1、微機原理及應用,2020/7/21,微機原理及應用,2,第7(9)章 中斷系統(tǒng)和中斷控制器8259A,一、中斷的基本概念 二、8086/8088的中斷系統(tǒng) 三、中斷控制器8259A,2020/7/21,微機原理及應用,3,一、中斷的基本概念,1、中斷及中斷源 2、中斷處理過程 3、中斷優(yōu)先權管理,2020/7/21,微機原理及應用,4,1、中斷及中斷源,中斷是一種讓CPU掛起正在執(zhí)行的程序而轉去處理特殊事件的操作。 CPU暫時停止執(zhí)行原來的程序而轉去中斷處理，處理好中斷服務后再返回繼續(xù)執(zhí)行原來的程序，這樣一個過程就是一個中斷過程 。 能夠引起CPU中斷的事件稱為中斷源 。 CPU中斷系統(tǒng)的基本

2、功能 。,2020/7/21,微機原理及應用,5,中斷源,（1）一般的輸入輸出設備。如鍵盤，打印機等； （2）數(shù)據(jù)通道中斷源。如磁盤，光驅等直接與存儲器交換數(shù)據(jù)所要求的中斷； （3）實時時鐘。在控制系統(tǒng)中使用外部硬件電路實現(xiàn)時間控制，當定時時間到時向CPU發(fā)出中斷申請； （4）故障引起的中斷。如電源掉電等； （5）由中斷指令或軟件故障引起的中斷。如系統(tǒng)功能調用，除數(shù)為0，或者在程序調試時設置斷點等引起的中斷。,2020/7/21,微機原理及應用,6,中斷分類,根據(jù)中斷與CPU的相對關系，中斷分為內部中斷和外部中斷。 內部中斷可以是中斷指令設置的中斷，調試程序時設置的中斷，或是程序運行過程中發(fā)生

3、的非預期情況而產(chǎn)生的中斷； 外部中斷則是由直接連到CPU引腳上的信號引起的中斷，如外部設備請求服務中斷，實時時鐘定時到中斷，電源掉電等等。,2020/7/21,微機原理及應用,7,CPU中斷系統(tǒng)的功能,（1）實現(xiàn)中斷及返回 （2）實現(xiàn)優(yōu)先權排隊，以確定優(yōu)先處理的中斷源。 （3）優(yōu)先權高的中斷源能中斷優(yōu)先權低的中斷處理,2020/7/21,微機原理及應用,8,（1）實現(xiàn)中斷及返回,當有一中斷源提出中斷請求時，CPU首先判斷是否響應該中斷? * 如果CPU正在執(zhí)行的是重要的程序，可以暫不響應，即關中斷； *當CPU完成了當前的重要程序后，開中斷予以響應，同時，保存斷點，轉入中斷處理； * 當中斷處

4、理完后，恢復斷點從而回到被中斷運行的原程序繼續(xù)執(zhí)行；,2020/7/21,微機原理及應用,9,（1）實現(xiàn)中斷及返回,* 通過設置CPU內部的中斷允許觸發(fā)器(IFF)，開關中斷 。 當IFF1，使中斷允許（開中斷）； 當IFF0，使中斷不允許（關中斷）。 注意： 不可屏蔽中斷，要求CPU立即處理。不受中斷允許觸發(fā)器（IFF）的控制。 可屏蔽中斷，受中斷允許觸發(fā)器（IFF）的控制。,2020/7/21,微機原理及應用,10,（2）實現(xiàn)優(yōu)先權排隊，以確定優(yōu)先處理的中斷源,一個系統(tǒng)中有多個中斷源，存在著幾個中斷源同時請求的可能； 因此，必須事先根據(jù)中斷源的重要性，給每個中斷源確定一個中斷優(yōu)先級別優(yōu)先權

5、。 中斷響應時，CPU應能首先響應優(yōu)先權級別高的中斷源。,2020/7/21,微機原理及應用,11,在中斷服務處理過程中： 若新的中斷申請其優(yōu)先級別更高，則CPU應再一次中斷，轉去優(yōu)先權更高的中斷源服務。處理完后，再回到原來的中斷服務中，這也稱為中斷嵌套。 若新的中斷源優(yōu)先權級別為同級或低級，則CPU暫不理會，繼續(xù)正在處理的中斷服務，直到當前中斷處理結束后再去處理新的中斷申請。,（3）優(yōu)先權高的中斷源能中斷優(yōu)先權低的中斷處理,2020/7/21,微機原理及應用,12,2、中斷處理過程,一個中斷過程應該包含以下五個過程: （1）中斷請求 （2）中斷排隊 （3）中斷響應 （4）中斷服務 （5）中斷

6、返回,2020/7/21,微機原理及應用,13,（1）中斷請求,當中斷源需要CPU為其服務時，首先送出中斷請求信號。 中斷信號可以由中斷指令或是某些特定條件產(chǎn)生，也可以是通過CPU引腳（INTR）向CPU發(fā)出中斷請求信號而產(chǎn)生。 實際系統(tǒng)中一般都有多個中斷源， 為了增加控制的靈活性，每個中斷源接口電路中，設置一個中斷請求觸發(fā)器和一個中斷屏蔽觸發(fā)器。,2020/7/21,微機原理及應用,14,（1）中斷請求,當中斷源有請求時，將中斷請求觸發(fā)器置1： * 若中斷屏蔽觸發(fā)器為“0”狀態(tài)，表示允許該中斷源向CPU發(fā)出中斷請求“信號”； * 若中斷屏蔽觸發(fā)器為“1”狀態(tài)，表示禁止該中斷源向CPU發(fā)出中斷

7、請求“信號”。 盡管該中斷源有中斷請求，也不能被送出，稱該中斷請求被屏蔽了。,2020/7/21,微機原理及應用,15,（2）中斷排隊和（3）中斷響應,中斷排隊是確定當前所有中斷請求中優(yōu)先級最高的那個中斷源。 因為CPU一次只能響應一個中斷，所以必須首先處理最緊急最重要的中斷。 根據(jù)中斷源的輕重緩急給予一個中斷優(yōu)先權級別，優(yōu)先權級別最高的中斷源將首先得到響應。,2020/7/21,微機原理及應用,16,（2）中斷排隊和（3）中斷響應,CPU通過中斷排隊確定了要響應的中斷源后，進入中斷響應，自動完成以下步驟： 關中斷； 保護斷點，將正在執(zhí)行的程序地址（斷點）入棧； 保護現(xiàn)場，標志寄存器FR自動入

