《8259中断控制器实验》的实验报告

1、实验六8259中断控制器实验6.1 实验目的(1) 学习中断控制器8259的工作原理。(2) 掌握可编程控制器8259的应用编程方法。6.2 实验设备PC微机一台、TD-PIT+实验系统一套。6.3 实验内容1. 单中断应用实验(1) 编写中断处理程序，利用PC机给实验系统分配的中断线，使用单次脉冲单元的KK1+按键模拟中断源，每次PC机响应中断请求，在显示器上显示一个字符。(2) 编写中断处理程序，利用PC机给实验系统分配的中断线，使用单次脉冲单元的KK1+按键模拟中断源，每次PC机响应中断请求，在显示器上显示“Hello，中断5次后退出。2扩展多中断源实验利用实验平台上8259控制器对扩展

2、系统总线上的中断线INTR进行扩展。编写程序对8259控制器的IR0和IR1中断请求进行处理。6.4 实验原理1. 8259控制器的介绍中断控制器8259A是Intel公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。它将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中，因此无需附加任何电路，只需对8259A进行编程，就可以管理8级中断，并选择优先模式和中断请求方式，即中断结构可以由用户编程来设定。同时，在不需增加其他电路的情况下，通过多片8259A的级连，能构成多达64级的矢量中断系统。它的管理功能包括：1)记录各级中断源请求，2)判别优先级，确定是否响应和响应哪一级中断，3)响应中断时，

3、向CPU传送中断类型号。8259A的内部结构和引脚如图6-1所示。8259A的命令共有7个，一类是初始化命令字，另一类是操作命令。8259A的编程就是根据应用需要将初始化命令字ICW1-ICW4和操作命令字OCW1-OCW3分别写入初始化命令寄存器组和操作命令寄存器组。ICW1-ICW4各命令字格式如图6-2所示，OCW1-OCW3各命令字格式如图6-3所示，其中OCW1用于设置中断屏蔽操作字，OCW2用于设置优先级循环方式和中断结束方式的操作命令字，OCW3用于设置和撤销特殊屏蔽方式、设置中断查询方式以及设置对8259内部寄存器的读出命令。h 口A1)CASD . ASI CAS2I匚W】I

4、SR I哂辞控制慢辑IC W2IC W.i:初始化I,命令寄ICW4井内ffli卓腾A0中断J而求=寄力 哀MF1 RR .优尤中断用触揖仃器IIWR)OC W、度件命令OCW2 bOCWJ，CS4WR0RDJ18VCCAC IMTAIJ74*1/61H6D56211R5D4DJ；S259IRJD29M1R2DIJD冷1DD1)111翼。I ASIJ1JJ71 Zt ICASIH郎SIP/HNGND4】亨CAS2IRJO 4-IR3-*-lH 1 1R41R5 一一IR6 4IR7图6-1 8259内部结构和引脚图SHCL IC4却睫加0胧不使用i mu adi特征位无救Ldo=o：D0=1j

5、Dl=OdDIE：不需要IC阚 瑜整工匚利用片也用D3=0：道沿岫发Dfcl-电平触发A(1图 6-2 (a) ICW1 格式R7 D6 D5 04 D3 D2 DI DOT7T6T5T4T3000中断类型号的高5位8O36/8O3B不使用图 6-2 (b)ICW2 格式主片ADQA0D7 D6 D5 04 D3 D2 DI DQID2ID1IDO1从片不可用图6-2(c)ICW3格式80605D403D2DIDO0|口|0|SFNMBLTF|WS|uPM图6-2(d)ICW4格式A0B7D6D5D4D3U2D1DO1MTMBMSM4M3M2MlMO|0CW10；上许中断1：禁止中断由1)7E

6、53433D2DIDO正SL即工0012LIlo|0CW2口口i一般ER中斯结束命令on特殊E01101r循环优先收的一般eo工目动循环100在自动加工下置箱环优先权00Q在自幼EQ工下复位循环忧先权111循环优先权的特殊ED工命令110设置优先权特殊循环010无效ESMM | 飞MM 0F | KR | RIS | 0CW3D7B5口5D4卫3；OX：无效10：复位特殊屏蔽H：设置特殊屏破0：不杳询口X：无旗1:允许查询10：笥售I圈11:前一ISB图6-3OCW命令字格式2. 8259寄存器及命令的控制访问在硬件系统中，8259仅占用两个外设接口地址，在片选有效的情况下，利用A0来寻址不同

