微型计算机原理及应用第7章课件

1、 第7章 中断及应用技术7.1. 中断系统 （1）中断 CPU正在执行某一段程序的过程中，如果外界或内部发生了紧急事件，要求CPU暂停正在运行的程序转去执行这个紧急事件的处理程序，待处理完后再回到被停止执行程序的间断点，继续执行原来被打断了的程序，这一过程称为中断。 （2）中断源 产生中断请求的事件叫中断源。 （3）中断请求 中断源向CPU发出的申请中断的信号。中断源只有在自身未被屏蔽情况下才能发中断请求。 （4）可屏蔽中断与不可屏蔽中断 所谓“屏蔽”是中断源的中断请求信号CPU拒绝响应。凡是微处理器内部能够“屏蔽”的中断，称为可屏蔽中断；凡是微处理器内部不能够“屏蔽”中断，称为不可屏蔽中断，

2、通常是由内部的中断触发器（或中断允许触发器）来控制的。 （5）中断优先权 CPU需要规定各个中断源的优先级，使CPU在多个中断源同时发出中断请求时能找到优先级最高的中断源。 （6）中断响应 CPU收到中断源的中断请求后，并不立即响应，而是在一定时刻、满足一定条件下，才能响应中断源的请求。 （7）中断源识别及中断判优 1）查询中断 中断源识别包括两个方面：确定中断源和找到该中断服务程序的首地址。 查询中断采用硬件电路与软件程序查询相结合的方式，来确定中断源及中断处理程序的人口地址。断源查询方式硬件原理示意图 ： 设中断源的优先级由高到低的顺序为：ABCD 查询方式程序如下： INAL，IPORT

3、;从输入接口读取D0D3.TESTAL，01H;是设备A请求吗?JNZA;是,转设备A中断服务程序.TESTAL，02H;否,是设备B请求吗?JNZB;是,转设备B中断服务程序.TESTAL，04H;否,是设备C请求吗?JNZC ;是,转设备C中断服务程序.TESTAL，08H;否,是设备D请求吗?JNZ D ;是,转设备D服务程序. 2）中断优先级编码 通过硬件设置中断优先级编码电路见图6-12。 （8） 中断过程 中断过程主要包括： 中断请求； 中断判优； 中断响应； 中断处理（执行中断服务程序）； 中断返回。7.1.2 . 80 x86中断系统 （1）8086中断源 8086中断系统的中

4、断源分为两大类：内部中断和外部中断， 1）内部中断 由CPU本身启动或执行中断指令产生的中断称为内部中断。 内部中断是不可屏蔽中断，其中断源为两种情况：执行软件中断指令（INT n）产生的中断；由硬件自动产生中断请求，然后通过调用中断指令产生的中断。 2）外部中断 外部中断是由外部设备作为中断源发出请求信号引起的中断。 可屏蔽中断： 在80 x86系统中，可屏蔽中断由外部设备的中断请求信号，通过中断控制器8259输出高电平触发CPU引脚INTR。当中断允许标志位IF=1，CPU才能响应INTR的中断请求。 不可屏蔽中断：所谓不可屏蔽中断就是CPU必须响应的中断，该中断不受中断允许标志位IF限制

5、，不可屏蔽中断由中断源的中断请求信号以电压正跳变（即边沿触发）方式触发CPU引脚NMI。这种中断一旦产生，在CPU内部直接产生中断类型号为2的中断。（2）中断向量表 8086系统提供支持最多256种不同的中断，为了便于管理和方便编程，256种中断分别以0255的序号表示中断的类型号（如除法出错为0号中断，NMI为2号中断等）。 每一种类型的中断，都必须有相应的中断处理程序，中断服务程序的入口地址称为中断向量。 每个中断向量占用存储单元4个字节，前两个字节（低位在前高位在后）存储中断服务程序人口地址的16位段内地址（即偏移量IP），后两个字节（低位在前高位在后）存储中断服务程序人口地址的16位段

6、地址(即段地址CS)。按照中断类型码由小到大的顺序，把256个中断的中断向量集中地存放在连续的存储空间中，这个存储空间称为中断向量表。 中断向量表固定存放在存储器的地址为： 0000:00000000:03FFH的低端空间； 共2564=1024个字节。 中断向量地址中断向量在中断向量表中的存储地址。中断类型号n与中断向量地址的关系式： 中断向量地址n4 例如，1AH类中断，其中断向量地址应为n41AH4=68H。 （3）中断类型号的获取 8086CPU在响应中断后，必须获取该中断的中断类型码。 对于可屏蔽中断由CPU的引脚INTR引入，其中断类型号由中断控制器芯片8259（下面介绍）在初始化

