《微机原理》课件第6章 中断技术

1、掌握：中断的基本概念中断响应的一般过程中断向量表及其初始化8088/8086中断系统可编程中断控制器8259A第6章 中断技术6-1 中断系统基本概念引言8259ADB IR0 IR1 IR2INT IR3 IR4 IR5INTA IR6 IR7开关 DB INTR INTA CPU1234567897 7 7显示器CPU#1 中断源中断控制电路中断请求INTR#2 中断源#3 中断源中断服务程序入口中断请求中断返回主程序一、什么是中断及中断源6-1 中断系统基本概念二、中断系统功能1、允许多个中断源申请中断；2、多个中断源优先级排队；3、实现中断嵌套；4、 向CPU提供中断类型码CPU#1

2、中断源中断系统中断请求INTR#2 中断源#3 中断源6-1 中断系统基本概念三、中断过程中断请求中断优先级排队中断响应中断处理（服务）中断返回请看下页流程图中断服务入口中断请求中断返回主程序CPU#1 中断源中断系统中断请求INTR#2 中断源#3 中断源6-1 中断系统基本概念转中断服务程序A保护现场中断服务恢复现场开中断返回A取下一条指令INTR=1？INTA=0IF=0堆栈FLAGS堆栈CS：IPSTI IF=1IRETCS：IP 入口中断处理有中断？关中断保存FLAGS保护断点取得入口地址N当前指令结束开中断？N开中断关中断中断响应中断判优中断返回中断请求6-1 中断系统基本概念四、

3、中断优先级排队 软件查询硬件判优 6-1 中断系统基本概念输入接口20HIN AL，20HTEST AL，01HJNZ 0#TEST AL，02HJNZ 1# TEST AL，04HJNZ 2# TEST AL，80HJNZ 7# 1、软件查询INTR1D7D6D5D4D3D2D1D0#7 #2#1 #06-1 中断系统基本概念2、链式判优-菊花链法INTAIREQ1INTR&=1 1DB三态门中断向量码E接口1中断响应&=1 1接口2IREQ1中断请求中断响应中断请求6-1 中断系统基本概念3、中断优先级控制器6-1 中断系统基本概念NMI中断逻辑软件中断指令溢出中断除法错单步中断非屏蔽中断

4、请求中断控制器8259APIC8086/8088CPU内部逻辑断点中断可屏蔽中断请求n43012内外中断共计256个中断源6-2 8086/8088中断系统一、 8086/8088中断源类型：中断优先级原则： 单步最低，内部高于外部、类型码越小优先级越高INTRINTA二、中断向量与中断向量表中断向量：中断程序的入口地址中断向量表：存放中断向量的内存区域 从内存00000H到003FFH，共计1KB0入口0000：0000H0000：03FFH中断向量表1入口2入口255入口00H04H08H0FH10H1FH20H3FH40HFFH专用硬件专用BIOS专用DOS专用用户6-2 8086/80

5、88中断系统结论：中断向量在中断向量表中的地址确定：=0000：中断类型码4INT 0INT 11000：2050H0000：0000H0000：0004H类型0入口类型1入口中断程序0000： 0120H 0121H 0122H 0123HINT 48HINTPROC问题： 已知中断类型码 48H，中断向量为 INTPROC 则该中断向量在中断向量表中的地址为：（中断类型 48H）48H40120H502000106-2 8086/8088中断系统三 中断向量表的初始化INT 0INT 11000：2050H0000：0000H0000：0004H类型0入口类型1入口中断程序50200010

6、0000： 0120H 0121H 0122H 0123HINT 48HINTPROCMOV AX，0000HMOV DS，AXMOV BX，OFFSET INTPROC MOV 0120H ，BXMOV BX，SEG INTPROCMOV 0122H，BX或用DOS功能（中断类型 48H）(将中断向量放到中断向量表中)6-2 8086/8088中断系统四、8086中断响应过程：1、CPU响应中断需要得到中断类型码2、不同类型的中断 提供中断类型码的方式不同；NMI及内部中断的类型码由CPU自动提供，没有中断响应周期；INTR 的类型码由中断控制器提供6-2 8086/8088中断系统中断控制