8、棧； 形成中斷服務程序入口地址。,2020/7/21,微機原理及應用,17,（4）中斷服務和（5）中斷返回,中斷服務是指CPU執(zhí)行中斷服務程序。 中斷服務程序應包括: 保護現(xiàn)場，CPU響應中斷時自動保護斷點，寄存器則由程序員決定是否要入棧； 開中斷，CPU響應中斷時，自動執(zhí)行關中斷操作。要實現(xiàn)中斷嵌套，必須在中斷服務程序中開中斷；,2020/7/21,微機原理及應用,18,（4）中斷服務和（5）中斷返回,中斷處理，對中斷源作相應的處理，是中斷服務程序的核心； 關中斷，若中斷服務程序設置了開中斷，則此時應該關中斷，以保證恢復現(xiàn)場的操作不被打斷； 恢復現(xiàn)場，按后進先出的原則，PUSH和POP應配對

9、使用； 中斷返回，從堆棧中彈出斷點，返回主程序。,2020/7/21,微機原理及應用,19,3、中斷優(yōu)先權管理,中斷優(yōu)先權是事先根據(jù)中斷源的重要性給每個中斷源確定一個中斷優(yōu)先級別優(yōu)先權。 中斷優(yōu)先權管理就是判別和確定各個中斷源的中斷優(yōu)先權。 中斷優(yōu)先權判別方法有軟件和硬件兩種方法。,2020/7/21,微機原理及應用,20,3、中斷優(yōu)先權管理,（1）軟件確定中斷優(yōu)先權 軟件法是在CPU響應中斷后，用軟件查詢確定哪個中斷源申請中斷，先被查詢的先響應。 查詢次序決定了中斷優(yōu)先權次序，最先被查詢的中斷源具有最高的優(yōu)先權。,2020/7/21,微機原理及應用,21,3、中斷優(yōu)先權管理,如圖，8個外設只

10、要有中斷請求，CPU檢測到中斷請求信號，響應中斷；,讀入端口80H的內容，逐位判別確定當前申請中斷的優(yōu)先權最高的中斷源，從而進入相應的中斷服務程序。,2020/7/21,微機原理及應用,22,3、中斷優(yōu)先權管理,（1）軟件確定中斷優(yōu)先權,軟件查詢流程圖,軟件查詢程序： IN AL,80H ;端口讀入狀態(tài) TEST AL,80H; JNZ SERVE_A TEST AL,40H JNZ SERVE_B TEST AL,01H JNZ SERVE_H HLT,* 軟件查詢次序就是優(yōu)先權高低的次序； * 軟件確定中斷優(yōu)先權不需復雜的硬件電路，簡單易實現(xiàn); * 中斷源較多時，查詢時間較長，中斷響應較慢

11、。,2020/7/21,微機原理及應用,23,3、中斷優(yōu)先權管理,（2）硬件確定中斷優(yōu)先權 由硬件實現(xiàn)中斷優(yōu)先權的判別。 * 常用的硬件電路有：中斷優(yōu)先權編碼電路，鏈式優(yōu)先權排隊電路及專用硬件電路等。 * 利用中斷控制器8259A，它具有8個優(yōu)先權控制，可以通過級聯(lián)，擴展至64級優(yōu)先權控制，且每級中斷都可設置為允許或屏蔽 。,2020/7/21,微機原理及應用,24,二、8086/8088的中斷系統(tǒng),8086/8088CPU具有一個功能很強、管理高效且簡便靈活的中斷系統(tǒng)，可以處理多達256種中斷源。 采用向量中斷方法，對256種中斷只需一次間接訪問就可獲得任一中斷源的中斷服務程序的入口地址，中

12、斷響應快速。 8086/8088CPU有兩類中斷： * 內部中斷 由執(zhí)行中斷指令或特殊事件引起； * 外部中斷 由外圍設備接口向CPU的中斷請求引腳INTR和NMI發(fā)出中斷請求信號而引起的。,2020/7/21,微機原理及應用,25,二、8086/8088的中斷系統(tǒng),1、8086/8088的中斷指令 2、8086/8088的中斷分類 3、中斷向量表 4、8086/8088中斷處理過程,2020/7/21,微機原理及應用,26,1、8086/8088的中斷指令,（1）中斷指令 指令格式: INT n ；n=0255，中斷類型碼 指令操作: SP2 SP(修改堆棧指針)， FR入棧， IF=0（中

13、斷標志置0，關中斷，CPU不響應可屏蔽中斷） ， TF=0（陷阱標志，TF0，CPU正常執(zhí)行程序） ， SP2 SP (修改堆棧指針)， CS入棧 SP2 SP (修改堆棧指針)，IP入棧 n4 IP n4+2 CS,2020/7/21,微機原理及應用,27,1、8086/8088的中斷指令,中斷向量就是中斷服務程序的入口地址； 中斷類型碼 n4 即為該中斷向量的存放地址； 低字是IP，高字是CS，CPU取出CS和IP，轉去執(zhí)行中斷服務程序。 INT n 指令除了使IF0和TF0，對其他標志位沒有影響； INT指令（即n=3)，稱為斷點中斷指令，用于軟件調試。,2020/7/21,微機原理及應

14、用,28,1、8086/8088的中斷指令,（2）溢出中斷指令 指令格式：INTO；與INT 4等價 指令操作: 溢出中斷指令用于帶符號數(shù)加減法運算后，由于運算溢出而產(chǎn)生中斷。 通常，寫在一條算術運算指令后： 若運算結果使OF=1，進入中斷類型碼為4的中斷； 否則，按順序執(zhí)行下一條指令。,n4 0010H,中斷向量存放地址為：,2020/7/21,微機原理及應用,29,1、8086/8088的中斷指令,（3）中斷返回指令 指令格式：IRET 指令操作：IP，CS，F(xiàn)R依此出棧，SP+6SP 所有中斷服務程序，無論是軟件中斷，還是硬件中斷，最后執(zhí)行的指令一定是IRET，用以退出中斷，返回斷點。,

