微机原理及应用第八章中断系统

第八章: 中断系统输入, 输出设备是人机交换信息的必要外设., 中断控制方式是CPU经I/O接口与外设传送数据的最佳方式, CPU被动响应外设的中断请求, 提高CPU的工作效率§8.1 8086CPU的中断结构一: 8086CPU的中断源1: 内部中断源(软中断)由中断指令INT 获得的中断2: 外部中断源(硬中断)A: 非屏蔽中断源——8086CPU引脚NMI获得上升沿触发B: 可屏蔽中断源——8086CPU引脚INTR获得高电平触发二: 8086CPU中断优先级别1: 软中断2: 不可屏蔽中断NMI3: 可屏蔽中断INTR三: 8086CPU中断处理过程(311页图2.8)1: CPU获得中断请求2: CPU执行完当前指令3: CPU判断中断请求的优先级别4: 保护现场, F ,CS, IP 入栈5: CPU执行中断服务程序6: 恢复现场, IP, CS, F出栈7: CPU执行下一条指令重复1 ~ 7四: 中断向量表的设置将中断服务程序的入口地址置入中断向量表中1: 编程写入法A: 数据段定义法DATA SEGMENT A T 0000H ; 定义数据段(DS) = 0000HORG n * 4 ; n为中断类型号SUB DW noffset ; 中断服务程序的入口IPDW nseg ; 中断服务程序的入口CSDATA ENDSB: 指令传送法DATA SEGMENT A T 0000HORG n * 4SUB DW 2DUP(?)DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE, DS:DA TAMOV AX, DATAMOV DS, AXMOV SUB, noffset ; 中断服务程序的入口IPMOV SUB + 2, nseg ; 中断服务程序的入口CS2: INT 21H功能设置法A: 置中断向量功能1): 功能号25H → AH2): 中断号n → AL3): 入口参数中断服务程的入口地址CS:IP → DS:DX4): INT 21H注: 中断服务程的入口地址CS:IP值将放入中断向量表的n * 4处连续4个存储单元中B: 读中断向量功能1): 功能号35H → AH2): 中断号n → AL3): INT 21H4): 出口参数ES:BX注: ES:BX中为中断号n的中断服务程的入口地址CS:IP值《例》某中断服务程序的中断号为40H,中断服务程序的入口地址CS:IP = 3500H:4830H,用INT 21H功置中断向量到中断向量表解:MOV AH, 25HMOV AL, 40HPUSH DS ; 下述指要用DS, 故暂时放入堆栈MOV AX, 3500HMOV DS, AX ; (DS) = (CS) = 3500HMOV DX, 4830H ; (DX) = (IP) = 4830HINT 21HPOP DS ; 恢复原DS值40H*4§8.2 外部中断方式一: PC/XT 的外部中断源314页图8.3示外部中断源二: INTR 中断源1: 8259A 与8个外部中断源A: 8253定时器, 键盘中断源直接到主机板B: 其余6个中断源经扩展槽到主机板2: 8259A 与8086CPU 的连接A: 8259A 获得外部中断请求B: 8259A 的INT = H 输出C: 8086CPU 的INTR = H, 获得中断请求输入3: 中断请求, 中断屏蔽, 中断响应A: 中断请求 —— 输入INTR ← HB: 中断屏蔽 —— 清中断屏蔽控制标志位IF = 0中断允许 —— 置中断屏蔽控制标志位IF = 1C: 中断无响应 —— 若IF = 0, 输出/INTA = H中断有响应 —— 若IF = 1, 输出/INTA = L4: INTR 的中断过程A: 8086CPU 引脚INTR ← HB: 程序判断中断控制标志IF 的值C: 若IF = 0, 8086CPU 引脚/INTA → H, 无中断响应D: 若IF = 1, 8086CPU 引脚/INTA → L, 有中断响应E: 程序判断多中断优先级F: 执行中断类型号08H ~ 0FH 中的一个中断服务程序注: 对可屏蔽中断, 当中断请求有效时,要获得中断响应的条件是置IF = 1三: NMI 中断源1: PC/XT 的NMI 外部中断源2: NMI 中断请求 NMI ←3: NMI无中断响应输出, NMI与标志位IF无关4: NMI的中断过程A: 8086CPU的引脚NMI ←B: 执行02H§8.3 中断优先级管理当外部中断源为多个时, 必须定义其优先级别并对其管理一: 软件查询法1: 硬件电路A: 多中断源输入B: 或门输出接8086CPU的INTR2: 功能A: 输入中断源有一个为高时输出为高B: 可屏蔽中断请求由多中断源提供3: 优先级流程法先判断那一个输入中断源, 则此中断源优先级最高二: 硬件菊花链法由数字逻辑电路构成优先级电路, 现己不常用三: 专用芯片法软件法, 硬件法的结合——可编程中断控制器§8.4 可编程中断控制芯片—— 8259A✓特点A: 可程序控制芯片的功能B: 可提供中断源的中断类型码C: 可屏蔽输入端的中断源✓形式A: 单片方式——有8个中断源B: 级联方式——最多64个中断源一: 8259A的结构及功能1: 8259A的内部逻辑结构A: 中断请求寄存器——IRR1): 可输入IR0 ~ IR8共8个外部中断源2): IRR寄存器中的值可经DB读入CPU注: IRR有口地址, 即可编程读B: 中断服务寄存器——ISR1): 为中断源IR0 ~ IR8服务, 为CPU服务若IRR请求, CPU响应, 则ISR中相对应位为1若中断服务程序结束, 则ISR中相对应位为0 2): ISR寄存器中的值可经DB读入CPU注: ISR有口地址, 即可编程读C: 中断屏蔽寄存器——IMR1): IMR中IMR0 ~ IMR7与IRR中IR0 ~ IR7位对应若IMRn = 1, 则对应中断源IRn屏蔽若IMRn = 0, 则对应中断源IRn允许2): 寄存器IMR与中断标志IF的区别IMR屏蔽IRR, 当IMRn = 1时IF屏蔽CPU的中断请求INTR, 当IF = 0时IF的级别比IMR高3): IMR寄存器与CPU间可经DB读写操作注: IMR有口地址, 即可编程读写D: 优先权分析器——PR1): 对IRR中的IRR0 ~ IRR7中断源进行优先权分析2): IRR0 ~ IRR7的优先权分配可编程确定注: PR有口地址, 即可编程写E: 芯片控制逻辑1): 8259A的中断请求INT →8086CPU的INTR2): 8086CPU的/INTA →8259A的/INTAF: 芯片读写逻辑1): 8259A的片内地址线仅有A0(一线二址)注: 学习8259A的难点, 解决多寄存器读写与一线两址的矛盾2): 8259A的片选线/CS由地址译码产生注: PC/XT微机中8259A的地址为20H, 21H3): 8259A的读写线/RD, /WR直接与8086CPU的/RD, /WR连接G: 芯片数据线8259A的数据线为8位即D0 ~ D7H: 芯片的级联线1): 当外部中断源≤8个时, 仅有单片8259A当外部中断源＞8个时, 需用多片8259A级联2): 级联线仅在8259A级联方式下有作用注: 级联线CAS0 ~ CAS2, /EN即/SP接线方式2: 8259A的引脚图A: 8259A为DIP28封装B: 8259A为+5V供电二: 8259A的中断优先权中断源IR0 ~ IR7的优先权序可编程确定1: 固定优先权(完全嵌套方式)A: 优先权序IR0(高) →IR7(低)B: 该优先权序始终不变2: 等优先权(普通循环方式)A: 初始优先权序IR0(高) →IR7(低)B: 若响应了IRn中断, 则IRn中断权最低, IRn-1中断权最高C: 每个中断优先权相同3: 特殊优先权(特殊循环方式)A: 初始优先权序由编程确定若定义IR5为初始最高优先权,则初始优先权序IR5 → IR7 → IR0 → IR4B: 其后工作同等优先权三: 中断源IR0 ~ IR7的中断触发方式1: 电平触发方式—— IR0 ~ IR7输入高电平有效A: 现象——中断源持续高电平B: 问题——造成连续中断请求C: 解决——在中服程序中令IF = 02: 边沿触发方式—— IR0 ~ IR7输入上升沿有效A: 特点—— IRR寄存器锁存触发信号B: 脉宽——上升沿脉冲宽度符合要求C: 方法——采用负脉冲的后沿触发四: 8259A的初始化命令字和操作命令字✓若要使用8259A, 必须按规定向其写入初始化命令字使8259A进入工作状态(一般由系统程序完成)✓若要改变8259A的功能, 可随时向其写入操作命令字使8259A按要求工作(一般由用户程序完成)(一): 8259A口地址讨论1: 8259A实际口地址一线二址, 址1 — A = 0, 址2 — A = 12: 8259A操作口地址A: 4个写初始化命令字操作B: 3个写操作命令字操作C: 3个读寄存器IRR, ISR, IMR操作D: 1个读中断类型号操作注: 2个地址怎样完成11个读写操作3: 地址分配表及应用特点表8.2 8259A的读写操作A: A0 = 0时的读操作, IRR, ISR, 中断类型号→ CPU注: 解决1址3读问题, 用位控制定义读入法B: A0 = 1时的读操作, 仅IMR → CPUC: A0 = 0时的写操作, CPU → OCW2, OCW3, ICW1注: 解决1址3写问题, 用同址顺序写入法D: A0 = 1时的写操作, CPU → OCW1, ICW2, ICW3, ICW4注: 解决1址4写问题, 用位识别写入法(二): 初始化命令字ICW的写入方法1: ICW1 ~ ICW4的写入流程A: ICW1, ICW2为必写初始化命令字ICW3, ICW4为选写初始化命令字B: ICW2, ICW3, ICW4采用同址顺序写入法2: ICW1 ——芯片控制初始化命令字A: 口地址A0 = 0, PC/XT口地址= 20HB: 位定义1): D4 = 1 为同址识别位注: 若D4 = 1 CPU对ICW1命令字写操作若D4 = 0 CPU对0CW2, OCW3命令字写操作2): D0 = 0 不写ICW4命令字D0 = 1 要写ICW4命令字3): D1 = 0 多片8259A方式, 要写ICW3命令字D1 = 1 单片8259A方式, 不写ICW3命令字4): D3 = 0 IR0 ~ IR7为边沿触发方式D3 = 1 IR0 ~ IR7为电平触发方式5): D2, D5, D6, D7位不用(8086CPU时)3: ICW2 ——中断类型号初始化命令字A: 口地址A0 = 1, PC/XT口地址= 21HB: 位定义1): D2 ~ D0 IR0 ~ IR7的编码, 即中断类型号的低3位2): D7 ~ D3 中断类型号的高5位注: 中断类型号的高5位由用户编程定义,中断类型号的低3位自动产生, 保证IR0 ~ IR7连续《例》定义8259A的8个中断类型号为08H ~ 0FH解: 08H = 00001000B, 0FH = 00001111B低3位为000B ~ 111B表示中断源IR0 ~ IR7的编码高5位为00001BMOV AL, 08HOUT 21H, AL4: ICW3 ——主/从8259A初始化命令字A: 写操作条件在ICW1中, D1 = 0B: 口地址A0 = 1, PC/XT口地址= 21HC: 写操作方法同址顺序写入法注: ICW2, ICW3, ICW4, OCW1均为同址( A0 = 1), 写顺序为写ICW2→写ICW3(若要)→写ICW4(若要)→写OCW1 D: 主8259A位定义1): 若D0 ~ D7 为1, 则IR0 ~ IR7对应端接有从8259A芯片2): 若D0 ~ D7 为0, 则IR0 ~ IR7对应端未接从8259A芯片E: 从8259A位定义1): D2 ~ D0 