7、的寄存器和命令字。对寄存器和命令的访问控制如表6-1所示。表6-18259寄存器及命令的访问控制A0D4D3读信号写信号片选操作0010读出ISR,IRR的内容1010读出IMR的内容000100写入OCW2001100写入OCW301X100写入ICW11XX100写入OCW1.ICW2.ICW3.ICW43. PC微机系统中的8259在80x86系列PC微机系统中，系统中包含了两片8259A中断控制器，经级连可以管理15级硬件中断，但其中部分中断号已经被系统硬件占用，具体使用情况如表6-2示。两片8259A的端口地址为：主片8259使用020H和021H两个端口；从片使用0A0H和0A1H

8、两个端口。系统初始化两片8259的中断请求信号均采用上升沿触发，采用全嵌套方式，优先级的排列次序为0级最高，依次为1级、8级15级，然后是3级7级。在扩展系统总线上的INTR对应的中断线就是PC机保留中断其中的一个。对INTR中断的初始化PC机已经完成，在使用时主要是将其中断屏蔽打开，修改中断向量。表6-2PC微机系统中的硬件中断中断号功能中断向量号中断向量地址主8259AIRQ0日时钟/计数器008H0020H0023H主8259AIRQ109H0024H0027H主8259AIRQ2接从片8259A0AH0028H002BH主8259AIRQ3串行口20BH002cH002FH主8259A

9、IRQ4串行口10CH0030H0033H主8259AIRQ5并行口20DH0034H0037H主8259AIRQ6软盘0EH0038H003BH主8259AIRQ7并行口10FH003cH003FH从8259AIRQ8实时钟70H01C0H01C3H从8259AIRQ9保留71H01C4H01C7H从8259AIRQ10保留72H01C8H01CBH从8259AIRQ11保留73H01CCH01CFH从8259AIRQ12保留74H01D0H01D3H从8259AIRQ13协处理器中断75H01D4H01D7H从8259AIRQ14硬盘控制器76H01D8H01DBH从8259AIRQ15保

10、留77H01DCH01DFH6.5实验说明及步骤4. 单中断应用实验本实验要求使用总线上INTR中断请求线完成一次单中断应用实验。中断处理程序完成在屏幕上显示字符“9”。实验前先运行CHECK程序，得到INTR所对应的中断号、相应的初始化命令字寄存器ICW及操作命令字寄存器OCW的地址、开屏蔽的命令字、中断矢量地址和PCI卡中断控制寄存器INTCSR的地址。得到这些信息后就可以开始设计实验了。参考程序流程如图6-5所示。实验步骤如下。(1)确认从PC机引出的两根扁平电缆已经连接在实验平台上。(2)首先运行CHECK程序，查看INTR中断号及相关信息。(3)参考实验流程图编写程序，然后编译链接。

11、(4)将单次脉冲单元的KK1+连接到系统总线上的INTR。(5)运行程序，按动KK1+按键，观察中断是否产生。5. 扩展多中断源实验利用实验平台上的8259控制器，可以对总线上的INTR进行扩展。将8259的INT连接到INTR,8259的8路中断t#求线IR0IR7就成了单一INTR中断请求线的扩充。这8路中断源共用INTR的中断矢量，共用INTR的中断服务线程。在INTR的中断服务线程中通过对8259OCW3的查询，以确定是IR0IR7中哪个产生中断，然后转到相应的服务线程进行处理。将8259的OCW3中P位置1即可执行查询，查询字格式如图6-6所示。1-E断.d替换INTft*aFTiM