15、2020/7/21,微機原理及應用,30,2、8086/8088的中斷分類,8086/8088的中斷系統(tǒng)可以處理256種不同的中斷。 所有可能產(chǎn)生的中斷源有：可屏蔽中斷INTR、非屏蔽中斷NMI、指令中斷INT n和特定條件下的中斷，分為兩類：,內部中斷,外部中斷,2020/7/21,微機原理及應用,31,2、8086/8088的中斷分類,內部中斷 CPU不是通過外部中斷請求而是通過內部邏輯進入中斷，調用相應的中斷服務程序，是CPU自啟動的中斷。 除單步中斷外，所有內部中斷為非屏蔽型的。 內部中斷主要用于解決程序運行中發(fā)生的一些意外情況、程序調試、用戶定義的中斷或者調用系統(tǒng)提供的一些標準中斷服

16、務程序。 （1）除法出錯中斷 (類型0) ； （2）單步中斷(類型1)； （3）斷點中斷(類型3)； （4）溢出中斷(類型4)； （5）軟件中斷,返回,2020/7/21,微機原理及應用,32,2、8086/8088的中斷分類,內部中斷,（1）除法出錯中斷 (類型0) CPU在執(zhí)行觸發(fā)指令DIV和IDIV時，若發(fā)現(xiàn)除數(shù)為0，或商超過了寄存器所能表達的范圍，就立即產(chǎn)生一個類型為0的內部中斷，CPU轉入除法錯誤中斷處理程序。 注意：此中斷是由CPU自身產(chǎn)生，并沒有對應的中斷指令。,2020/7/21,微機原理及應用,33,2、8086/8088的中斷分類,內部中斷,（2）單步中斷 (類型1) 此中

17、斷也是由CPU自身產(chǎn)生，沒有對應的中斷指令，它是由CPU對狀態(tài)標志寄存器中的陷阱標志TF的測試而引起的。 TF1，自動單步中斷，用于程序調試。,2020/7/21,微機原理及應用,34,2、8086/8088的中斷分類,內部中斷,（3）斷點中斷 (類型3) 執(zhí)行INT指令就產(chǎn)生一個類型為3的內部中斷，稱為斷點中斷 。 和單步中斷類似，用于程序調試。,2020/7/21,微機原理及應用,35,2、8086/8088的中斷分類,內部中斷,（4）溢出中斷 (類型4) 溢出中斷是由CPU執(zhí)行一條INTO指令實現(xiàn)的： 當OF1時，執(zhí)行INTO就會進入類型碼為4的內部中斷； 否則，按順序執(zhí)行。,2020/

18、7/21,微機原理及應用,36,2、8086/8088的中斷分類,內部中斷,（5）軟件中斷 當執(zhí)行INT n指令時，形成中斷，類型碼由指令提供。 從功能上來說，類似于調用子程序，但入口地址在中斷向量表里。,2020/7/21,微機原理及應用,37,2、8086/8088的中斷分類,外部中斷 通過外部的硬件產(chǎn)生，由送至CPU引腳NMI和INTR上的信號引起中斷。 分為兩類： （1）非屏蔽中斷(n=2) 一旦在NMI引腳有中斷請求，CPU立即響應。,返回,2020/7/21,微機原理及應用,38,2、8086/8088的中斷分類,(2)可屏蔽中斷， 從INTR腳引入，必須滿足IF=1，且沒有非屏蔽

19、中斷，CPU可以響應中斷。 中斷請求信號是由電平觸發(fā)，必須保存到CPU響應中斷請求后才能撤除。 中斷允許標志IF的標志，可由指令設置： STI 開中斷，將IF置1； CLI 關中斷，將IF置0 。 當系統(tǒng)復位，或CPU響應中斷后，都使IF置0。,2020/7/21,微機原理及應用,39,3、中斷向量表,中斷向量即中斷服務程序的入口地址，用兩個字表示，低字是IP，高字是CS。 將所有中斷源的中斷向量集中存儲在內存的指定空間內，這樣一個指定的存儲區(qū)稱為中斷向量表； 8086/8088的中斷類型碼用8位二進制表示，共有從n=0FFh， 256個中斷向量； 中斷向量表建立在內存空間最低1K地址； 地址

20、范圍：00000H 003FFH(即CS=0000H)。 注意：中斷類型碼只能決定存放中斷向量的地址，并不能決定中斷向量本身和中斷服務程序的功能。,2020/7/21,微機原理及應用,40,3、中斷向量表,在IBMPC/XT機中，n=40H0FFH，可以供用戶設置中斷向量。 向中斷向量表中寫入中斷向量，就是中斷向量表的設置。 （1）使用INT 21H （2）用傳送指令,2020/7/21,微機原理及應用,41,（1）使用INT 21H，設置中斷向量,操作步驟: AH中預置功能號， AH=25H； AL中預置要設置的中斷類型碼； DS:DX中預置中斷服務程序的入口地址； (DS內是段地址，DX內

21、是偏移地址) 執(zhí)行INT 21H 例題,2020/7/21,微機原理及應用,42,使用INT 21H，設置中斷向量,設中斷服務程序的入口地址標號為INTSUB，中斷類型碼為40H， 編寫程序段設置中斷向量。 解: PUSH DS ；將DS入棧，保存DS MOV DX， OFFSET INTSUB；取INTSUB的偏移地址 MOV AX，SEG INTSUB；取INTSUB的段基址 MOV DS，AX；段基址送DS MOV AL， 40H；送中斷類型碼 MOV AH， 25H；送功能號 INT 21H；系統(tǒng)功能調用 POP DS；恢復DS ,2020/7/21,微機原理及應用,43,用傳送指令設

22、置中斷向量,設中斷服務程序的入口地址標號為INTSUB，中斷類型碼為40H， 編寫程序段設置中斷向量。 解: 數(shù)據(jù)段 DATA SEGMENT AT 0000 ；設置數(shù)據(jù)段DATA段 ；從最低內存開始 ORG 100H；確定中斷向量的位置在 ；40H4=100H INT_SUB DW 2DUP(?) ；預留兩字內存 DATA ENDS,2020/7/21,微機原理及應用,44,用傳送指令設置中斷向量代碼段,CODE SEGMENT CLI ；設置IF=0， 關中斷 PUSH DS ；DS入棧 MOV AX， DATA MOV DS， AX ；取DATA的段基址 MOV INT_SUB ，OFF

