微機(jī)原理與接口技術(shù)第十六講1/14/2024第七章微型計(jì)算機(jī)中斷系統(tǒng)7-1概述7-2中斷處理過程7-3中斷優(yōu)先級(jí)和中斷向量7-4可編程中斷控制器內(nèi)容提要1/14/20242§7-4可編程中斷控制器（8259A）功能和引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)8259A的中斷管理方式8259A的編程方式8259A的中斷級(jí)聯(lián)07:163§7-4可編程中斷控制器8259A一、功能和引腳

8259A14131615121110171819202122232425262728943215678SP/ENCAS2INTIR0VCC(+5V)INTAGNDCAS1CAS0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7A0D7D6D5D4D3D2D1D0CSWRRD07:164§7-4可編程中斷控制器8259A【功能和引腳

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1.主要功能具有8級(jí)優(yōu)先級(jí)控制，通過級(jí)聯(lián)可以擴(kuò)展到64級(jí)優(yōu)先級(jí)控制。每一級(jí)中斷可由程序單獨(dú)屏蔽或允許?？商峁┲袛囝愋吞?hào)傳送給CPU?？梢酝ㄟ^編程選擇多種不同工作方式。8259A（從片）SP/ENINTIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR78259A（從片）SP/ENINTIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR78259ASP/ENINTIR0INTAIR1IR2IR3IR4IR5IR6IR75V07:165§7-4可編程中斷控制器8259A【功能和引腳

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2.引腳D7~D0：雙向數(shù)據(jù)線，三態(tài)，它直接或通過總線驅(qū)動(dòng)器與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連。IR7~IR0：外設(shè)的中斷請(qǐng)求信號(hào)輸入端，輸入，中斷請(qǐng)求信號(hào)可以是電平觸發(fā)或邊沿觸發(fā)。中斷級(jí)聯(lián)時(shí)，連接8259A從片INT端。VCC(+5V)8259A14131615121110171819202122232425262728943215678SP/ENCAS2INTIR0INTAGNDCAS1CAS0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7A0D7D6D5D4D3D2D1D0CSWRRD中斷請(qǐng)求信號(hào)07:166RD：讀命令信號(hào)，輸入，低電平有效，用來控制數(shù)據(jù)由8259A讀到CPU。WR:寫命令信號(hào)，輸入，低電平有效，原來控制數(shù)據(jù)由CPU寫到8259A。CS：片選信號(hào)，輸入，通過譯碼電路與高位地址總線相連。A0：選擇8259A的兩個(gè)端口，輸入，連低位地址線。INT：向CPU發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)，輸出，與CPU的INTR端相連。INTA：CPU給8259A的中斷響應(yīng)信號(hào)，輸入。8259A要求兩個(gè)負(fù)脈沖的中斷響應(yīng)信號(hào)，第一個(gè)是CPU響應(yīng)中斷的信號(hào)，第二個(gè)INTA結(jié)束后，CPU讀取8259A送去的中斷類型號(hào)。CAS2~CAS0：雙向級(jí)聯(lián)信號(hào)線。8259A作主片時(shí)，為輸出線，作從片時(shí)，為輸入線。與SP/EN配合實(shí)現(xiàn)8259A級(jí)聯(lián)。§7-4可編程中斷控制器8259A【功能和引腳】

1/14/20247SP/EN：編程/雙向使能緩沖。§7-4可編程中斷控制器8259A【功能和引腳

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8259A14131615121110171819202122232425262728943215678SP/ENCAS2INTIR0INTAGNDCAS1CAS0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7A0D7D6D5D4D3D2D1D0CSWRRD作為輸入使用時(shí)，用來決定本片8259A是主片還是從片：若SP/EN=1，則為主片；若SP/EN=0，則為從片。作為輸出使用時(shí)，啟動(dòng)8259A到CPU之間的數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器。SP/EN作為輸入還是輸出，決定于8259A是否采用緩沖方式工作，若采用緩沖方式工作，則SP/EN作為輸出，若采用非緩沖方式，SP/EN作為輸入。1/14/20248§7-4可編程中斷控制器8259A

二、內(nèi)部結(jié)構(gòu)07:169§7-4可編程中斷控制器8259A【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

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)總線接口，通常連接低8位數(shù)據(jù)總線D7~D0。CPU編程控制字寫入8259A、8259A的狀態(tài)信息讀出、及中斷響應(yīng)時(shí)8259A送出的中斷類型號(hào)，都經(jīng)過它傳送。1.數(shù)據(jù)總線緩沖器

