第7章中断控制器(改版)资料课件

第第7章章 中断控制器中断控制器 2024/7/1527.1中断基本概念 一、中断和中断源一、中断和中断源2024/7/1537.1中断基本概念中断 CPU接到请求，暂停正在执行的程序而转向请求的处理程序，处理结束后又回到被中止的程序继续执行，这一过程称中断；中断源的分类；内部中断：由处理器内部产生的中断；外部中断：外部设备在中断申请引脚上产生的中断；可屏蔽中断与不可屏蔽中断 可屏蔽中断：能被处理器屏蔽掉而不被响应的中断(INTR)。不可屏蔽中断：不能被处理器屏蔽掉的中断(NMI)。n n二、中断的处理过程二、中断的处理过程2024/7/1547.1中断基本概念中断请求 在INTR上外设给出高电平，1)持续到被CPU响应；2)CPU响应后及时撤消。中断承认（中断响应的条件）满足下列条件进入中断响应周期：a,INTR有中断请求；b,IF=1开中断；c,无RESET、HOLD和NMI或更高级的中断；d,一条指令执行结束。l l 中断响应中断响应2024/7/1557.1中断基本概念(1)关中断：CPU硬件自动清IF(关中断，禁止其它中断）。(2)断点保护：CPU硬件自动将PSW、CS、IP依次压栈，以便中断结束能 够返回断点。(3)中断源识别：1）软件查询(软件做)2）中断向量表(硬件自动做)软件查询方法：CPU收到INTR 读入D0D7 测试哪一位 确 定中断源 对其中断服务。2024/7/1567.1中断基本概念中断响应 (1)保护现场：断点保护未保护的&主程序用的&中断服务也用的 寄存器 堆栈 (2)开中断（指令STI）：采用软件查询方法的中断源识别。(3)中断服务：对中断事件的处理。(4)关中断（指令CTI）(5)现场恢复：保护现场的逆过程，堆栈 寄存器 (6)开中断（指令STI）：允许新的中断。(7)中断返回(指令IRET)：从堆栈中依次弹出IP、CS、PSW，返回 原断点处，断点保护逆过程。2024/7/1577.1中断基本概念多个中断源同时请求中断，先响应中断优先级高的中断优先级 根据各中断源的重要性确定其响应的优先次序。中断优先级控制原则：（1）多个同时请求，先响应高优先级，再响应低优先级；（2）当CPU执行某中断服务程序时，出现新的高优先级请求 中断，则：暂停低 处理高，高服务结束返回低，继续 低服务。n n三、中断优先级及中断嵌套三、中断优先级及中断嵌套三、中断优先级及中断嵌套三、中断优先级及中断嵌套2024/7/1587.28086/8088的中断系统n n 一、中断源2024/7/1597.28086/8088的中断系统n二、中断优先级l除法错、INT n、INTO优先级最高lNMI次之lINTR较低l单步最低n 三、中断源识别l中断类型码 每一中断都有一个表示中断源编号的8位二进制数称中断类 型码(号),从0255，共256个。2024/7/15107.28086/8088的中断系统l中断向量 每一中断类型码对应一个中断向量，该中断向量指明了该类型码所对应的中断服务程序的入口地址l中断向量表 8086/8088系统将内存前1024个单元作为中断向量表，存放256个中断向量，每一中断向量占4个单元，前二字节是中断服务程序入口地址的偏移地址，后二字节是段地址。l中断向量表地址：4*中断类型码n。l中断向量表的中断源识别方法 （1）CPU收到中断请求 获取中断类型码 查中断向量表 得到该中断源的中断服务子程序入口地址 转向服务子程序进行中断服务2024/7/15117.28086/8088的中断系统 （2）查表方法：中断类型码n*4（左移2位）得到表地址从表地址所指单元连续取4个字节数据得到IP、CS该CS：IP即为该中断源的中断服务子程序入口地址2024/7/15127.28086/8088的中断系统【例【例7.2】设用户自定义中断的类型号为24H，已编好的中断服务子程序为ISUB，试完成中断向量表初始化。解：中断向量表存放首地址为24H4，中断服务子程序段地址为SEGISUB，偏移地址为OFFSETISUB。所以中断向量表初始化程序段如下。MOVAX,00HMOVDS,AX;向量表段地址置0000HMOVBX,24HSHLBXSHLBX;向量表存放首址MOVAX,OFFSETISUB;中断服务程序入口偏移MOVBX,AX;偏移地址存入向量表MOVAX,SEGISUB;中断服务子程序MOVBX+2,AX;段地址存入向量表2024/7/15137.28086/8088的中断系统n n 四、中断响应过程l不可屏蔽中断NMI（1）上升沿提出中断请求。