23、SET INTSUB ；取INTSUB的偏移 ；地址送到INT_SUB MOV INT_SUB+2，SEG INTSUB ；取INTSUB的段基址 ；送到INT_SUB+2 POP DS ；恢復DS STI ；設置IF=1， 開中斷 CODE ENDS,2020/7/21,微機原理及應用,45,4、8086/8088的中斷處理過程,8086/8088中斷處理過程包含： 中斷請求、中斷排隊、中斷響應、中斷服務和中斷返回。 討論： （1）中斷響應條件 （2）中斷處理順序 （3）中斷類型碼的獲取 （4）中斷響應過程,2020/7/21,微機原理及應用,46,（1）中斷響應條件,任何一種中斷，都要待C

24、PU執(zhí)行完當前指令后方能響應中斷。 當CPU執(zhí)行LOCK時，要等后面的指令完成后才能響應中斷； 設置段寄存器內容的指令和下條指令之間不允許中斷； 在等待指令和重復串操作指令執(zhí)行過程中，可響應中斷，但必須在一個基本操作完成以后。 當上述情況滿足后，有內部中斷、NMI、INTR（且IF1），CPU將暫時終止現(xiàn)行程序，進入中斷響應。,2020/7/21,微機原理及應用,47,（2）中斷處理順序,中斷處理順序即按中斷優(yōu)先權從高到低的排隊順序對中斷源進行響應。 8086/8088系統(tǒng)的中斷處理次序如下： 除法錯誤中斷、溢出中斷、INT n； NMI（非屏蔽中斷）； INTR（可屏蔽中斷，需判斷IF1？）

25、； 單步中斷。,2020/7/21,微機原理及應用,48,（2）中斷處理順序,當CPU進入中斷響應時，保護FR，TF送暫存TEMP，然后清除IF和TF，以保護本中斷服務不被可屏蔽中斷打斷；中斷返回時，F(xiàn)R恢復； NMI的請求擁有最高優(yōu)先權，需要立即處理； 沒有NMI，查看TEMP，以確定是否單步執(zhí)行？ 一個中斷被響應，CPU進入中斷服務程序； 在中斷服務程序中，設置了開中斷，即設置IF1，則不但可以響應NMI，也可響應優(yōu)先權更高的INTR； 多個中斷同時發(fā)生，按優(yōu)先權從高到低響應。,2020/7/21,微機原理及應用,49,（3）中斷類型碼的獲取,8086/8088的中斷系統(tǒng)是根據(jù)中斷類型碼從

26、中斷向量表中取得中斷服務程序的入口地址的。 專用中斷0 4，由硬件邏輯電路自動提供； INT n指令的第二字節(jié)為中斷類型碼，因而軟件中斷指令是從指令中直接獲得； 外部可屏蔽中斷由外部硬件電路在中斷響應時向CPU提供中斷類型碼。,2020/7/21,微機原理及應用,50,（4）中斷響應過程,2020/7/21,微機原理及應用,51,（4）中斷響應過程,INTR被響應時，CPU實際執(zhí)行的過程如下： CPU取得中斷類型碼后，左移兩位，存入內部暫存器； FR入棧； IF置零，TF置零； CS入棧； IP入棧； 中斷向量低字送IP； 中斷向量高字送CS。,2020/7/21,微機原理及應用,52,三、中

27、斷控制器8259A,1、8259A基本構成與引腳信號 2、8259A工作過程 3、8259A的工作方式 4、8259A編程方法,2020/7/21,微機原理及應用,53,1、8259A基本構成與引腳信號,（1）8259A是一種功能很強的可編程中斷控制器，是28腳芯片，具有很強的功能。 （2）8259A的基本構成和引腳功能,2020/7/21,微機原理及應用,54,8259A的基本構成,IRR是一個8位寄存器，用于鎖存所有從IRi引腳輸入的中斷請求信號。 輸入線IR7IR0 分別連接8個中斷源的中斷請求信號，當中斷源有中斷請求時，在相應的IR引腳上送入有效信號，IRR中相應的位就置位，以鎖存該中

28、斷請求信號。,中斷請求 寄存器IRR,中斷源,2020/7/21,微機原理及應用,55,8259A的基本構成,* PR用于識別各中斷請求的優(yōu)先權級別，并進行優(yōu)先權管理。 * 各中斷請求的優(yōu)先權級別可以由CPU定義或修改。 * 若IRR有幾位被置位，且未被屏蔽，表明有多個中斷源同時申請中斷。則由PR經(jīng)過判斷確定最高優(yōu)先權的中斷請求，并在CPU響應周期內，將它送入ISR中相應的位。,優(yōu)先權 判別器PR,中斷源,2020/7/21,微機原理及應用,56,8259A的基本構成,*中斷服務寄存器ISR為8位寄存器，用于記錄已被CPU響應的中斷。 *在中斷響應周期里，由PR根據(jù)IRR和IMR的狀態(tài)，確定先

29、被響應的中斷請求，送至ISR，使相應的位被置位，并一直保持（自動EOI方式例外）。由EOI命令復位。,中斷服務 寄存器ISR,中斷源,若ISR中有多個位被置位，是什么原因？,2020/7/21,微機原理及應用,57,8259A的基本構成,*中斷屏蔽寄存器IMR也是8位寄存器，用于存放對中斷請求的屏蔽信息，其內容可編程設定。 *IMR中的8個位對應IR7IR0這8個中斷請求，當IMR中某位被置位，對應的中斷請求就被屏蔽。 則，IRR對應的位雖被置位，但不能送出它的中斷請求信號給CPU，由此實現(xiàn)對各中斷有選擇的屏蔽。,中斷屏蔽 寄存器IMR,中斷源,2020/7/21,微機原理及應用,58,825