07:1610

2.讀寫控制電路§7-4可編程中斷控制器8259A【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

讀寫控制電路接收CPU送來的讀/寫命令RD、WR，片選信號(hào)CS及端口選擇信號(hào)A0

。高阻高阻1××××11×

INIRR/ISR至CPUIMR至CPU

0

010

0

011

OUTCPU至ICW1CPU至ICW2,ICW3,ICW4,OCW1CPU至OCW2CPU至OCW3

01001×

0101××

010000

010001指令讀寫操作CSRDWRA0D4D38259A的讀寫功能07:1611

實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，8259A的D7~D0與CPU數(shù)據(jù)總線低8位相連。為了保證CPU與8259A用低8位傳輸數(shù)據(jù)，CPU的A1連8259A的A0。這樣對(duì)CPU來說A0＝0，A1可以為1或?yàn)?，CPU讀寫始終是用偶地址。對(duì)8259A來說A1可以為1或?yàn)?，給8259A的端口分配了兩個(gè)地址，一個(gè)奇地址，一個(gè)偶地址，符合了8259A的編程要求。§7-4可編程中斷控制器8259A【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

2.讀寫控制電路[續(xù)]高位地址譯碼后送CS作片選信號(hào)。A0連地址總線A0或A1，用來選擇8259A的兩個(gè)I/O端口，一個(gè)為奇地址，另一個(gè)偶地址。讀寫操作由這4個(gè)信號(hào)控制來實(shí)現(xiàn)的，使8259A接收CPU送來的初始化命令字(ICW)和操作命令字(OCW)，或?qū)?nèi)部狀態(tài)信息送給CPU。07:1612

注意：8086系統(tǒng)中數(shù)據(jù)總線為16位，CPU傳送數(shù)據(jù)時(shí)，低8位數(shù)據(jù)總線傳送到偶地址端口，高8位數(shù)據(jù)總線傳送到奇地址端口。當(dāng)8位I/O接口芯片與8086CPU16位數(shù)據(jù)總線相連接時(shí)，既可以連到低8位數(shù)據(jù)總線，也可以連到高8位數(shù)據(jù)總線。§7-4可編程中斷控制器8259A【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

2.讀寫控制電路[續(xù)]07:16133.級(jí)聯(lián)緩沖/比較器緩沖方式：在多片8259A級(jí)聯(lián)的系統(tǒng)中，8259A通過總線驅(qū)動(dòng)器和數(shù)據(jù)總線相連，這就是緩沖方式。§7-4可編程中斷控制器8259A【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

在緩沖方式下，8259A的SP/EN端與總線驅(qū)動(dòng)器允許端相連，控制總線驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)，SP/EN作為輸出端。當(dāng)EN＝0時(shí)，8259A控制數(shù)據(jù)從8259A送到CPU；當(dāng)EN＝1時(shí)，控制數(shù)據(jù)從CPU送到8259A。07:1614

非緩沖方式：單片8259A或少量8259A級(jí)聯(lián)時(shí)，可以將8259A直接與數(shù)據(jù)總線相連，稱為非緩沖方式。3.級(jí)聯(lián)緩沖/比較器§7-4可編程中斷控制器8259A【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

非緩沖方式下，8259A的SP/EN端作輸入端，控制8259A作為主片還是從片。SP＝1，表示此8259A為主片。SP＝0，表示此8259A為從片。單片8259A時(shí)，SP/EN接高電平。由初始化命令字ICW4來設(shè)置緩沖方式或非緩沖方式。 07:16154.中斷請(qǐng)求寄存器中斷請(qǐng)求寄存器是一個(gè)8位寄存器，存放外部輸入的中斷請(qǐng)求信號(hào)IR7~IR0。當(dāng)某個(gè)IR端有中斷請(qǐng)求時(shí)，IRR相應(yīng)的某位置“1”。可以允許8個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)同時(shí)進(jìn)入，此時(shí)IRR寄存器被置成全“1”。當(dāng)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)時(shí)，IRR的相應(yīng)位復(fù)位。§7-4可編程中斷控制器8259A【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

