8.2-8259a原理.ppt

《微型计算机原理与接口技术》 第5版第8章 中断和可编程中断 控制器8259A,§8.2 8259A的工作原理,,8.2.1 8259A的引脚信号和内部结构 8.2.2 8259A的工作方式 8.2.3 8259A的命令字及编程,可编程中断控制器 8259A,中断控制器 8259A1. 8259A的引脚 8259A与CPU的接口引脚 8259A与外设的接口引脚 8259A级联时的接口引脚,8.2.1 8259A的引脚信号和内部结构,可接收8级中断，经4个8位寄存器判别后，优先级最高的中断请求信号从INT脚输出，送CPU的INTR脚请求可屏蔽中断内部结构,1.中断请求寄存器IRR (Interrupt Request Register) 外部8级中断请求信号从IR7~IR0脚上引入，有请求时相应位置1 多个中断请求可同时进入 例如IR7、IR5、IR2上有请求，IRR将置成10100100中断响应时相应位清0 中断请求信号可为高电平或上升沿触发，编程定义 2.中断屏蔽寄存器IMR (Interrupt Mask Register) 存放中断屏蔽信息，每1位与1个IR位对应，置1禁止对应中断请求进入系统。

用来有选择地禁止某些设备请求中断内部结构,3.中断服务寄存器ISR（Interrupt Service Register） 保存正处理的中断请求任一中断被响应而执行其服务程序时，相应位置1，直到处理结束 多重中断情况下，会有多个位置1 4.优先级判决器PR（Priority Resolver） 判别请求寄存器IRR里中断的优先级，把优先级最高的中断请求选进服务寄存器ISR中去 多重中断出现时，PR判定新出现的中断能否去打断正在处理的中断，优先服务更高的中断级别内部结构,5.控制电路 包含一组初始化命令字寄存器ICW1~ICW4和一组操作命令字寄存器OCW1~OCW3，管理8259A的全部工作 根据IRR设置和PR判定，发控制信号 从INT脚向CPU发中断请求信号，接收CPU或总线控制器8288送来的中断响应信号 ； 中断响应时ISR相应位置1，并发送中断类型号n，经数据总线缓冲器送到D7~D0； 中断服务程序结束时，按编程规定方式结束中断内部结构,6.数据总线缓冲器 是8259A与CPU的接口，CPU经它向8259A写控制字，接收8259A送出的中断类型号，还可从中读出状态字（中断请求、屏蔽、服务寄存器的状态）和中断查询字。

7.读/写控制电路 接收CPU的 、 、地址、片选 一片8259A只占两个I/O地址，XT机中A0接地址A0，口地址为20H、21H 与8086 连时，A0脚接地址A1，A0的0/1选偶/奇地址口 执行OUT指令时， 信号与A0配合，将控制字写入ICW和OCW寄存器； 执行IN指令时， 信号与A0配合，将内部寄存器的内容经D7~D0送给CPU内部结构,8.级联缓冲器/比较器 一片8259A最多引入8级中断，超过8级要用多片8259A构成主从关系，级联使用 从片输出INT接主片IRi 主从片的3条级联信号线CAS2~CAS0并接 单片时，从设备编程/允许缓冲线 接高电平；多片时，主片 接高电平，从片的接低电平 多片时，8259A必须经驱动器与数据总线相连，工作于缓冲方式；少量8259A系统中，8259A可直接与数据总线相连，工作于非缓冲方式§8.2 8259A的工作原理,8.2.1 8259A的引脚信号和内部结构 8.2.2 8259A的工作方式 8.2.3 8259A的命令字及编程,8.2.2 8259A的工作方式,写入初始化命令字ICW和控制命令字OCW，对8259A设置不同的工作方式。