30、9A的基本構成,*數(shù)據(jù)總線緩沖器為8位雙向三態(tài)緩沖器，是8259A與CPU間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ馈?*CPU通過數(shù)據(jù)總線緩沖器向8259A送初始化命令和操作命令字，或是讀取狀態(tài)信息。 *在中斷響應周期，8259A通過數(shù)據(jù)總線緩沖器向CPU送出中斷類型碼。,數(shù)據(jù)總線緩沖器,2020/7/21,微機原理及應用,59,8259A的基本構成,*讀/寫控制電路的邏輯功能就是負責接收CPU發(fā)來的控制信號，完成規(guī)定的寫入命令操作以及讀IRR、ISR和IMR的操作。 *該片8259A的操作過程中，片選CS必須有效。,讀/寫 控制邏輯,2020/7/21,微機原理及應用,60,8259A的基本構成,*級聯(lián)緩沖/比較器

31、用于實現(xiàn)8259A的級聯(lián)，構成主從式中斷管理系統(tǒng)，使中斷源由8級擴展到64級。 *級聯(lián)線CAS2CAS0 在主從式中斷管理系統(tǒng)中，全部8259A對應相連；主片8259A，其為輸出線，CPU響應中斷時，輸出級聯(lián)設備編碼，選中對應的從片；從片的8259A，其為輸入線，接收來自主片的設備編碼。,級聯(lián)緩沖/比較器,2020/7/21,微機原理及應用,61,8259A的基本構成,*控制電路邏輯根據(jù)CPU編程設定的工作方式產(chǎn)生片內控制信號，控制片內的工作； *同時，根據(jù)IRR、IMR的內容和PR判斷結果，向CPU發(fā)出中斷請求，接受來自CPU的中斷響應信號。,控制邏輯,2020/7/21,微機原理及應用,6

32、2,引腳功能,1、中斷請求輸入線IR7IR0接受來自外設或8259A從片的中斷請求信號。 可設置為上升沿觸發(fā)或高電平觸發(fā)。,中斷請求輸入線,2020/7/21,微機原理及應用,63,引腳功能,*雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線D7D0 可與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線直接相連，稱為非緩沖方式工作； *也可通過總線緩沖器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，稱為緩沖方式工作。,雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線,2020/7/21,微機原理及應用,64,引腳功能,中斷請求線INT，輸出信號，通常與CPU的可屏蔽中斷輸入端INTR相連，向CPU發(fā)送中斷請求信號。,中斷請求線,2020/7/21,微機原理及應用,65,引腳功能,*接收CPU在中斷響應周期發(fā)來的中斷響應信

33、號，8259A接到此信號后，送上中斷類型碼； *中斷類型碼由編程設定。,中斷響應線,中斷響應線,2020/7/21,微機原理及應用,66,引腳功能,*由CPU的高位地址線控制，低電平時，表示8259A被選中，允許CPU對8259A進行讀或寫操作； *高電平時，表示未選中該片。,片選信號線,片選線,2020/7/21,微機原理及應用,67,引腳功能,地址線A0用以選擇8259A內部不同寄存器。 *在8088系統(tǒng)中，A0與CPU的A0相連； *在8086系統(tǒng)中，8259A的D7D0與系統(tǒng)數(shù)據(jù)線低8位相連，而CPU與偶地址傳遞低8位數(shù)據(jù)信息，所以A0應與8086 CPU的A1相連。,地址線,2020

34、/7/21,微機原理及應用,68,引腳功能,當讀信號低電平時，允許8259A將中斷請求寄存器IRR、中斷服務寄存器ISR、中斷屏蔽寄存器IMR的內容送上數(shù)據(jù)總線，供CPU讀取。,讀信號,讀信號,2020/7/21,微機原理及應用,69,引腳功能,寫信號低電平時，允許CPU將命令字寫入8259A。,寫信號,寫信號,2020/7/21,微機原理及應用,70,引腳功能,*級聯(lián)線CAS2CAS0 在主從式中斷管理系統(tǒng)中，全部8259A的CAS2CAS0與對應端相連。 *作為主片的8259A，其CAS2CAS0為輸出線，在CPU響應中斷時，用來輸出級聯(lián)設備編碼，選中對應的從片； *作為從片的8259A，

35、其CAS2CAS0為輸入線，接收來自主片的設備編碼。,級聯(lián)線,2020/7/21,微機原理及應用,71,引腳功能,非緩沖方式工作時，作為輸入線， *高電平時，表示該8259A為主片； *低電平時，表示該8259A為從片。 緩沖方式下工作時，作為輸出線，用于控制緩沖器接收和發(fā)送。,從片編程/ 緩沖使能,2020/7/21,微機原理及應用,72,8259A的主要功能,（1） 每一片8259A可管理8級中斷，通過級聯(lián)， 最多可以管理64級中斷； （2）每級中斷源都可單獨進行屏蔽或允許； （3） 在中斷響應周期，能向CPU提供中斷類型碼，從而使CPU獲得相應的中斷向量； （4） 允許多級中斷嵌套； （

36、5） 可設置多種中斷優(yōu)先權管理方式， （6） 8259A是可編程芯片，用戶可通過編程選擇不同的工作方式； （7） 具有中斷查詢方式功能，使CPU以查詢方式與各外設進行I/O操作。,2020/7/21,微機原理及應用,73,2、8259A工作過程,當有外部中斷請求時，8259A處理過程: （1）中斷請求寄存器IRR接受外部中斷請求并鎖存，當中斷屏蔽寄存器IMR為0時，則中斷請求進入優(yōu)先權判別器PR，由PR判斷是否當前優(yōu)先權最高？ 如果是，則8259A的INT為1，向CPU的INTR發(fā)出中斷請求；,2020/7/21,微機原理及應用,74,2、8259A工作過程,8259A使中斷服務寄存器ISR的

37、相應位置1，并將中斷請求寄存器IRR的相應位清零，再送出中斷類型碼；,2020/7/21,微機原理及應用,75,2、8259A工作過程,（3）若允許中斷嵌套，則由8259A的PR依據(jù)ISR中的狀態(tài)，判斷新的中斷請求優(yōu)先權是否高于正在服務的中斷。 若是，則送出INT=1，向CPU的INTR發(fā)中斷請求信號，從而實現(xiàn)中斷嵌套。 （4）當中斷服務結束時，CPU送出中斷結束命令，使8259A清除ISR的相應位，從而結束一個中斷服務。,2020/7/21,微機原理及應用,76,3、8259A的工作方式,8259A具有十分靈活的運行方式，可以通過編程設定工作方式，滿足用戶對中斷管理的不同要求。 主要工作方式

