套。級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中的主片必須使用該方式，保證來自同一從片但不同優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求能被響應(yīng)。,主8259A,INT,INTR,從8259A,INT,IR2,IR0,IR7,28,（3）普通循環(huán)方式：（優(yōu)先級(jí)相同的系統(tǒng)） 設(shè)備中斷請(qǐng)求被響應(yīng)并執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，其優(yōu)先級(jí)自動(dòng)降為最低，原先低一級(jí)中斷

9、成為最高優(yōu)先級(jí)。但該方式開始總是IR0優(yōu)先級(jí)最高。,29,普通循環(huán)方式舉例,30,（4）特殊循環(huán)方式：（優(yōu)先級(jí)相同的系統(tǒng)） 與普通循環(huán)方式唯一不同是一開始的最低優(yōu)先級(jí)由程序確定（最高也就確定），而非IR0。,31,特殊循環(huán)方式舉例,32,2. 結(jié)束中斷處理的方式,必要性：中斷服務(wù)程序結(jié)束后，要使相應(yīng)ISn清0，否則，低級(jí)或同級(jí)的中斷再就不可能被響應(yīng)，導(dǎo)致中斷系統(tǒng)功能異常。 區(qū)別：就是使ISn清零的方法不同。,33,（1）中斷自動(dòng)結(jié)束（AEOI）方式：（適用于只有1片8259且中斷不嵌套） ICW4中的AEOI位設(shè)置，CPU響應(yīng)中斷即自動(dòng)清0相應(yīng)的ISn，在INTA#的第二個(gè)負(fù)脈沖時(shí)完成。,34

10、,（2）一般中斷結(jié)束(EOI)方式：（適用于全嵌套方式，即知道優(yōu)先級(jí)的情況下） CPU發(fā)一般中斷結(jié)束命令（OCW2中EOI為1，SL為0），使8259當(dāng)前ISR中最高的非零IS位復(fù)位,35,（3）特殊中斷結(jié)束(E0I)方式：（主要適用于循環(huán)方式，即不知道當(dāng)前中斷服務(wù)優(yōu)先級(jí)的情況下） CPU發(fā)特殊中斷結(jié)束命令（OCW2中EOI為1，SL為1），使8259當(dāng)前ISR中由OCW2的L2、L1、L0位指出的IS位復(fù)位,36,3 . 引入中斷請(qǐng)求的方式,（1）邊沿觸發(fā)方式： 上升沿有效 （2）電平觸發(fā)方式： 高電平有效,注意：必須及時(shí)撤除中斷請(qǐng)求，否則可能反復(fù)響應(yīng)同一中斷。,37,8.2.3 8259A

11、初始化命令字和操作命令字(P266),初始化編程 8259A開始工作前，必須進(jìn)行初始化編程 給8259A寫入初始化命令字ICW,38,中斷操作編程,在8259A工作期間 可以寫入操作命令字OCW將選定的操作傳送給8259A，使之按新的要求工作 還可以讀取8259A的信息，以便了解他的工作狀態(tài),39,1. 初始化命令字ICW,初始化命令字ICW最多有4個(gè) 8259A在開始工作前必須寫入 必須按照ICW1ICW4順序?qū)懭?ICW1和ICW2是必須送的 ICW3和ICW4由工作方式?jīng)Q定,40,ICW1（芯片控制初始化命令字）,表示可以任意 為1為0都可以（建議為0）,1只能為1，作為標(biāo)志（與OCW2

12、和OCW3區(qū)分）,中斷觸發(fā)方式： LTIM1，電平觸發(fā)方式 LTIM0，邊沿觸發(fā)方式,規(guī)定單片或級(jí)連方式： SNGL1，單片方式 SNGL0，級(jí)連方式,是否寫入ICW4 IC41，要寫入ICW4 IC40，不寫入ICW4，即ICW4規(guī)定的位全為0,偶地址,41,ICW2（中斷類型碼初始化命令字）,設(shè)置中斷類型號(hào) T7T3為中斷類型碼的高5位 低3位由8259A自動(dòng)確定： IR0為000、IR1為001、IR7為111,奇地址,42,說明：,IRi的中斷類型碼 = ICW2的高5位（低三位為0）+i（由IR0IR7） 例：如果ICW2設(shè)為19H，則IR3的中斷類型碼（4為中斷向量地址）為,18H

13、（取高五位）+03H=1BH。,43,ICW3（主/從片初始化命令字）,主片8259A：IRi1對(duì)應(yīng)IRi引腳接有從片；否則IRi引腳沒有接從片 從片8259A：ID0ID2編碼說明從片INT引腳接到主片哪個(gè)IR引腳,奇地址,44,ICW4（方式控制初始化命令字）,嵌套方式： 特殊全嵌套方式（SFNM1） 普通全嵌套方式（SFNM0）,數(shù)據(jù)線的緩沖方式： 緩沖方式（BUF1） 非緩沖方式（BUF0）,主片/從片選擇： 主片（M/S=1） 從片（M/S=0）,中斷結(jié)束方式： 自動(dòng)中斷結(jié)束（AEOI1） 非自動(dòng)中斷結(jié)束（AEOI0）,微處理器類型： 16位8086（PM1） 8位8080/8085

