第八章 中断控制器8259

第八章中断控制技术和8259第一节中断控制技术补充一中断处理的隐操作及堆栈的使用⒈隐操作CPU响应中断转去执行中断服务程序之前，其状态标志和程序断点地址进栈，以及中断返回时，断点和标志信息的退栈，是由机器硬件安排自动完成的，无需外界干预，故称为中断处理的隐操作，这些操作都使用堆栈。

⒉堆栈堆栈是一种专用的"后进先出"（LIFO）的存储区，用来保存断点、现场信息及传递子程序所需的参数，广泛用于中断处理、子程序调用及返回处理。

8088/8086的堆栈设置在存储器中，由SS堆栈段寄存器和SP堆栈指针来定位。

SS指向当前栈的段基址，是栈区的最低地址。

SP包含距段基址的偏移地址，也称为堆栈的深度，一个栈最大的深度只能占有64KB空间。

SP作为堆栈指针始终指向栈顶（TOS），栈顶在程序执行过程中，随着进栈（PUSH）与退栈（POP）操作而发生变化，有所谓向下生长和向上生长之分。

8088/8086的堆栈是向下生长型，即在进栈操作时，栈顶向下生长，使堆栈的地址单元号从大到小，递减2，趋向堆栈段基址SS；在退栈操作时，堆栈地址单元号从小到大，递增2，趋向栈底，空栈时，SP指向堆栈段的最高地址，即栈底。

栈底也就是SP的初值，栈底一经设定就固定不变。

⒊堆栈操作①建栈操作STACK1 SEGMENT STACKBUFFER DB 30 DUP(0)TOP_STACK LABEL WORDSTACK1 ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,SS:STACK1START:┆MOV AX，STACK1MOV SS，AX ；将当前堆栈段基址送入SSMOV SP，TOP_STACK ；将堆栈段偏移地址送入SP┆②进栈操作PUSH AXPUSH BX③弹栈操作POP AXPOP BX二中断向量的装入中断向量并非常驻内存，而是开机上电时，由程序装入内存指定的中断向量区的。

BIOS程序负责0～1FH共32个中断向量的装入。

用户若想使用硬、软中断，则要将中断服务程序入口地址装入中断向量指针所指定的中断向量表中。

下面举例说明填写中断向量表所用的三种方式：⒈用MOV指令填写中断向量表。

例如，假设中断类型号为60H，中断服务程序的段基址是SEG_INTR，偏移地址是OFFSET_INTR（006DH）。

则填写中断向量表的程序段为：┆CLICLDMOV AX，0MOV ES，AXMOV DI，4*60H ；中断向量指针→DIMOV AX，OFFSET_INTR ；中断服务程序偏移值→AXSTOSW ；AX→［DI］[DI+1]中，然后DI+2MOV AX， SEG_INTR ；中断服务程序的段基址→AXSTOSW ；AX→[DI+2][DI+3]STI┆┆⒉将中断服务程序的入口地址直接写入中断向量表，其程序段为：┆┆MOV AX，00HMOV ES，AXMOV BX，60H*4 ；中断号*4→BXMOV AX，006DH ；中断服务程序偏移地址MOV ES：[BX]，AX ；装入偏移地址PUSH CSPOP AX ；中断服务程序段基址MOV ES：[BX＋2]，AX ；装入段基址┆┆⒊采用DOS功能调用"INT 21H"中的AH=25H来装入中断向量，其程序段为：MOV AL，N ；中断号MOV AH，25H ；设置中断向量MOV DX，SEG_INTRMOV DS， DX ；DS指向中断程序段址MOV DX， OFFET_INTR ；DX指向中断程序偏移量INT 21H┆┆三编写中断服务程序⏹编写内部中断服务程序与编写子程序类似⏹利用过程定义伪指令PROC/ENDP⏹第1条指令通常为开中断指令STI⏹最后用中断返回指令IRET⏹通常采用寄存器传递参数⏹主程序需要调用中断服务程序⏹调用前，需要设置中断向量⏹利用INT n指令调用中断服务程序⏹编写80H号中断服务程序⏹功能：显示以“0”结尾字符串的功能⏹利用显示器功能调用INT 10H⏹字符串缓冲区首地址为入口参数⏹DS:DX（段地址：偏移地址）传递参数code segmentassume cs:code,ds,codeintoff dw ?intseg dw ?intmsg db ‘A Instruction Interrupt !’db 0dh,0ah,0start: mov ax,codemov ds,axmov ax,3580hint 21hmov intoff,bx ;保存偏移地址mov intseg,es ;保存段基地址push dsmov dx,offset new80hmov ax,seg new80hmov ds,axmov ax,2580hint 21hpop dsmov dx,offset intmsgint 80hnew80h procsti ;开中断push ax ;保护寄存器push bxpush simov si,dxnew1: mov al,[si]cmp al,0jz new2mov bx,0mov ah,0ehint 10hinc sijmp new1new2: pop si ;恢复寄存器pop bxpop axiret ;中断返回new80h endpmov dx,intoffmov ax,intsegmov ds,axmov ax,2580hint 21hmov ax,4c00hint 21hcode endsend start第二节中断控制器8259A一 8259A简介⒈概述Intel 8259A是可编程中断控制器PIC，可用于管理Intel 8080/8085、8086/8088、80286/80386的可屏蔽中断。