（2）不受IF=0的影响。（3）不要中断响应总线周期，自动进入中断类型2。（4）其它同INTR。l内部中断（1）中断类型号或是指令码给出，或由硬件决定，都不要中断响应总线周期。（2）不受IF控制，但单步中断受TF控制。（3）其它同INTR，但要考虑优先级2024/7/15147.28086/8088的中断系统n 五、中断与中断返回指令l中断指令 INTO 测试OF，若OF=1执行中断，否则不操作。INT n 执行中断类型号为n的中断，n=00HFFH。(1)断点保护：SP-2 SP，PSW SP+1:SP；清PSW的 IF与TF；SP-2 SP，CS SP+1:SP；SP-2 SP，IP SP+1:SP。(2)中断源识别与跳转:n*4+1:n*4 IP;n*4+3:n*4+2 CS;程序将自动跳转到CS：IP处执行该中断服务子程序l中断返回指令:IRET 执行中断返回时，CPU自动做恢复断点：SP+1：SP IP，SP+2 SP;SP+1：SP CS，SP+2 SP;SP+1：SP PSW，SP+2 SP2024/7/15157.3可编程中断控制器8259An n 一、外部引线和内部结构l 引脚：D0D7:双向数据线 /WR、/RD:写读控制信号,/CS片选 A0:地址线，选择内部寄存器 INT:中断请求输出 /INTA:中断响应输入线 IR0IR7:是外接中断源输入线。CAS0CAS2:级联时用。SP/EN：作输入是/SP，控制8259作 主片或从 片，1主0从。用作输出是/EN，控制三态门，大系统中用。2024/7/15167.3可编程中断控制器8259Al结构框图中断请求寄存器IRR:存放IR0 IR7中断请求 服务寄存器ISR:存放IR0 IR7中正在服务的源 中断屏蔽寄存器IMR(interrupt mask)4个8位初始化命令字ICW 3个8位操作命令字OCW2024/7/15177.3可编程中断控制器8259An n 二、中断处理过程(1)中断外设在IR0IR7上产生n条中断请求8259,8259将相应的IRR位置1；(2)IRR中断请求+设定的IMR屏蔽 优先级分析器,最高优先级的请求送到INT CPU；(3)CPU收到INT响应：发送连续二个总线周期的/INTA；8259在第一个/INTA,该中断源对应的IRR位复位,ISR位置位，从而禁止较低优先级的中断。8259在第二个/INTA：送出8位的中断类型码 D0D7。(4)8259中断结束 自动结束方式：第二个/INTA结束时ISR复位相应位；非自动方式：收到EOI命令才复位，以开放低级中断申请(5)CPU读取中断类型码查中断向量表转服务子程序2024/7/15187.3可编程中断控制器8259An n 三、中断优先级管理方式l优先级管理(1)固定优先级(完全嵌套排序方式):IR0 IR1 IR7 (2)自动循环优先级(等优先级方式)：优先级循环，刚服务过的最低，下一个变为最高。如5级刚服务过，6级变为最高，7级次之。(3)特殊循环优先级:优先级循环，通过命令字指定最低优先级。l屏蔽方式(1)一般屏蔽方式：一个中断请求被响应 8259禁止所有同级、低级的请求 (2)特殊屏蔽方式：解除这种禁止，允许同级、低级的请求，即 IRi被响应 ISR、IMR设置的位对应的IR禁止请求，其他所有级别的IR允许请求2024/7/15197.3可编程中断控制器8259Al中断结束方式(1)非自动EOI：软件发EOI命令字结束 普通EOI：清除ISR中已置位的优先级最高的位，适用于固定优 先级、自动循环优先级；特殊EOI：清除命令字指定的ISR位，适用于所有优先级方式，特别是特殊循环优先级(2)自动EOI：硬件自动EOI CPU响应中断请求后，向8259发连续2个/INTA周期，在第二个 /INTA结束时8259自动执行普通EOI的工作(复位ISRi).l中断触发方式（1）电平触发方式 （2）边沿触发方式2024/7/15207.3可编程中断控制器8259A四、初始化命令字ICWl l 初始化命令字初始化命令字ICW1ICW12024/7/15217.3可编程中断控制器8259A【例例7.3】某8086系统中，使用单片8259A，中断请求信号为高电平触发，需要设置ICW4，8259A端口地址为20H、21H，写出初始化命令字ICW1以及设置ICW1的命令。解：高电平触发、单片8259A以及需要设置ICW4，初始化命令字为00011011B=1BH。