07:1616

5.中斷屏蔽寄存器IMR中斷屏蔽寄存器是一個(gè)8位寄存器，用來存放對(duì)各級(jí)中斷請(qǐng)求的屏蔽信息。當(dāng)用軟件編程使IMR寄存器中某一位置“0”時(shí)，允許IRR寄存器中相應(yīng)位的中斷請(qǐng)求進(jìn)入中斷優(yōu)先級(jí)判別器。若IMR中某位為“1”，則此位中斷請(qǐng)求被屏蔽。各個(gè)中斷屏蔽位是獨(dú)立的，屏蔽了優(yōu)先級(jí)高的中斷，不影響其它較低優(yōu)先級(jí)的中斷允許。§7-4可編程中斷控制器8259A【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

07:16176.優(yōu)先級(jí)判別器PR

優(yōu)先級(jí)判別器對(duì)保存在IRR寄存器中的中斷請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)先級(jí)識(shí)別，送出最高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求到中斷服務(wù)奇存器ISR中去。當(dāng)出現(xiàn)多重中斷時(shí)，PR判定是否允許所出現(xiàn)的中斷去打斷正在處理的中斷，讓優(yōu)先級(jí)更高的中斷優(yōu)先處理?！?-4可編程中斷控制器8259A【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

07:16187.中斷服務(wù)寄存器ISR§7-4可編程中斷控制器8259A【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

中斷服務(wù)寄存器是一個(gè)8位寄存器，保存正在處理中的中斷請(qǐng)求信號(hào)。某個(gè)IR端的中斷請(qǐng)求被CPU響應(yīng)后，當(dāng)CPU發(fā)出第一個(gè)INTA信號(hào)時(shí)，ISR寄存器中的相應(yīng)位置“1”，一直保持到該級(jí)中斷處理結(jié)束為止。允許多重中斷時(shí)，ISR多位同時(shí)被置成“1”。07:16198.控制電路§7-4可編程中斷控制器8259A【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】

根據(jù)中斷請(qǐng)求寄存器IRR的置位情況和中斷屏蔽寄存器IMR的設(shè)置的情況，通過優(yōu)先級(jí)判別器PR判定優(yōu)先級(jí)，向8259A內(nèi)部及其它部件發(fā)出控制信號(hào)。向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)INT和接收CPU的中斷響應(yīng)信號(hào)INTA，使中斷服務(wù)寄存器ISR的相應(yīng)位置“1”，并使中斷請(qǐng)求寄存器IRR的相應(yīng)位置“0”。當(dāng)CPU第二個(gè)INTA信號(hào)到來，控制8259A送出中斷類型號(hào)，使CPU轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序。如果方式控制字ICW4的中斷自動(dòng)結(jié)束位為“1”，則在第二個(gè)INTA脈沖結(jié)束時(shí)，將8259A中斷服務(wù)寄存器ISR的相應(yīng)位清“0”。07:16201.8259A的編程結(jié)構(gòu)§7-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

07:16211.8259A的編程結(jié)構(gòu)中斷管理方式是通過8259A初始化時(shí)寫入初始化命令字和操作命令字來設(shè)置的。初始化命令字寫入寄存器ICW1~ICW4，它是由初始化程序設(shè)置的初始化命令字一經(jīng)設(shè)定，在系統(tǒng)工作過程中就不再改變。操作命令字寫入寄存器OCW1~OCW3，它是由應(yīng)用程序設(shè)定的，用來對(duì)中斷處理過程進(jìn)行控制，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，操作命令字可以重新設(shè)置。三、8259A的中斷管理方式§7-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

07:16222.優(yōu)先級(jí)設(shè)置方式若8259A初始化后沒有設(shè)置其它優(yōu)先級(jí)的方式，就自動(dòng)進(jìn)入完全嵌套方式。在這種方式下，中斷優(yōu)先級(jí)分配固定級(jí)別0~7級(jí)，IR0具有最高優(yōu)先級(jí)，IR7優(yōu)先級(jí)最低?？捎贸跏蓟钣領(lǐng)CW4中SFNM＝0，將8259A置成完全嵌套優(yōu)先級(jí)方式。在完全嵌套工作方式下，當(dāng)一個(gè)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)后，中斷服務(wù)寄存器ISR中的對(duì)應(yīng)位置“1”，中斷類型號(hào)被放到數(shù)據(jù)總線上，CPU轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。完全嵌套方式§7-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