7、器外设中断传送程序5、CPU： 中断向量码4； 找到中断入口地址； 执行中断服务程序。1、中断产生；2、中断申请；3、CPU中断响应；4、CPU读取中断类型码；DB INTRCPUINTAINTR中断响应过程：6-2 8086/8088中断系统NYNYNNNNNYY执行指令执行完否?取指令IF=1?内部中断?NMI?INTR?TF=1?类型码=0255类型码=2类型码=1中断响应，读回类型码FLAG入栈TEMPTFF=TF=0CS、IP入栈计算向量表地址高字CS低字IP执行中断服务程序NMI?TEMP=1?转入中断服务程序恢复CS和IP恢复FLAGS返回被中断的程序YYYYNIRET指令的操作

8、8086/8088的中断处理流程NMI、INTR、单步和除法错中断同时产生时的中断处理过程DIVTF=1IF=1INTRNMIPUSH FLAGS、CS、IPCLEAR IF & TF，中断入口CS:IP除法错NMI(IF、TF = 0)PUSH FLAGS、CS、IPCLEAR IF & TF，中断入口CS:IPNMI中断处理程序除法错中断处理程序(IF、TF = 0) 返回执行下条指令识别出INTR(IF、TF = 1) 返回INTR仍然有效继续单步执行程序INTR中断处理程序INTRPUSH FLAGS、CS、IPCLEAR IF & TF，中断入口CS:IP单步 (IF、TF = 0)

9、PUSH FLAGS、CS、IPCLEAR IF & TF，中断入口CS:IP单步中断处理程序(IF、TF = 0) 返回(IF、TF = 1) 返回中断响应时序（可屏蔽中断）INTACLK通知外设中断请求已被接受，CPU读取外设送出的中断类型码 当外设 使INTR=1时： 若CPU开中断（ IF=1 ）则响应，发出INTA 若CPU关中断（ IF=0 ） 则CPU不响应。6-5 80X86中断系统8259A8086CPU中断控制电路中断类型码INTRINTAIR0IR1IR76-3 可编程中断控制器8259A一、 功能1、单片8259A可对8个中断源控制，9片级联可扩展到64级；2、能向CP

10、U提供中断类型码；3、可通过编程选择多种工作方式6-3 可编程中断控制器8259A二、内部结构IR0IR1IR7INT INTAD7D0RDWRA0CSCAS0CAS1CAS2SP/EN数据总线缓冲器读/写逻辑级连缓冲/比较器在服务寄存器ISR（8）优先权电路PR（8）中断请求寄存器IRR（8）中断屏蔽寄存器IMR（8） 控制逻辑IRRi=1 表示外设中断请求IMRi=0 该位允许中断， IMRi=1，该位被屏蔽ISRi=1 该位正在服务， 该位中断处理结束ISRi=0 IR0IR1IR7INT INTAD7D0RDWRA0CSCAS0CAS1CAS2SP/EN数据总线缓冲器读/写逻辑级连缓冲

11、/比较器在服务寄存器ISR（8）优先权电路PR（8）中断请求寄存器IRR（8）中断屏蔽寄存器IMR（8）控制逻辑三、常用引脚介绍6-3 可编程中断控制器8259A1、A0-端口选择，接CPU低位地址线。A00 -偶端口地址；A0 1 -奇端口地址。IR0 IR7译码器A1A0A14A138088CPUA15DB 8位8259ACSA0 6-3 可编程中断控制器8259A2、CAS2CAS0-级联信号线 用作主片时，为输出线；用作从片时，为输入线；IR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5CAS2 CAS0INTA DB INT主IR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5CAS2 C

12、AS0INTA DBINT从INTR INTADB问题：5片级连可允许接收多少个中断源？6-3 可编程中断控制器8259A3、SP/EN-主从控制/允许，双向；输入方向：SP=1，则为主片 SP=0，则为从片IR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5CAS2 CAS0INTA DB INT主IR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5CAS2 CAS0INTA DBINT从SP/EN+5VSP/EN 地CPU的 INTR端 INTADB6-3 可编程中断控制器8259A输出方向：用于缓冲器方式IR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5CAS2 CAS0INTA DB INT主I