38、： （1）中斷請求觸發(fā)方式 （2）屏蔽中斷源方式 （3）中斷優(yōu)先權設置方式 （4）中斷結束（EOI）方式 （5）連接系統(tǒng)總線方式 （6）中斷查詢方式 （7）級聯(lián)方式,2020/7/21,微機原理及應用,77,（1）中斷請求觸發(fā)方式,*電平觸發(fā) *邊沿觸發(fā),2020/7/21,微機原理及應用,78,電平觸發(fā),8259A將中斷請求輸入線上出現(xiàn)高電平作為有效的中斷請求信號。 注意：當中斷請求輸入端出現(xiàn)一個高電平并得到CPU響應時，應及時撤消信號。 否則，在CPU進入中斷處理過程，開放中斷后，會引起錯誤的第二次中斷。,2020/7/21,微機原理及應用,79,邊沿觸發(fā),8259A將中斷請求輸入線出現(xiàn)的

39、上升沿作為中斷請求信號。上升沿觸發(fā)后，可一直保持高電平，而不會產(chǎn)生重復觸發(fā)。 通常用負脈沖的后沿實現(xiàn)邊沿觸發(fā)。,2020/7/21,微機原理及應用,80,（2）屏蔽中斷源方式,*普通屏蔽方式 *特殊屏蔽方式,2020/7/21,微機原理及應用,81,普通屏蔽方式,CPU對8259A的中斷屏蔽寄存器IMR寫入命令字OCWl，使IMR中的某個位或幾個位置1，對應的中斷請求就被屏蔽，從而不能被8259A送到CPU。 而IMR中被置0的那些位對應的中斷請求允許從8259A送到CPU。 對中斷屏蔽可以隨時修改，即通過對命令字OCWl的重新設置，實現(xiàn)對某些中斷的屏蔽。,2020/7/21,微機原理及應用,

40、82,特殊屏蔽方式,是在中斷服務程序中使用，用于中斷嵌套，實現(xiàn)在高優(yōu)先權的中斷服務程序中開放低優(yōu)先權的中斷請求。 實現(xiàn)：在中斷服務程序中，用命令字OCW1對中斷屏蔽寄存器IMR中相應的位置1，且清除當前中斷服務寄存器ISR對應的位，從而開放低優(yōu)先權的中斷請求。,2020/7/21,微機原理及應用,83,（3）中斷優(yōu)先權設置方式,*普通全嵌套方式 *特殊全嵌套方式 *優(yōu)先權自動循環(huán)方式 *優(yōu)先權特殊循環(huán)方式,2020/7/21,微機原理及應用,84,普通全嵌套方式,這是8259A最基本、最常用的工作方式，若對8259A初始化后沒有設置其它優(yōu)先權方式，則默認為此方式。 普通全嵌套方式中，8259A

41、的8個中斷源請求的優(yōu)先權級別，按照IR0優(yōu)先權最高、IR7優(yōu)先權最低的固定優(yōu)先權順序。 當一個中斷被響應后，只有比它高優(yōu)先權的中斷請求才會被響應。,2020/7/21,微機原理及應用,85,特殊全嵌套方式,與普通全嵌套方式基本相同，優(yōu)先權順序按照IR0優(yōu)先權最高、IR7優(yōu)先權最低的固定順序。 唯一不同在于：若CPU正在處理某一級中斷時，如果有同級的中斷請求，8259A也會送出中斷請求給CPU。 特殊全嵌套方式是對同級中斷的一種中斷嵌套。 一般用在8259A級聯(lián)的系統(tǒng)中，設定主片為特殊全嵌套方式。 當某一從片的中斷請求正在被處理時，既開放主片上其他優(yōu)先權高的中斷請求，同時也開放了同一從片上的較高

42、優(yōu)先權的中斷請求。,2020/7/21,微機原理及應用,86,優(yōu)先權自動循環(huán)方式,一個系統(tǒng)的幾個中斷源的重要性差別不大，因而希望它的優(yōu)先權不是固定不變的。 優(yōu)先權自動循環(huán)方式下，優(yōu)先權順序是在變化的： 初始時，IR0為最高優(yōu)先權，IR7為最低優(yōu)先權； 當一個中斷被CPU響應后，它的優(yōu)先權自動降為最低的； 原在其下一級的中斷升為最高優(yōu)先權，其余循環(huán)類推。 假設，初始時有IR3中斷請求，且被CPU響應，當IR3的中斷服務結束后，IR3降為最低優(yōu)先權。 此時的優(yōu)先權順序變?yōu)椋篒R4、IR5、IR6、IR7、IR0、IRl、IR2、IR3。,2020/7/21,微機原理及應用,87,優(yōu)先權特殊循環(huán)方式

43、,與優(yōu)先權自動循環(huán)方式相似，優(yōu)先權的順序是變化的，當一個中斷被CPU響應，它的優(yōu)先權自動降為最低。 優(yōu)先權特殊循環(huán)方式中，初始最低優(yōu)先權是由編程設定的。 設編程時設定IR4為最低，則初始優(yōu)先權順序由高至低為：IR5、IR6、IR7、IR0、IRl、IR2、IR3、IR4。 優(yōu)先權順序還可在執(zhí)行EOI命令時指明最低優(yōu)先權。,2020/7/21,微機原理及應用,88,（4）中斷結束（EOI）方式,當一個中斷請求被響應，8259A在中斷服務寄存器ISR的相應位置l。 當中斷服務結束時，必須將ISR中相應的位清0，進行中斷結束操作。 * 自動中斷結束方式 * 普通中斷結束方式 * 特殊中斷結束方式,2