07:1623一般情況下(除自動(dòng)中斷結(jié)束方式外)，在CPU發(fā)出中斷結(jié)束命令EOI前，ISR寄存器中此對(duì)應(yīng)位一直保持“1”。當(dāng)新的中斷請(qǐng)求進(jìn)入時(shí)，中斷優(yōu)先級(jí)裁決器將新的中斷請(qǐng)求和當(dāng)前ISR寄存器中置“1”位比較，判斷哪一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高。允許打斷正在處理的中斷，優(yōu)先處理更高級(jí)的中斷，實(shí)現(xiàn)中斷嵌套，但禁止同級(jí)與低級(jí)中斷請(qǐng)求進(jìn)入。中斷嵌套時(shí)，ISR寄存器中內(nèi)容發(fā)生變化，又有一個(gè)對(duì)應(yīng)位置“1”，當(dāng)實(shí)現(xiàn)8級(jí)中斷嵌套時(shí)，ISR寄存器內(nèi)容為0FFH?！?-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

完全嵌套方式[續(xù)]2.優(yōu)先級(jí)設(shè)置方式07:1624特殊全嵌套方式與全嵌套工作方式基本相同，區(qū)別在于當(dāng)處理某級(jí)中斷時(shí)，有同級(jí)中斷請(qǐng)求進(jìn)入，8259A也會(huì)響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)同級(jí)中斷請(qǐng)求的特殊嵌套。在級(jí)聯(lián)方式中，當(dāng)從片上有中斷請(qǐng)求進(jìn)入并正在處理時(shí)，同一從片上又進(jìn)入更高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求，從片能響應(yīng)更高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求，并向主片申請(qǐng)中斷，但對(duì)主片來說是同級(jí)中斷請(qǐng)求。當(dāng)主片處于特殊全嵌套工作方式時(shí)，主片就能允許對(duì)相同級(jí)別的中斷請(qǐng)求開放。特殊全嵌套方式§7-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

2.優(yōu)先級(jí)設(shè)置方式07:1625在優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)方式中，優(yōu)先級(jí)別可以改變。初始優(yōu)先級(jí)次序規(guī)定為IR0、IR1、…、IR7，當(dāng)任何一級(jí)中斷被處理完后，它的優(yōu)先級(jí)別變?yōu)樽畹?，將最高?yōu)先級(jí)賦給原來比它低一級(jí)的中斷請(qǐng)求，其它依次類推。優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)方式適合用在多個(gè)中斷源優(yōu)先級(jí)相等的場合。優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)方式例：當(dāng)前IR3中斷請(qǐng)求，則處理IR3，處理完IR3后，IR4變成最高優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)依次為IR4，IR5、IR6、…、IR2、IR3。§7-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

2.優(yōu)先級(jí)設(shè)置方式07:1626優(yōu)先級(jí)特殊循環(huán)方式和優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)方式相比，不同之處在于優(yōu)先級(jí)特殊循環(huán)方式中，初始時(shí)最低優(yōu)先級(jí)由程序規(guī)定，最高優(yōu)先級(jí)也就確定了。優(yōu)先級(jí)特殊循環(huán)方式例：若初始時(shí)指定IR1為最低優(yōu)先級(jí)，則IR2為最高優(yōu)先級(jí)，其它依次類推。而優(yōu)先級(jí)自動(dòng)循環(huán)方式初始時(shí)最高優(yōu)先級(jí)一定是IR0?！?-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

2.優(yōu)先級(jí)設(shè)置方式07:16273.中斷結(jié)束方式中斷結(jié)束處理實(shí)際上就是對(duì)中斷服務(wù)寄存器ISR中對(duì)應(yīng)位的處理。當(dāng)一個(gè)中斷得到響應(yīng)時(shí)，8259A使ISR寄存器中對(duì)應(yīng)位置“1”，表明此對(duì)應(yīng)外設(shè)正在服務(wù)，并為中斷優(yōu)先判別器提供判別依據(jù)。中斷結(jié)束時(shí)，必須使ISR寄存器中對(duì)應(yīng)位置“0”，否則中斷優(yōu)先權(quán)判別會(huì)不正常。什么時(shí)刻使ISR中對(duì)應(yīng)位置“0”，就產(chǎn)生不同的中斷結(jié)束方式?！?-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

07:1628在完全嵌套工作方式下，任何一級(jí)中斷處理結(jié)束返回上一級(jí)程序前，CPU向8259A傳送EOI結(jié)束命令字，8259A收到EOI結(jié)束命令后，自動(dòng)將ISR寄存器中級(jí)別最高的置“1”位清“0”(此位對(duì)應(yīng)當(dāng)前正在處理的中斷)。EOI結(jié)束命令字必須放在返回指令I(lǐng)RET前，沒有EOI結(jié)束命令，ISR寄存器中對(duì)應(yīng)位仍為“1”，繼續(xù)屏蔽同級(jí)或低級(jí)的中斷請(qǐng)求。若EOI結(jié)束命令字放在中斷服務(wù)程序中其它位置，會(huì)引起同級(jí)或低級(jí)中斷在本級(jí)未處理完前進(jìn)入，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。普通EOI結(jié)束方式3.中斷結(jié)束方式§7-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