从8259A的INT端接主8259A的IRn端编码2): D7 ~ D3 未用5: ICW4 ——方式控制初始化命令字A: 写操作条件在ICW1中, D0 = 1B: 口地址A0 = 1, PC/XT口地址= 21HC: 写操作方法同址顺序写入法D: 位定义1): D0 = 0 用于8080CPUD0 = 1 用于8086CPU2): D1 = 0 普通, 特殊EIO结束方式D1 = 1 自动EIO结束方式3): D3,D2 = 00, 01 级联非缓冲方式D3,D2 = 10, 11 级联缓冲方式4): D4 = 0 单片8259A固定优先权D4 = 1 级联8259A固定优先权5): D7 ~ D5 未用《例》PC/XT系统BIOS对8259A的初始化命令字写入程序MOV AL, 00010011B ; D0 = 1, 要写ICW4, D1 = 1, 不写ICW3 OUT 20H, AL ; 写ICW1, D3 = 0, IR0 ~ IR7为边沿触发方式MOV AL, 00001000B ; IR0 ~ IR7 对应中断类型号为08H ~ 0FH OUT 21H, AL ; 写ICW2MOV AL, 00001001B ;D0 = 1, 8086方式, D1 = 0, 非自动EIO OUT 21H, AL ; 写ICW4, ,D4 = 0, 固定优先权(三): 操作命令字OCW的写入方法注: ICW按顺序写入(先写), OCW按需要写入(后写)1: OCW1 ——写IMR寄存器命令字A: 口地址A0 = 1, PC/XT口地址= 21HB: 位定义1): D0 ~ D7对应寄存器IMR中的IMR0 ~ IMR72): Dn = 0 对应中断源IRn中断允许Dn = 1 对应中断源IRn中断屏蔽2: OCW2 ——中断优先权选择命令字注: ICW4可定义8259A工作于固定优先权, 8259A的等优先权, 特殊优先权在此定义A: 口地址A0 = 0, PC/XT口地址= 20HB: 识别位D4, D3 = 0, 0 (同址识别位法, 对OCW2, OCW3)C: 位定义1): D2 ~ D0 特殊优先权中断源IRn编码2): D6 = 0 自动循环优先权D6 = 1 特殊循环优先权3): D7 = 0 固定优先权D7 = 1 循环优先权注: 仅当D6 = 1, D7 = 1时, D2 ~ D0值才有意义微机原理第八章: 中断系统4): D5 = 0 自动EIO结束方式D5 = 1 非自动EIO结束方式3: OCW3 ——运行方式命令字A: 口地址A0 = 0, PC/XT口地址= 20HB: 识别位D4, D3 = 0, 1 (同址识别位法, 对OCW2, OCW3) C: 位定义1): D2 = 0 CPU下次同址读操作读入IRR, ISR中的值D2 = 1 CPU下次同址读操作读入中断类型号的值2): D1,D0 = 00, 01 无意义D1,D0 = 10 CPU下次同址读操作读入IRR中的值D1,D0 = 11 CPU下次同址读操作读入ISR中的值3): D6, D5 级联方式下中断屏蔽的应用(约)4): D7 未用(四): 8259A的读操作方法1: 读IMR寄存器A: 口地址A0 = 1, PC/XT口地址= 21HB: 地址唯一, 无同址2: 读IRR寄存器A: 口地址A0 = 0, PC/XT口地址= 20HB: 条件先写OCW3中的D2,D1,D0 = 0103: 读ISR寄存器A: 口地址A0 = 0, PC/XT口地址= 20HB: 条件先写OCW3中的D2,D1,D0 = 0114: 读中断类型号A: 口地址A0 = 0, PC/XT口地址= 20HB: 条件先写OCW3中的D2 = 1C: 读入数据位定义1): D7 = 0 无中断请求IR0 ~ IR7D7 = 1 有中断请求IR0 ~ IR72): D2 ~ D0 为IR0 ~ IR7编码(当D7 = 1时)3): D6 ~ D3 未用微机原理第11 页。