⒉ 8259A的基本功能①优先级排队管理：根据任务的轻重缓急或设备的特殊要求，分配中断源的中断等级。

8259A具有全嵌套、循环优先级、特定屏蔽多种方式的优先级排队管理。

②接受外部设备的中断请求：经过优先权判决找到哪一个中断源的中断请求级别最高，然后再向CPU提出中断申请INT；或者拒绝外设的中断请求，予以屏蔽。

一片8259A可以接受8个中断请求，经过级联可扩展至8片8259A，实现64级中断。

③提供中断类型号：为CPU实现程序的转移给出中断服务程序入口地址指针。

8259A最突出的特点是具有对中断服务程序入口地址的寻址能力，也就是当CPU响应中断申请时，通过8259A提供的中断类型号可以找到中断服务程序的入口地址，转移到中断服务程序去执行。

二 8259A的外部特性和内部结构⒈外部特性8259A为28脚双列直插式芯片。

外部引脚如上图所示。

各引脚的功能如下表所示。

8259A引脚定义及功能表⒉内部结构①中断请求寄存器IRR8位，每一位对应一个I/O设备，用来记录发生中断请求的外设。

当某一外设（I/O设备）发出中断请求信号IRQ时，对应位被置“1”。

简言之：用来存放要请求服务的所有中断请求信号。

②中断服务寄存器ISR8位，用来存放正在被服务，包括尚未服务完毕而中途被别的中断打断了的所有中断级。

③优先权判决电路PR用来识别各中断请求信号的优先级别。

当多个中断请求信号同时产生时，由判优电路判定哪一个中断请求具有最高优先权，若有中断正在被服务，则还需与ISR的当前中断服务优先级相比较，以决定是否将8259A的中断申请线INT上升为高电平。

④中断屏蔽寄存器IMRIMR对IRR起屏蔽作用，即对中断请求IR是禁止还是允许。

寄存器8位（D0～D7）对应8级中断屏蔽。

哪一级中断被屏蔽，哪位就写1，即禁止IR 提出中断请求；反之，就写0，不屏蔽，即允许IR提出中断请求。

屏蔽操作由屏蔽命令OCW1执行。

IMR可很方便地读和写。

⑤控制逻辑用于向8259A内部其它部件发控制信号，外部向CPU发INT信号，接收CPU发来的INTA信号，控制8259A进入中断服务状态。

控制逻辑是8259A全部功能的核心，包括一组方式控制字寄存器和一组操作命令字寄存器，以及相关的控制电路。

⑥数据总线缓冲器8位双向三态缓冲器，是8259A与CPU之间数据接口。

当CPU对8259A进行读操作时，数据总线缓冲器用来传输从8259A内部读至CPU的数据/状态信息和中断类型码，写操作时由CPU向8259A内部写入控制命令字。

⑦读/写控制逻辑用于控制对8259A的读、写操作。

控制信号有：RD、WR、CS、A0共同控制，完成规定的操作。

8259A芯片内可写的寄存器有：各种命令寄存器，可读的寄存器有：IRR、ISR、IMR等状态寄存器。

具体参考下表。

⑧级连缓冲器多片8259A可级连使用，最多可以组成64级中断优先级控制，此时一片8259A作主片，另外1～8片作从片，主从片的CAS0～CAS2并接在一起，作为级连总线。

在中断响应过程中，主片的CAS0～CAS2为输出线，从片的CAS0～CAS2为输入线。

在第一个INTA负脉冲结束时，主片把被响应的中断请求的从片编码送入CAS0～CAS2级连总线。

从片接收后，将主片送来的编码与自己的编码相比较，若相同，表明从片被选中，则在第二个中断响应总线周期把中断类型码送至D7～D0，供CPU读取。

⒊中断优先级分析器（参考下图）首先，由8个“与门”逻辑选出参加中断优先级排队的中断请求级，即8位IRR与8位IMR各位分别送入“与门”输入端，只有当IRR位置“1”（有中断请求）和：IMR位置“0”（开放中断请求）同时成立时，相应“与门”输入位有效。

其次，优先级编码器从参加排队的那些中断优先级中选出当前最高优先级，作为下一步比较的一个输入（A2A1A0）最后，把来自ISR的当前正在服务的优先级（B2B1B0）与当前请求的最高优先级（A2A1A0）一起送入比较器进行比较，当比较器A＞B端输出有效时，并且只要当前存在非屏蔽的中断请求，“或门”输出有效时，8259A即向CPU 提出中断请求INT。

三 8259A的中断响应过程⒈中断响应周期⒉中断响应过程①当中断请求线（IR0～IR7）上有一条或若干条变为高电平，则使IRR 相应的位置1；②当IRR的某一位或若干位被置1后，若IMR中相应的位为1，则屏蔽该中断请求，若IMR中相应位为0，则中断请求送PR；③ PR把接到的中断请求的最高优先级与ISR正中在服务的中断级比较，若前者级别高于后者，或CPU不在服务中，则置INT为高电平，否则INT低电平；④ CPU采样到INT为高后，响应中断进入连续的两个可屏蔽中断响应周期；⑤ 8259A接到第一个INTA负脉冲后，将对应的ISR位置位，而相应的IRR被复位；⑥ 8259A接到第二个INTA负脉冲后（第二个中断响应周期），在该脉冲期间，8259A向CPU发出中断类型码。

⑦若8259A处于AEOI（自动中断结束）方式，则第二个INTA负脉冲结束时，相应的ISR位被复位。