07:1629在非全嵌套工作方式下，中斷服務(wù)寄存器無法確定哪一級(jí)中斷為最后響應(yīng)和處理的，這時(shí)要采用特殊EOI結(jié)束方式。CPU向8259A發(fā)特殊EOI結(jié)束命令字，命令字中將當(dāng)前要清除的中斷級(jí)別也傳給8259A。此時(shí)，8259將ISR寄存器中指定級(jí)別的對(duì)應(yīng)位清“0”，它在任何情況下均可使用。

特殊EOI結(jié)束方式3.中斷結(jié)束方式§7-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

07:1630在自動(dòng)AEOI方式中，任何一級(jí)中斷被響應(yīng)后，ISR寄存器對(duì)應(yīng)位置“1”，但在CPU進(jìn)入中斷響應(yīng)周期，發(fā)第二個(gè)INTA脈沖后，8259A自動(dòng)將ISR寄存器中對(duì)應(yīng)位清“0”。此時(shí)，盡管對(duì)某個(gè)外設(shè)正在進(jìn)行中斷服務(wù)，但對(duì)8259A來說，ISR寄存器中沒有指示，好象已結(jié)束了中斷處理一樣。這種方式雖然簡單，但因?yàn)镮SR寄存器中沒有標(biāo)志，低級(jí)中斷申請(qǐng)時(shí)，可以打斷高級(jí)中斷，產(chǎn)生重復(fù)嵌套，嵌套深度也無法控制，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，使用時(shí)要特別小心。自動(dòng)EOI結(jié)束方式3.中斷結(jié)束方式§7-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

07:16314.循環(huán)優(yōu)先級(jí)的循環(huán)方式在主程序或中斷服務(wù)程序中設(shè)置操作命令字，當(dāng)任何一級(jí)中斷被處理完后，使CPU給8259A回送普通EOI循環(huán)命令，8259A收到EOI循環(huán)命令后，將ISR寄存器中最高優(yōu)先級(jí)的IRi置“1”位清“0”，并賦給它最低優(yōu)先級(jí)，將最高優(yōu)先級(jí)賦給它的下一級(jí)IRi+1，其它依次類推。普通EOI循環(huán)方式§7-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】07:1632普通EOI循環(huán)方式例:

某中斷系統(tǒng)IR0為最高優(yōu)先級(jí)，IR7為最低優(yōu)先級(jí)。有IR2、IR5兩個(gè)中斷請(qǐng)求。設(shè)置為普通EOI循環(huán)方式，要求給出IR2及IR5中斷處理完后中斷優(yōu)先級(jí)的變化情況。原始狀態(tài)

ISR

內(nèi)容ISR7ISR6ISR5ISR4ISR3ISR2ISR1ISR000100100優(yōu)先級(jí)76543210處理完IR2ISR內(nèi)容00100000優(yōu)先級(jí)43210

765處理完IR5ISR內(nèi)容00000000優(yōu)先級(jí)10

765432普通EOI循環(huán)方式4.循環(huán)優(yōu)先級(jí)的循環(huán)方式§7-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

1/14/202433特殊EOI循環(huán)方式特殊EOI循環(huán)方式即指定最低級(jí)循環(huán)方式，最低優(yōu)先級(jí)由編程確定，最高優(yōu)先級(jí)也相應(yīng)而定。例：

某一時(shí)刻8259A中IR2，IR6有中斷嵌套服務(wù)。在IR2中斷服務(wù)程序中安排了最低優(yōu)先權(quán)給IR3，指令執(zhí)行后，中斷優(yōu)先級(jí)變化情況如下表。初始狀態(tài)ISR內(nèi)容ISR7ISR6ISR5ISR4ISR3ISR2ISR1ISR001000100優(yōu)先級(jí)76543210執(zhí)行置位優(yōu)先權(quán)指令后ISR內(nèi)容01000100優(yōu)先級(jí)321076544.循環(huán)優(yōu)先級(jí)的循環(huán)方式§7-4可編程中斷控制器8259A【中斷管理方式】

1/14/202434自動(dòng)EOI循環(huán)方式在自動(dòng)EOI循環(huán)方式中，任何一級(jí)中