12、NTK调施位,T,I一士的ilx：霜|Up】njtWr民工，IMTk-：/析实1：|辿如NIlJ例LJ1|6并中断IJ返回到口口苫dGT)(a)主程序人口).中断处理(显示？符)产匚N1；： SR I小工；仲FU内齐25 9冬中断空*命令|(W曲网)(b)中断处理程序(1)参考程序流程图CT 口6 口5D4 D3D2 DI DD图6-58259中断应用实验I-12n叩0：无中断请求1 ：有中断请求raiw:请求中断中优先锻曷高的中断源编吗图6-68259OCW3查询命令字格式本实验要求实现8259控制器IR0、IR1两路中断。用KK1+和KK2+模拟两个中断源，在IR0对应的服务程序中显示字符

13、“0”，在IR1对应的服务程序中显示字符“1”。实验程序参考流程如图6-7所示。参考实验电路如图6-8所示。实验步骤如下：(1)确认从PC机引出的两根扁平电缆已经连接在实验平台上。(2)首先运行CHECK程序，查看INTR中断号及相关信息。(3)参考实验流程图编写程序，然后编译链接。(4)参考实验接线图连接实验电路。(5)运行程序，按动KK1+、KK2+按键，观察中断响应是否正常。返则到DC号(a)主程序(b)中断处理程序图6-78259中断应用实验(2)参考程序流程图KDI?XDX口D7D6D504口3D2DIDOXI口wc八X1ORQYOWRRDCSR0,8259单元IRL-KKI+KK2

14、+单次脉冲单元A2A0INT图6-88259中断应用实验(2)参考接线图6.6思考题1 .在编程过程中，用到了哪些操作命令字？2 .在执行中断服务程序之前，保存了哪些断点？为什么?单一中断应用实验参考程序;*根据CHEC砥已置信息修改下歹U符号值*INTR_IVADDEQU HINTR_OCW1EQU HINTR_OCW2EQU HINTR_IM EQU HPCI_INTCSREQU HSTACK1 SEGMENT STACKDW 256 DUP(?)STACK1 ENDS;INTR对应的中断矢量地址;INTR对应PC机内部8259的OCW地址;INTR对应PC机内部8259的OCW融址;IN

15、TR对应的中断屏蔽字;PCI卡中断控制寄存器地址DATASEGMENTCS_BAKDW?IP_BAKDW?IM_BAKDB?DATAENDS保存 INTR 原中断处理程序入口段地址的变量 保存 INTR 原中断处理程序入口偏移地址的变量 保存 INTR 原中断屏蔽字的变量CODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXCLIMOVDX,PCI_INTCSRSUBDX,19HINAL,DXMOVDX,PCI_INTCSR;MOVAX,1F00H;OUTDX,AXADDDX,2MOVAX,003FHOUTDX,AXMOVAX,0000

16、H;MOVES,AXMOVDI,INTR_IVADDMOVAX,ES:DIMOVIP_BAK,AX;MOVAX,OFFSETMYISRMOVES:DI,AX;ADDDI,2MOVAX,ES:DIMOVCS_BAK,AX;MOVAX,SEGMYISRMOVES:DI,AX;MOVDX,INTR_OCW1;INAL,DXMOVIM_BAK,AL;ANDAL,INTR_IM初始化 PCI 卡中断控制寄存器向 PCI_INTCSR中写入 003F1F00H替换INTR的中断矢量保存INTR原中断处理程序入口偏移地址设置当前中断处理程序入口偏移地址保存INTR原中断处理程序入口段地址设置当前中断处理程序

17、入口段地址设置中断屏蔽寄存器，打开INTR的屏蔽位保存INTR原中断屏蔽字OUTDX,ALSTIWAIT1: MOV AH,1;INT 16HJZ WAIT1;QUIT: CLIMOV DX,PCI_INTCSRMOV AX,0000HOUT DX,AXMOV AX,0000H;MOV ES,AXMOV DI,INTR_IVADDMOV AX,IP_BAK ;MOV ES:DI,AXADD DI,2MOV AX,CS_BAKMOV ES:DI,AXMOV DX,INTR_OCW1MOV AL,IM_BAKOUT DX,ALSTIMOV AX,4C00H;INT 21HMYISR PROC NEARMOV AL,39HMOV AH,0EHINT 10HMOV AL,20HINT 10HOVER: MOV DX,PCI_INTCSRSUB DX,19HIN AL,DXMOV DX,PCI