44、020/7/21,微機原理及應用,89,自動中斷結束方式,CPU一旦進入中斷響應周期，8259A就自動將當前中斷服務寄存器ISR中相應的位清0。 這時，盡管CPU正在為某個中斷源服務，但在8259A的ISR中沒有對應位置1，優(yōu)先權判別器PR不能依據(jù)ISR正確判別是否接收新的中斷請求，就會出現(xiàn)低優(yōu)先權中斷打斷高優(yōu)先權中斷的情況。 自動中斷結束方式通常用在不允許中斷嵌套的場合。,2020/7/21,微機原理及應用,90,普通中斷結束方式,普通中斷結束方式用在普通全嵌套情況下。 在中斷服務結束時，必須由CPU用OUT指令發(fā)來一個普通EOI命令，8259A收到后，將當前中斷服務寄存器ISR中的已置1的

45、最高優(yōu)先權的位復位。,2020/7/21,微機原理及應用,91,特殊中斷結束方式,特殊中斷結束方式多用于優(yōu)先權循環(huán)情況下。 由CPU在中斷服務結束時，發(fā)出一條特殊EOI命令，指明要清除ISR中的哪一位。 注意：在級聯(lián)方式下，一般不用自動EOI方式，而用普通中斷結束或特殊中斷結束方式。 一個中斷結束可能要發(fā)兩次EOI命令，一次對主片，一次對從片，分別清除主、從片的ISR中相應位。,2020/7/21,微機原理及應用,92,（5）連接系統(tǒng)總線方式,2020/7/21,微機原理及應用,93,（6）中斷查詢方式,8259A提供了中斷查詢方式。 這種方式下，外設仍然靠中斷請求要求服務，但CPU不是通過對

46、中斷請求的響應，而是靠主動查詢實現(xiàn)對外設的服務。 在CPU為關中斷情況下，外設的中斷請求信號不被響應，但CPU可以通過查詢方式檢查請求中斷的外設，獲取中斷請求信號，從而進入中斷服務。,2020/7/21,微機原理及應用,94,（7）級聯(lián)方式,8259A可以級聯(lián)使用，一個主8259A可以最多帶8個從8259A，將中斷源擴展到64級。,2020/7/21,微機原理及應用,95,（7）級聯(lián)方式,通常主片采用特殊全嵌套方式，允許同一從片上優(yōu)先權高的中斷請求打斷優(yōu)先權低的中斷請求。 其余的工作方式、寄存器讀取方法與單片系統(tǒng)基本相同。,2020/7/21,微機原理及應用,96,4、8259A編程方法,82

47、59A為可編程的中斷控制器，它的工作狀態(tài)和操作是由接收CPU的命令而確定的。 8259A在開始使用前，首先寫入 初始化命令字，使其處于預定的初始狀態(tài)；初始化命令字設定后，在整個系統(tǒng)工作過程中保持不變； 操作命令字用來控制8259A執(zhí)行不同的操作方式。初始化命令字設置后，在8259A工作期間的任何時刻都可設置操作命令字，且允許重置操作命令字動態(tài)地改變8259A的操作方式。,2020/7/21,微機原理及應用,97,初始化命令字,初始化命令字有4個 ： ICW1格式 ICW2格式 ICW3格式 ICW4格式,8259A在使用前首先必須對它進行初始化，使其處于預定的初始狀態(tài)，初始化命令字設定后，整個

48、工作過程中保持不變。,例題,2020/7/21,微機原理及應用,98,ICW1格式,D41，A00表示設置的是ICW1 注意： A00，表示輸入8259A低地址端口；,2020/7/21,微機原理及應用,99,ICW2格式,ICW2用于設置中斷類型碼。 注意： A01，表示輸入8259A高地址端口。,2020/7/21,微機原理及應用,100,ICW3格式,ICW3是在級聯(lián)方式下設置的初始化命令字。 當ICW1中D11，單片使用，不需要ICW3； 當ICW1中D10 ，表示8259A工作于級聯(lián)方式，必須設置ICW3。,2020/7/21,微機原理及應用,101,ICW3格式,* 假設，主片IC

49、W30101 0011，,表示該從片的INT連至主片的IR7,表示IR6、 IR4、 IR1、 IR0上接有從片,* 假設，從片ICW30000 0111，,2020/7/21,微機原理及應用,102,ICW4格式,當ICW1的D0 =1，需要設置ICW4。,D7 D6 D5 = 000 ICW4的標志,SFNM1，用于指明是否選擇特殊全嵌套方式，一般在使用多片8259A中使用，主片即選用特殊全嵌套方式。,2020/7/21,微機原理及應用,103,例題,解：其初始化程序如下: MOV AL，13H；設置ICW1=0001 0011，即采用邊沿 ；觸發(fā)，單片，需要ICW4 OUT 80H，AL

50、；ICW1寫入地址A0=0 MOV AL，18H；ICW2=0001 1000，確定ICW2的高5位 OUT 81H，AL；ICW2寫入地址A0 =1 MOV AL，0DH；ICW4=0000 1101，即普通嵌套方式， ；緩沖方式，非自動中斷結束方式，用 ；于8086/8088 OUT 81H，AL；ICW4寫入地址A0 =1 ,單片8259A的端口地址是80H和81H，采用邊沿觸發(fā)，普通嵌套方式，緩沖方式，非自動中斷結束方式，需要ICW4，中斷類型碼是18H1FH，請對8259A進行初始化。,2020/7/21,微機原理及應用,104,操作命令字,向8259A寫入初始化命令字后，8259A

51、就處于設定的工作狀態(tài)，隨時準備接受中斷請求信號，按要求管理中斷； 自動進入操作命令狀態(tài)，在任何時刻都可以設置操作命令字，選擇其不同的操作方式； 操作命令字用于規(guī)定中斷屏蔽、中斷結束、優(yōu)先權循環(huán)和中斷狀態(tài)的讀出和查詢等等。 操作命令字有三個，根據(jù)需要輸入，無需按順序。 OCW1 OCW2 OCW3,例題,2020/7/21,微機原理及應用,105,OCW1,OCW1的功能用來動態(tài)地設置中斷源的屏蔽狀態(tài)。,CPU也可以從8259A的高地址端口讀取中斷屏蔽寄存器IMR的內容。,假設，OCW133H, 表示IR5、 IR4、 IR1、 IR0引腳上的中斷被屏蔽，其余中斷請求允許；,2020/7/21,