13、R0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5CAS2 CAS0INTA DBINT从SP/ENSP/ENINTR INTADBBT OEABT OEA82868286SP/EN 输出方向, 缓冲器方式116-3 可编程中断控制器8259AIR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5INTA INT8259AIRRISRIMR1DB中断类型码1四、 8259A的工作流程CPUINTRINTAISRi复位：在AEOI方式，当第二个INTA结束时； 其它情况，在IRET前，发EOI命令，使ISRi复位。 6-3 可编程中断控制器8259A中断服务程序0五、 8259A的中断方式3、屏蔽中断源的

14、方式1、设置优先级的方式2、中断结束方式4、中断触发方式6-3 可编程中断控制器8259A1、设置优先级的方式1）全嵌套方式（缺省）， 固定优先级，IR0最高，IR7最低IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0最高最低DB IR0 IR1 IR2INT IR3 IR4 IR5INTA IR6 IR7时钟键盘用户异步通讯COM1硬盘软盘打印机6-3 可编程中断控制器8259A2）特殊全嵌套方式：（级连时用于主片）与完全嵌套方式类似，但允许高级或同级中断；同级指来自同一从片上的中断请求IR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5CAS2 CAS0INTA INT8259A

15、IR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5CAS2 CAS0INTA INT8259A主从6-3 可编程中断控制器8259A中断结束：只有从片所有的中断结束时，才能向主片发中断结束命令3）优先级自动循环方式：初始队列IR0最高，IR7最低，当任何一级中断被处理后则其优先级变为最低， IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 IR4 IR5 IR6 IR7 IR0 IR1 IR2 IR3中断被响应，则级别变最低4）优先级特殊循环方式：编程指定初始队列最低优先级，其它依次排列（级别最高）（级别最低）（级别最低）（级别最高）6-3 可编程中断控制器8259A2、8259A

16、中断结束方式ISRi“1”，表示 IRi被响应使ISRi“0” ，表示8259A中断结束；分为：自动中断结束 正常中断结束 特殊中断结束IR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5INTA INTISR10ISR中断服务寄存器 6-3 可编程中断控制器8259AIR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5INTA INT8259AISR10121）中断自动结束方式（AEOI命令方式）：第二个INTA的后沿使8259A优先级最高的ISRi=0。适用于无中断嵌套的系统CPUINTRINTA6-3 可编程中断控制器8259A2）正常中断结束方式（EOI命令方式）：中断返回IRET之前 向82

17、59A发出中断结束命令，分为 正常EOI命令和特殊EOI命令：中断服务程序MOV AL，20HOUT 20H，ALIRETIR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5INTA INT8259AISR10EOI命令6-3 可编程中断控制器8259A正常EOI命令：使优先级最高的ISRi0（最后一次响应和处理的中断），适用于普通全嵌套方式下的中断结束。特殊EOI命令：指定所清除的ISR位，处于从片的8259A没有工作在全嵌套方式时使用。 R SL EOI 0 0 L2 L1 L0OCW2特殊方式IR编码000 对应 IR0端001 对应 IR1端010 对应 IR2端011 对应 IR3端10

18、0 对应 IR4端101 对应 IR5端110 对应 IR6端111 对应 IR7端1=正常EOI1=特殊 6-3 可编程中断控制器8259A普通屏蔽方式：IMRi=1，该位被屏蔽； IMRi=0，且该位优先级高，则允许中断特殊屏蔽方式：IMRi=1，该位被屏蔽；而置0的位无论优先级高低均可以中断。IR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5INTA INT8259AIMR1IMR：中断屏蔽寄存器3、屏蔽中断源的方式： 6-3 可编程中断控制器8259A1）边沿触发： IRi从低电平变为高电平，表示中断请求；2）电平触发：IRi为高电平，表示中断请求，IRRi置1IRR中断请求寄存器4、中

19、断触发方式IR0IR4IR6IR7IR1IR2IR3IR5 INTA INT8259AIRR3）中断查询方式:超过64个中断请求信号时使用。6-3 可编程中断控制器8259A初始化编程：编写ICW1ICW4，确定工作方式 操作方式编程：编写OCW1OCW3，对8259A控制A7 A6 A5 1 LTIM ADI SNGL IC4T7 T6 T5 T4 T3 X X XS7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S00 0 0 0 0 ID2 ID1 ID00 0 0 SFNM BUF M/S AEOI PMICW1ICW2ICW3ICW4M7 M6 M5 M 4 M3 M2 M1 M0R SL