14、（PM0）,奇地址,45,BUF、M/S和SP#/EN#定義,46,2. 初始化流程,1,2,3,4,47,對(duì)初始化流程的幾點(diǎn)說明, ICW1寫入偶端口，ICW2ICW4寫入奇端口 ICW1和ICW2必須設(shè)置（所有系統(tǒng)每個(gè)芯片），ICW3（只在級(jí)聯(lián)系統(tǒng)）和ICW4（16位系統(tǒng)要設(shè)置特殊方式時(shí)）非必須 在級(jí)聯(lián)時(shí)，主片和從片分別設(shè)置ICW3,48,對(duì)8259A設(shè)置初始化命令字的例子,MOV AL,13H（00010011B） OUT 80H,AL;設(shè)置ICW1（單片 8259，設(shè)置ICW4） MOV AL，18H（00011000B） OUT 81H，AL;設(shè)置ICW2（中斷類型碼是18H1FH）

15、 MOV AL,0DH（00001101B） OUT 81H，AL;設(shè)置ICW4（非特殊全嵌套，緩沖，非中斷自動(dòng)結(jié)束方式，16位系統(tǒng)）,49,3. 操作命令字OCW,8259A工作期間，可以隨時(shí)接收操作命令字OCW OCW共有3個(gè)：OCW1OCW3 寫入時(shí)沒有順序要求，需要用到哪個(gè)OCW就寫入哪個(gè),50,OCW1（中斷屏蔽操作命令字）,內(nèi)容寫入中斷屏蔽寄存器IMR DiMi對(duì)應(yīng)IRi，為1禁止IRi中斷； 為0允許IRi中斷。各位互相獨(dú)立。,奇地址,51,說明：,1）通過奇端口寫入，也可通過奇端口讀取。 2）用于普通中斷屏蔽，特殊屏蔽方式要設(shè)置OCW3相應(yīng)位才行。,52,OCW2（優(yōu)先級(jí)循環(huán)和

16、中斷結(jié)束方式操作命令字）,R、SL和EOI配合使用 產(chǎn)生中斷結(jié)束（EOI）命令和改變優(yōu)先權(quán)順序,L2L0的3位編碼 指定IR引腳,偶地址,53,特征位：D4D3=00； 結(jié)束方式管理： D6D5=X0，自動(dòng)結(jié)束，硬件自動(dòng)清除ISR的相應(yīng)位；（AEOI1） D6D5=01，普通結(jié)束不指定清ISR的哪一位； D6D5=11，特殊結(jié)束指定清ISR的哪一位。 優(yōu)先權(quán)管理： D7=0，優(yōu)先權(quán)固定；D7=1，優(yōu)先權(quán)循環(huán)。,標(biāo)志位說明：,54,中斷結(jié)束（EOI）和優(yōu)先權(quán)設(shè)置命令表,55,4 各寄存器的區(qū)別方法：,送到偶地址端口：OCW2和OCW3通過D3位區(qū)別，前者為0，后者為1； 送到偶地址端口：ICW1

17、和OCW2、OCW3的區(qū)別通過D4位，前者為1，后兩者為0； 送到奇地址端口：ICW2/3/4均按序在初始化時(shí)一次性寫入，OCW1不能緊跟ICW1之后寫入，因而不會(huì)混淆。,56,8.3 8259A使用舉例(P273),利用8259A實(shí)現(xiàn)對(duì)外部中斷的響應(yīng)和處理，要求如下： 將1Hz時(shí)鐘信號(hào)接8259A的IR2端作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU響應(yīng)此中斷后通過8255PA口輸出使發(fā)光二極管按照每秒加1的方式進(jìn)行亮滅。,57,8259電路圖,8259A,D7D0,D7D0,WR,RD,IOW,IOR,Y2,G1,G2B,G2A,C,B,A,74LS138,CS,A10,如何算出中斷向量地址？ mov ax,

18、 offset int_2 stosw mov ax, seg int_2 stosw;設(shè)定IR2中斷向量，存放中斷服務(wù)程序入口地址,60,8259初始化,mov al,13h mov dx,650h out dx,al;設(shè)定ICW1 mov al,08h mov dx,652h out dx,al;設(shè)定ICW2 mov al,01h out dx,al;設(shè)定ICW4 mov al, 0fbh out dx,al;設(shè)定OCW1,61,8255初始化及其他初始狀態(tài),mov al,80h mov dx,666h out dx,al;設(shè)定8255PA口輸出 mov al,0ffh mov dx,660h out dx,al;發(fā)光二極管全滅 mov bl,0;加法計(jì)數(shù)初值為0 sti;開中斷 jmp $;程序