52、微機原理及應用,106,OCW2,D4D300：可作為OCW2的標志位。 D5： 即EOI，中斷結束命令位。,OCW2的功能 就是用于控制中斷結束，優(yōu)先權循環(huán)等操作方式。,2020/7/21,微機原理及應用,107,OCW2,若ICW4中AEOI0，表明設置非自動中斷結束方式，則在中斷服務程序最后中斷返回前必須設置中斷結束(EOI)命令。 EOI置1為一個EOI命令，執(zhí)行此命令將清除8259A的中斷服務寄存器ISR具有最高優(yōu)先權的位或由L2L0指定的位； R、SL、EOI三位配合使用選擇中斷結束和優(yōu)先權循環(huán)的操作方式。,2020/7/21,微機原理及應用,108,OCW2,假設，OCW2011

53、0 0011， 是特殊EOI命令，清除ISR指定的位（即D3）； OCW21000 0000， 設置為工作于中斷優(yōu)先權自動循環(huán)方式。優(yōu)先權初始次序由高至低為IR0IR7，當一個中斷被處理返回后，自動降為最低級，其下一級作為最高級，其余依次類推。 OCW21110 0010， 清除ISR中當前中斷對應的位，指定當前系統(tǒng)的最低優(yōu)先權級（IR2 ） 。中斷返回后，優(yōu)先權次序改為IR3、IR4、IR5、IR6、IR7、IR0、IRl、IR2。,2020/7/21,微機原理及應用,109,OCW3,OCW3用于控制8259A的運行方式。 包括設置或撤銷特殊屏蔽方式和查詢方式， 可讀出8259A的中斷請求

54、寄存器IRR ，中斷服務寄存器ISR等。,P1，查詢,D4D301 OCW3的標志,2020/7/21,微機原理及應用,110,OCW3,當CPU發(fā)來一個OCW3查詢命令（P1）： 假設，此時優(yōu)先權次序為IR3、IR4、IR5、IR6、IR7、IR0、IRl、IR2 ，且IR5、IRl有中斷請求。 隨后，CPU執(zhí)行一條輸入指令，便可得到查詢字： 85H,查詢字格式,1， 有中斷請求,優(yōu)先權 最高位,2020/7/21,微機原理及應用,111,OCW3,CPU不必設置OCW3，可隨時在高地址讀取IMR的值； 而讀取IRR和ISR之前，必須先發(fā)一個OCW3命令字。,D1D0：讀取8259A 的IR

55、R或ISR的值,2020/7/21,微機原理及應用,112,OCW3,假設，8259A的端口地址為20H，21H， MOV AL,0AH; 設置OCW3，其中D1D0=10 OUT 20H,AL;從低端口輸出 NOP；等待 IN AL,20H;讀入IRR的內容,如果需要讀入ISR的內容，如何修改？,2020/7/21,微機原理及應用,113,R、SL、EOI組合,注：有信號的組合，OCW2的L2L0有效,2020/7/21,微機原理及應用,114,例題(1),1、已知8259A的端口地址是20H，21H，讀取其中斷請求寄存器IRR和中斷服務寄存器ISR的內容。 解： MOV AL,0AH；OC

56、W3=0000 1010，讀IRR寄存器 OUT 20H,AL；OCW3輸出到8259A的低地址 NOP；空操作，等待3個時鐘周期 IN AL,20H；從低地址讀入IRR的內容 ,2020/7/21,微機原理及應用,115,例題(2),2、修改中斷屏蔽寄存器IMR內容，使IR5的中斷請求被屏蔽，開放IR3的中斷請求，其余不變，8259A的端口地址60H，62H。 解：OCW1對應位為0，開中斷；對應位為1，禁止中斷；CPU從8259A高地址讀取的內容就是中斷屏蔽寄存器IMR的內容。 IN AL,62H；從高地址讀入IMR AND AL,0F7H；讀入的IMR與1111 0111，即IR3置0

57、OR AL,20H；以上IMR的值或0010 0000，即IR5置1 OUT 62H,AL；從高地址寫入IMR ,2020/7/21,微機原理及應用,116,例題(3),3、8259A當前中斷服務寄存器ISR的內容代表什么?在中斷嵌套和單個中斷情況下，ISR的內容有什么不同？ 解：中斷服務寄存器ISR記錄了正被CPU響應的中斷（在非自動EOI方式下）。ISR是8位寄存器，8個位分別對應8個中斷源IRi，若某個中斷源的中斷請求被CPU響應，則對應位置1。 單個中斷被響應時，ISR中只有一個位為1。 中斷嵌套時ISR中有兩個以上的位為1，表明一個中斷未處理結束，又轉入更高優(yōu)先權的中斷處理中。所以I

58、SR表示當前有哪些正在響應的中斷存在。,2020/7/21,微機原理及應用,117,例題(4),4、8259A按中斷結束方式分有哪幾種？若初始化時設置為非自動中斷結束方式，則在中斷服務程序未尾應設置什么操作命令？不設置將會對中斷系統(tǒng)產(chǎn)生什么影響？ 解：8259A按中斷結束方式分有3種：自動中斷結束方式、普通中斷結束方式、特殊中斷結束方式。 初始化時設置為非自動中斷結束方式，則在中斷服務程序末尾應設置中斷結束命令即EOI命令（即寫OCW2），將ISR中對應的置1位清0，表示該中斷源的中斷處理結束了。 若在中斷服務程序末尾沒有執(zhí)行EOI命令，則ISR中對應的置1位一直保持。 當對應的中斷源的中斷處理結束，而ISR中仍記錄該中斷正在處理，因此，將影響優(yōu)先權判別器PR的正確判別，導致比該中斷源優(yōu)先權低的中斷請求不能被響應。,2020/7/21,微機原理及應用,118,例題(5),5、設目前系統(tǒng)的最高優(yōu)先權為IR5，若執(zhí)行OCW2命令，且命令中EOI0，R1，SL1，L2L1L0011。請指出OCW2命令執(zhí)行后，8259A的優(yōu)先權順序。 解：因為OCW2命令中R1，SL1，EOI0，則該命令是指定優(yōu)先權特殊循環(huán)方式的最低級； 由L2L1L