写ICW1的命令如下。MOVAL,1BHOUT20H,AL;写ICW1用偶地址2024/7/15微机原理227.3可编程中断控制器8259Al l 初始化命令字初始化命令字ICW2ICW2【例【例7.4】某PC机中有8个可屏蔽中断(IR0IR7)，其中IR0的中断类型号为18H，8259A端口地址为20H、21H，请问ICW2是怎样设置的？用指令设置ICW2。解：由于IR0的中断类型号是18H，所以ICW2的内容是00011000B=18H。写ICW2的命令如下。MOVAL,18HOUT21H,AL;写ICW2用奇地址2024/7/15237.3可编程中断控制器8259Al l 初始化命令字初始化命令字ICW3ICW32024/7/15247.3可编程中断控制器8259Al l 初始化命令字初始化命令字ICW4ICW42024/7/15257.3可编程中断控制器8259Al l 初始化命令字的设置过程初始化命令字的设置过程2024/7/15267.3可编程中断控制器8259A【例【例7.5】IBMPC机的ROMBIOS关于8259A的初始化程序段如下。INTA00 EQU20H;8259A偶地址INTA01 EQU21H;8259A奇地址MOVAL,13H;单片8259A,边沿触发,需要ICW4OUTINTA00,ALMOVAL,08H;中断类型号8HOUTINTA01,ALMOVAL,09H;8086/8088,缓冲,从片8259A,非自动结束,正常全嵌套OUTINTA01,AL2024/7/15277.3可编程中断控制器8259A【例例7.6】某微机系统中有8259A，满足下列条件：工作在8086系统，单片8259A，中断请求信号为电平触发。中断类型码为40H47H。中断优先级采用普通全嵌套方式，中断结束采用自动EOI方式，系统中未使用数据缓冲器。系统分配给8259A的端口地址为20H和21H，试对该8259A进行初始化。解：初始化程序如下所示。MOVAL,00011011B;写ICW1OUT20H,ALMOVAL,01000000B;写ICW2OUT21H,ALMOVAL,00000011B;写ICW4OUT21H,AL2024/7/15287.3可编程中断控制器8259A五、操作命令字OCWl l 操作命令字操作命令字OCW1OCW12024/7/15297.3可编程中断控制器8259A五、操作命令字OCW【例例7.7】某微机系统中有8259A，如果要将IR1、IR6两个引脚上的中断请求屏蔽，请问应如何设置OCW1？并用命令写入OCW1。假设地址为20H、21H。解：由于IR1和IR6上的中断请求被屏蔽，所以OCW1的第0位和第6位应该置“1”。OCW1为01000010B。写入程序如下所示。MOVAL,01000010BOUT21H,AL2024/7/15307.3可编程中断控制器8259Al l 操作命令字操作命令字OCW2OCW22024/7/15317.3可编程中断控制器8259A【例例7.8】非自动EOI下用OCW2发布结束命令撤销ISR中断标志结束中断。假设地址为20H，21H。解：程序如下所示。MOVAL,20H;20H是命令字,EOI=1OUT20H,AL;A0=0,20H是OCW2地址2024/7/15327.3可编程中断控制器8259A【例例7.9】如果8086系统中的8259A的优先级顺序为IR4、IR5、IR6、IR7、IR0、IR1、IR2、IR3，设8259A的偶地址为20H，试用程序实现之。解：要实现题目中的优先级，应先确定OCW2，然后写入偶地址。OCW2=11000011B。程序如下所示。MOVAL,11000011BOUT20H,AL2024/7/15337.3可编程中断控制器8259Al l 操作命令字操作命令字OCW3OCW32024/7/15347.3可编程中断控制器8259A【例例7.10】设8259A的IR3输入引脚上有中断请求，但此时8086CPU的IF=0，8086CPU如何才能知道8259A的IR3上有中断请求？设偶地址为20H。解：可用中断查询命令来解决这个问题，先发查询命令OCW3，然后读偶地址，就可以知道IR3是否有中断申请。OCW3应该取00001100B。程序如下所示。MOVAL,00001100B;P=1,查询命令OUT20H,AL;输出查询命令INAL,20H;读8259A的查询字读到的信息如下：0表示IR3上没有中断请求。1011表示IR3上有中断请求。