1.设置优先级方式 1）全嵌套方式：最基本方式，初始化后自动进入 从各IRi脚引入的中断请求具有固定优先级，IR0IR7依次降低，IR0 最高8259A初始化后自动进入此方式 中断响应后，中断服务寄存器ISR的对应位ISn置1，并保持到中断结束，类型号n出现在DB上，然后进入中断处理 由CPU发EOI命令结束中断，使ISn复位；也可发自动结束中断命令AEOI 处理过程中，高级中断打断低级中断，禁止低级或同级中断进入 2）特殊全嵌方式: 同全嵌套方式,但允许同级中断进入1.设置优先级方式,图中, 从片INT脚接主片的IR2, 主片角度看, 从片的8级中断为同级中断若正在处理IR3，则允许IR0~IR2进入, 即允许同级中断进入必须在IR3中断处理程序中，用STI指令开中断，才允许从片中断嵌套 但全嵌套方式禁止同级中断进入例8.3 同级中断举例1.设置优先级方式,3）优先级自动循环方式各中断请求优先级相同，IRi服务完后成为最低级，IRi+1成最高级初始优先级从高到低为IR0IR7 例8.4 参看下图的优先级自动循环方式示意图 图(a)：初始状态IR0为最高级，若IR1、IR3、IR6同时请求中断，则ISR的IS1、IS3、IS6均置1。

图(b)：IR1先被服务，之后IS1=0，IR1成最低级，IR2为最高级，优先级顺序：IR2IR7、IR0、IR1 为IR3服务后IS3=0，IR3最低，IR4最高，依次类推1.设置优先级方式,4）优先级特殊循环方式 也称为设置最低优先级方式，与优先级自动循环方式类似，只是最低优先级由程序设置，并非IR7最低IRi设为最低后，IRi+1便是最高可用CLI指令关中断，禁止可屏蔽中断进入； 开中断情况下，可将中断屏蔽寄存器IMR的相应位置1，来屏蔽某一级或某几级中断有两种屏蔽方式：1）普通屏蔽方式将IMR中的某1位或某几位置1，就可将相应的中断请求屏蔽例如，令IMR=00100100，则IR5和IR2上的中断请求被屏蔽2）特殊屏蔽方式仅屏蔽本级中断，高级或低级中断都允许进入2.中断屏蔽方式,3.结束中断方式,中断响应后，ISR的相应位ISn置1，中断结束后应将ISn清0，表示结束中断 2种结束中断方式：自动和非自动，后者又分普通结束和特殊结束（EOI和SEOI） 1）自动结束中断方式—AEOI IRi上中断响应后，ISR相应位置1，在CPU发来的中断响应信号 的第2周期结束时, ISR相应位自动清0, 结束中断。

AEOI方式，中断结束时不用对8259A发任何命令，通常在只有一片8259A，多个中断不会嵌套的情况下使用3.结束中断方式,2）普通结束中断方式—EOI 是常用的结束中断方式，用于全嵌套方式当CPU处理完1个中断请求时，需向8259A发EOI命令，8259A收到EOI后，将ISR寄存器中优先级最高的中断，也就是刚服务过的中断的ISn清零，从而结束中断 3）特殊结束中断方式—SEOI 在非完全嵌套方式下，用ISR寄存器无法确定当前正在处理哪级中断，也无法确定哪级中断是最后响应和处理的，不能用EOI方式结束中断，要用特殊方式这时要用OCW2命令中的L2~L0来指定将ISR寄存器的哪1位清04.中断查询方式-POLL,使用一条IN指令读取中断查询字，就可查到8259A是否有中断请求以及哪个优先级最高下图是中断查询字格式,,§8.2 8259A的工作原理,8.2.1 8259A的引脚信号和内部结构 8.2.2 8259A的工作方式 8.2.3 8259A的命令字及编程,8.2.3 8259A的命令字及编程,为使8259A按预定方式工作，必须对它编程，由CPU向其控制寄存器发各种控制命令。