20、EOI 0 0 L2 L1 L00 ESMM SMM 0 1 P RR RISOCW1OCW2OCW36-3 可编程中断控制器8259A六、 8259A编程A7 A6 A5 1 LTIM ADI SNGL IC4ICW1T7 T6 T5 T4 T3 X X XS7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S00 0 0 0 0 ID2 ID1 ID00 0 0 SFNM BUF M/S AEOI PMICW2ICW3ICW4M7 M6 M5 M 4 M3 M2 M1 M0OCW1R SL EOI 0 0 L2 L1 L0 OCW20 ESMM SMM 0 1 P RR RISOCW3A0DBICW

21、1ICW4和OCW1OCW3占用规定的端口地址 6-3 可编程中断控制器8259AA0=1奇端 口A0=0 偶端口1、初始化编程说明：1）按顺序写入ICW1ICW42）要求ICW1写入偶数地址端口， ICW2ICW4写入奇地址端口；3）初始化后的状态： 清除IMR、ISR、 IRR， 置完全嵌套方式、普通屏蔽方式、正常EOI；ICW1ICW2级联？ICW3需要ICW4？ICW4NoNo 6-3 可编程中断控制器8259AICW1芯片控制字 写入偶地址端口（A0=0）A7 A6 A5 1 LTIM ADI SNGL IC4标志位用于MCS80/851=需要 ICW40=不需要ICW41=单级0=

22、级连8080CALL指令1=间距40=间距81=电平触发0=边沿触发6-3 可编程中断控制器8259AICW2 设置中断类型码 写入奇地址端口（A0=1）T7 T6 T5 T4 T3 X X X任意，8259A自动填入其编码中断向量地址用户确定000IR0 端001 IR1 端010 IR2 端011 IR3 端100 IR4 端101 IR5 端110 IR6 端111 IR7 端 6-3 可编程中断控制器8259AS7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0ICW3 (主片） 写入奇地址端口（A0=1）1=IR输入端有从片0= IR输入端无从片0 0 0 0 0 ID2 ID1 ID0I

23、CW3 (从片） 写入奇地址端口（A0=1）000接入主片IR0端001 IR1端010 IR2端011 IR3端100 IR4端101 IR5端110 IR6端111 IR7端 6-3 可编程中断控制器8259A0 0 0 SFNM BUF M/S AEOI PMICW4方式控制字写入奇地址端口（A0=1）1=8086/8088方式0=MCS-80/85方式0 X =非缓冲方式1 0 =缓冲方式/从片1 1 =缓冲方式/主片1=特殊全嵌套方式0=非特殊全嵌套方式1=自动EOI方式0=非自动EOI方式6-3 可编程中断控制器8259A过程控制中需要的时候写入，进一步修改和控制8259A工作方式

24、写入次序没有要求，每个控制字都可单独使用。2、操作命令字（OCW字）及工作方式设置6-3 可编程中断控制器8259AM7 M6 M5 M 4 M3 M2 M1 M0OCW1 屏蔽字 写入奇地址端口1=屏蔽IRi 中断请求0=允许IRi 中断请求 R SL EOI 0 0 L2 L1 L0OCW2 优先权循环和中断结束方式 写入偶地址端口特殊方式IR编码000 对应 IR0端001 对应 IR1端010 对应 IR2端011 对应 IR3端100 对应 IR4端10 1 对应 IR5端110 对应 IR6端111 对应 IR7端1=正常EOI1=特殊1=循环6-3 可编程中断控制器8259AOC

25、W3特殊屏蔽方式和查询方式，读8259A状态 写入偶地址端口 ESMM SMM 0 1 P RR RIS0 X =无动作1 0 =读IRR1 1 =读ISR1 =查询命令0 =不查询0 X =无动作1 0 =清除特殊屏蔽1 1 =设置特殊屏蔽 6-3 可编程中断控制器8259AMOV AL, 0AH ;00001010BOUT 20H, ALIN AL, 20H I X X X X W2 W1 W01 =有中断请求0 =无中断请求查询字格式 读取偶数端口IR编码000 对应 IR0端001 对应 IR1端010 对应 IR2端011 对应 IR3端100 对应 IR4端101 对应 IR5端1