7、编程时确定。 内部中断和异常处理及非屏蔽中断时，系统自动产生中断类型号并转入相应的中断处理程序入口。 对于软件中断INT n指令，指令中n即为中断类型码。 例如，某中断源向CPU发出中断请求并给出给出中断类型码n，由于每个中断向量占用4个字节单元，故类型码为n的中断向量在中断向量表中存储单元的地址为n4，CPU找到该地址对应的4个内存字节单元，将前2字节单元送入IP，后两字节单元的内容送入CS后，由此转入中断服务程序。 7.2 8259A可编程中断控制器 80 x86系统采用专用的中断控制器芯片8259A实现外部中断与CPU的接口功能。 1. 8259A中断控制器逻辑功能 1）一片8259A可

8、管理8个中断请求，具有八级优先权控制。可以通过对8259编程进行指定，并把当前优先级最高的中断请求送到CPU的INTR端。 2）可通过多个8259A的级连。 3）对任何一级中断可实现单独屏蔽。 4）当CPU响应中断时，向CPU提供相应中断源的中断向量。 5）具有多种优先权管理模式，且这些管理模式多能动态改变。 2. 8259A内部结构及引脚功能 8259A的内部逻辑结构: 中断请求寄存器（IRR） 优先级分析器 中断服务寄存器（ISR） 中断屏蔽寄存器（IMR） 数据总线缓存器、读/写控制电路 级联缓冲器/比较器. 见教材图6-16。 3. 8259A编程 8259A有两种寄存器可以通过编程实

9、现对8259的初始化设置和工作方式的选择。 (1)初始化命令字寄存器 8259A在开始工作之前，必须进行初始化编程。 初始化编程主要包括以下内容： 设置中断请求的触发方式（电平触发或边沿触发）； 设置8259A是单片工作方式还是多片级联工作方式、 是主片还是从片； 设置中断源的中断类型码（只需设置IRQ0的中断类型码）； 8259A共有4个初始化 命令字，它们必须按顺序填写，且ICW1写在8259A偶地址端口中，其余3个写于8259A奇地址端口中 。 ICW1：决定8259A的工作方式； ICW2：设定可屏蔽中断的中断类型码（高5位）； ICW3：用于级联方式； ICW4：设定8259A的优先

10、级管理方式，EOI方式等 【例】设8259A的偶地址端口为80H、奇地址端口为81H、单片使用、上升边沿触发。初始化程序为：MOV AL,13H;设置ICW1OUT 80H,AL;MOV AL,60H;设置 ICW2 (中断类型码为60H67H)OUT 81,AL (2)操作控制字寄存器OCW1OCW3： 在初始化编程后，8259A就可以开始工作， CPU可以向8259A发出一些控制命令，这些控制命令称为操作命令字，它们存放在寄存器OCW1，OCW2和OCW3中。 OCW1：用来设置中断源的屏蔽状态； OCW2：用来设置中断结束的方式和修改为循环方式的中断优先权管理方式； OCW3：用来设置特

11、殊屏蔽方式和查询方式，并用来控制8259A内部状态字IRR，ISR的读出。 4.基于Protues软件的8259接口电路仿真调试在计算机接口电路中，通常可以采用Protues仿真软件环境对其进行软硬件仿真调试。在已经安装Protues软件（本节为Proteus7.10版本）的计算机系统中，可以在桌面双击ISIS 7 Professional快捷方式图标 ，或者单击按钮“开始”“所有程序”“Proteus 7 Professional”“ISIS 7 Professional”， ISIS程序启动之后，弹出主工作窗口。如图7-11所示。例：8259外部中断控制74LS273接8只LED灯移动点亮

12、 图7-12 8259A中断控制LED灯仿真原理图汇编语言源程序见P223 7.3 中断应用 1. ROM BIOS中断调用 BIOS（Basic I/O System）即基本输入/输出系统。在80 x86微机系统中，BIOS被固化在为0FE000H开始的8KB的ROM区，又称ROM BIOS。 BIOS中断服务程序的调用步骤为： 在AH寄存器中设置需要调用的中断服务程序的功能号。 设置中断服务程序的入口。 通过INT n指令调用BIOS处理程序，n为中断类型码。 有些处理程序结束后，可以取得出口参数。 【例】指令：INT 16H，AH=0，功能：从键盘读入一个字符送人AL。 人口参数：AH=

13、0 出口参数：AL 指令段： MOV AH, 0;功能0 INT 16H;从键盘输入一个字符, 该 字符的ASCII码送人AL. 2. DOS系统功能调用 DOS（操作系统）系统功能调用为程序员提供的80多个常用子程序，可在汇编语言程序中直接调用。 DOS系统功能调用步骤为： 在AH寄存器中设置调用子程序的功能号。 根据所调用功能号设置入口参数。 系统功能调用INT 21H指令转入子程序入口。 子程序运行完毕后，按规定取得出口参数。 【例】功能号AH=2，功能：将DL寄存器中的ASCII字符送屏幕显示。 人口参数：AH=0 ，DL的内容为字符的ASCII码。 指令段： MOVDL, A;欲显示字符 MOVAH, 2; INT 21H;屏幕显示字符A. DOS系统功能调用中AH=25H的功能为：设置中断向量表，其参数如下： 设置中断向量： 人口参数：AH=25H AL=中断类型号 DS:DX=中断