控制命令有两类: 初始化命令字ICW1~ICW4，对8259A初始化； 操作命令字OCW1~OCW3，定义操作方式 在操作过程中，允许重设置操作命令字，动态改变8259A的控制方式 两类命令字被写入8259A的两个端口，一个为偶地址口，8259A的A0=0，另一个为奇地址口，A0=1 在XT机中，偶/奇地址口为20H和21H1.初始化命令字ICW 初始化命令字ICW1~ICW4顺序写入控制口，设置8259A初始状态8086系统中ICW1、ICW2和ICW4必须要有，ICW3只在级联时用 ICWl,,A0=0，ICW1写入偶地址口；D4=1标志位；IC4=1需要设ICW4；单片时SNGL=1, 不要写入ICW3, 级联时SNGL=0, 要写入ICW3；LIMT=1从IRi引入中断为电平触发，0边沿触发；A7~A5及ADI位用于8位CPU初始化命令字,ICW2 ICW2紧跟ICW1写入，A0=1，写入奇地址口，无标志位 T7~T3位用于确定中断类型码n的高5位，低3位D2~D0则由8259A根据从IRi上引入中断的引脚序号自动填入，从IR0~IR7的序号依次为000~111，其初值可以置为0。

ICW2的高5位内容是可以任选的，一旦高5位确定，一块芯片的8个中断请求信号IR0~IR7的中断类型号也就确定了初始化命令字,例8.4 在PC/XT机中，ICW2的高5位T7~T3=00001B，若从IR5上引入中断请求，则其中断类型码n=? 如何设置ICW2? 从IR5上引入的中断类型号的低3位D2~D0=101B，由于高5位是00001B，所以从IR5上引入的中断类型码n=00001 101B=0DH，表示是硬盘中断请求因此设置ICW2的指令为：MOV AL ，00001000BOUT 21H ，AL 据此可知，若ICW2的高5位为01110B，则该8259A引入的8级中断的中断类型号n = 01110000B ~ 01110111B = 70H~ 77H，这是为PC/AT机设置的ICW2 初始化命令字,ICW3 ICW3只在级联时使用图8.15是ICW3的格式和8259A主从结构连接图 (a)主片ICW3格式Si=0, IRi上未接从片, Si=1接有从片 (b)从片ICW3格式低3位指明从片接主片哪个引脚，ID2~ ID0 = 000 ~111表示IR0~IR7引脚初始化命令字,例8.5 用3片8259A按主从结构连接，如图8.15（c）。

主片口地址为20H/21H， 从片1口地址为A0H/A1H，从片2为B0/B1H试求出3片8259A的ICW3，并编程将ICW3写入各芯片的奇地址口中 主片IR2、IR7接从片，故主片ICW3=10000100B=84H，从片1接主片IR2，故从片1的ICW3=00000010B =02H；从片2接主片IR7，故从片2的ICW3=00000111B=07H 对各芯片写入初始化命令字ICW3：MOV AL， 84H ；主片程序OUT 21H， ALMOV AL， 02H ；从片1程序OUT 0A1H， ALMOV AL， 07H ；主片2程序OUT 0B1H，AL,初始化命令字,ICW4 8086系统ICW4必须设置, 写入奇地址口无级联时ICW4应在ICW2后写入, 级联时它在ICW3后写入 图8.16 ICW4的格式：,,初始化命令字,ICW4各位的含义： D7~D5=000, 为标志位； PM=1, 选择8086系统； AEOI=1, 选择AEOI方式, 即自动结束中断方式;AEOI=0, 为非AEOI(非自动结束中断)方式, 须在中断服务程序中安排操作命令字OCW2, 选择所需的方式结束中断。

BUF和M/S配合使用决定缓冲或非缓冲方式等； SFNM=1,设置特殊全嵌套方式(Special Fully Nested Mode), 否则为一般全嵌套方式初始化命令字, 图8.17 8259A初始化命令字写入流程图 初始化命令字必须从ICW1开始顺序写入规定端口； 级联时要写入ICW3，无级联时无需写入 级联时ICW4应在ICW3后写入，无级联时在ICW2后写入 只有ICW1写入偶地址口，即A0=0，其余都写入奇地址口。