2024/7/15357.3可编程中断控制器8259A【例例7.11】编写一段程序，将8086系统中8259A的IRR、ISR、IMR3个寄存器的内容读到后，写入存储器从0090H开始的数组中，设8259A的端口地址为20H和21H。MOVAL,00001010B;指出读IRR,OCW3=00001010BOUT20H,ALINAL,20H;读IRR的内容MOV0090H,AL;将IRR的内容写入数组中MOVAL,0BHOUT20H,AL;指出读ISR,OCW3=00001011BINAL,20HMOV0091H,AL;将ISR的内容写入数组中INAL,21H;直接从奇地址端口读取IMR的内容MOV0092H,AL;将IMR的内容写入数组中2024/7/15367.3可编程中断控制器8259An六六8259寄存器的访问控制：寄存器的访问控制：n8259的的9个寄存器只占个寄存器只占2个地址个地址(只有只有A0地址线地址线),如何区分如何区分?2024/7/15377.3可编程中断控制器8259An n七七中断系统的应用方法n(1)分配合适的中断级；n(2)设计中断请求逻辑：n(3)对8259A初始化n(4)编写中断服务子程序n(5)中断向量表初始化2024/7/15387.48259的应用n一、一、8259与系统总线的连接与系统总线的连接8259A的 偶 地 址：A1=0，地 址 为 0FF00H、0FF01H、0FF04H、0FF05H中的任意一个。8259A的 奇 地 址：A1=1，地 址 为 0FF02H、0FF03H、0FF06H、0FF07H中的任意一个2024/7/15397.48259的应用n二、初始化及操作控制二、初始化及操作控制nSET59A：MOVDX，0FF00H；A0=0nMOVAL，00010011B；ICW1：D3=LTIM=0沿触发沿触发,D1=1单片，单片，D0=1要要ICW4nOUTDX，ALnMOVDX，0FF02H；A0=1nMOVAL，00011000B；ICW2:中断类型码中断类型码nIR0IR7类型码类型码18H1FHnOUTDX，ALnMOVAL，00000011B；ICW4：8086/8088,n自动自动EOI,非缓冲非缓冲,正常全嵌套正常全嵌套nOUTDX，AL2024/7/15407.48259的应用在某些情况下，如果不希望看到某些中断发生，我们可以通过操作命令字OCW1的设置来屏蔽那些中断。同时也可以检查对某些中断的屏蔽是否成功。程序如下。MOVDX,0FF02HMOVAL,0;OCW1为00H,没有屏蔽中断OUTDX,ALINAL,DX;读IMRORAL,AL;检查是否屏蔽？JNZIMERR;不为0出错MOVAL,0FFH;OCW1为FFH,全部屏蔽OUTDX,ALINAL,DX;读IMRADDAL,1;检查是否有屏蔽？JNZIMERR;不为全1出错2024/7/15417.48259的应用8259A连接到CPU上，通过数据总线可以读取ISR、IRR的内容，命令如下。MOVDX,0FF00H;OCW3用偶地址MOVAL,00001011B;OCW3的P=0,设置读ISROUTDX,ALINAL,DX;读出ISRMOVAL,00001010B;OCW3的P=0,设置读IRROUTDX,ALINAL,DX;读出IRR2024/7/15427.5小型案例实训n案例案例1-8259实现电子钟实现电子钟n利利用用20ms一一次次的的定定时时中中断断服服务务程序，建立时、分、秒电子钟程序，建立时、分、秒电子钟n（1）编写）编写20ms中断服务程序中断服务程序n每次中断（每次中断（20ms）n1=n1+1nn150中断返回；中断返回；nn1=50second=second+1，n1=0nsecond60中断返回；中断返回；nsecond=60minute=minute+1，second=0nminute60中断返回；中断返回；nminute=60hour=hour+1，minute=0nhour24中断返回；中断返回；nhour=24hour=02024/7/15437.5小型案例分析电子钟n中断服务子程序：中断服务子程序：nCLOCKPROC FARnPUSHDSnPUSHAX；现场保护；现场保护nPUSHSInMOVAX，SEGTIMER；中断服务；中断服务nMOVDS，AXnMOVSI，OFFSETTIMERnMOVAL，SInINCAL；n1+1nMOVSI，AL保存保存新新n1nCMPAL，50；1秒到秒到?nJNZTRNEDnMOVAL，0;1秒到秒到则则n1=0nMOVSI，AL2024/7/15447.5小型案例分析电子钟nMOVAL，SI+1nADDAL，1;second+1nDAAnMOVSI+1，AL；保存；保存新新secondnCMPAL，60H；一分钟到？；一分钟到？nJNZTRNEDnMOVAL，0nMOVSI+1，ALnMOVAL，SI+2nADDAL，1nDAAnMOVSI+2，ALnCMPAL，60H；一小时到？；一小时到？nJNZTRNED2024/7/15457.5小型案例分析电子钟nMOVAL，0nMOVSI+2，ALnMOVAL，SI+3nADDAL，1nDAAnMOVSI+3，ALnCMPAL，24H；24小时到？小时到？nJNZTRNEDnMOVAL，0nMOVSI+3，ALnTRNED：POPSI；现场恢复；现场恢复nPOPAXnPOPDSnSTI；开中断；开中断nIRET；中断返回；中断返回nCLOCKENDP2024/7/15467.5小型案例分析电子钟n n(2)(2)确定中断类型码，初始化确定中断类型码，初始化确定中断类型码，初始化确定中断类型码，初始化82598259IR0IR0中断类型码为中断类型码为中断类型码为中断类型码为18H18H，初始化程序同前，初始化程序同前，初始化程序同前，初始化程序同前SET59ASET59A。SET8259A：MOVDX,0FF00H;偶地址MOVAL,00010011B;ICW1，D3的LTIM=0边沿触发,D1=1;单片,D0=1要ICW4OUTDX,ALMOVDX,0FF01H;奇地址MOVAL,00011000B;ICW2：中断源IR0IR7类型码18H1FHOUTDX,ALMOVAL,00000011B;ICW4：8086/8088,自动EOI,非缓冲,正常;全嵌套OUTDX,AL2024/7/15477.5小型案例分析电子钟n(3)初始化中断向量表：初始化中断向量表：nINITB：MOVAX，0nMOVDS，AXnMOVSI，18HnSHLSI，1；中断类型码；中断类型码*4nSHLSI，1nMOVDX，OFFSETCLOCKnMOVSI，DXnMOVDX，SEGCLOCKnMOVSI+2，DXn2024/7/15487.5小型案例分析电子钟n n(4)(4)完整的程序：完整的程序：完整的程序：完整的程序：DATA SEGMENTTIMER DB4DUP(0)DATAENDSSTACKSEGMENTPARASTACKSTACKDB100DUP(0)STACKENDSCODESEGMENTASSUMEDS：CODE,DS：DATA,SS：STACKSTART：MOVAX,0;主程序初始化中断向量表程序段MOVDS,AX;初始化中断向量表程序段MOVSI,18HSHLSI,1SHLSI,12024/7/15497.5小型案例分析电子钟MOVDX,OFFSETCLOCK MOVSI,DX MOVDX,SEGCLOCK MOVSI+2,DX MOVDX,0FF00H;初始化8259A程序段MOVAL,00010011B OUTDX,ALMOVDX,0FF01HMOVAL,00011000BOUTDX,ALMOVAL,00000011B OUTDX,AL2024/7/15507.5小型案例分析电子钟STI;开中断WAIT：HLT;等待20ms中断请求JMPWAITCLOCKPROCFAR;中断服务子程序PUSHAXPUSHSIMOVAX,SEGTIMERMOVDS,AXMOVSI,OFFSETTIMERMOVAL,SIINCALMOVSI,ALCMPAL,50JNZTRNEDMOVAL,0MOVSI,AL MOVAL,SI+12024/7/15517.5小型案例分析电子钟ADDAL,1DAAMOVSI+1,ALCMPAL,60HJNZTRNEDMOVAL,0MOVSI+1,ALMOVAL,SI+2ADDAL,1DAAMOVSI+2,ALCMPAL,60HJNZTRNEDMOVAL,0MOVSI+2,ALMOVAL,SI+32024/7/15527.5小型案例分析电子钟ADDAL,1DAAMOVSI+3,ALCMPAL,24HJNZTRNEDMOVAL,0MOVSI+3,ALTRNED：POPSIPOPAXSTIIRETCLOCK ENDPCODEENDSENDSTART人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。