26、10 对应 IR6端111 对应 IR7端6-3 可编程中断控制器8259AMOV AL, 0CH ;00001100BOUT 20H, ALIN AL, 20H例6.1微机系统使用一片8259A实现中断管理，将其设计为主片结构，可处理8个外部中断。在I/O地址空间中，分配给8259A的I/O端口地址为20H和21H。对8259A的初始化规定：边沿触发方式，非缓冲器方式，中断结束为EOI命令方式，中断优先级管理采用全嵌套方式。 6-3 可编程中断控制器8259A初始化 编程步骤 6-3 可编程中断控制器8259AICW1ICW2级联？ICW3需要ICW4？ICW4NoNo方式设置：单级全嵌套方

27、式，边沿触发方式：A7 A6 A5 1 LTIM ADI SNGL IC4ICW1芯片控制字 写入偶地址端口标志位用于MCS80/851=需要 ICW40=不需要ICW41=单级0=级连8080CALL指令1=间距40=间距81=电平触发0=边沿触发MOV AL，13H；00010011BOUT 20H，AL；ICW16-3 可编程中断控制器8259AT7 T6 T5 T4 T3 X X XICW2 中断向量 写入奇地址端口8259A根据中断输入端自动提供其编码中断向量地址类型码为08H0FH；MOV AL，08H；00001000BOUT 21H，AL；ICW26-3 可编程中断控制器825

28、9A非特殊全嵌套方式，非缓冲器方式；MOV AL，01H；00000001BOUT 21H，AL；ICW40 0 0 SFNM BUF M/S AEOI PMICW4方式控制字写入奇地址端口（A0=1）1=8086/8088方式0=MCS-80/85方式0 X =非缓冲方式1 0 =缓冲方式/从片1 1 =缓冲方式/主片1=特殊全嵌套方式0=非特殊全嵌套方式1=自动EOI方式0=非自动EOI方式6-3 可编程中断控制器8259AMOV AL，13HOUT 20H，AL；ICW1MOV AL，08HOUT 21H，AL；ICW2MOV AL，01HOUT 21H，AL；ICW4初始化程序：MOV

29、 AL，20H ;00100000BOUT 20H，AL； OCW2：当允许时钟、键盘中断时应送入OCW1：IN AL, 21HAND AL，0FCH ; 11111100BOUT 21H，AL； OCW1：中断服务程序结束时向8259A发中断结束命令OCW2DB IR0 IR1 IR2INT IR3 IR4 IR5INTA IR6 IR7时钟键盘用户异步通讯COM1硬盘软盘打印机6-3可编程中断控制器8259AM7 M6 M5 M 4 M3 M2 M1 M0OCW1 屏蔽字 写入奇地址端口1=屏蔽IRi 中断请求0=允许IRi 中断请求IN AL, 21HAND AL，0FCH ;11111

30、100BOUT 21H，AL； OCW1DB IR0 IR1 IR2INT IR3 IR4 IR5INTA IR6 IR7时钟键盘用户异步通讯COM1硬盘软盘打印机当允许时钟、键盘中断时应送入OCW1：6-3 可编程中断控制器8259A R SL EOI 0 0 L2 L1 L0OCW2 优先权循环和中断结束方式 写入偶地址端口特殊方式IR编码000 对应 IR0端001 对应 IR1端010 对应 IR2端011 对应 IR3端100 对应 IR4端10 1 对应 IR5端110 对应 IR6端111 对应 IR7端1=正常EOI1=特殊1=循环MOV AL，20H;00100000BOUT

31、 20H，AL； OCW2 中断服务程序结束时向8259A发中断结束命令OCW26-3 可编程中断控制器8259A6-3 可编程中断控制器8259A七、中断程序设计：主程序初始化主程序中断服务程序当外设申请中断，CPU从主程序跳转到中断服务程序保护现场、中断服务、恢复现场向8259A发中断结束命令中断返回（IRET指令）。 1）设置用户的中断向量 2）设置中断控制器 3）对中断控制器初始化，如果系统已对中断控制器初始化，则只需使屏蔽寄存器的相应位置0，允许中断。 4）CPU开中断 开中断指令STI，关中断指令CLI 保存系统中断向量恢复系统中断向量例6.2设计一个中断处理程序。要求中断请求信号

32、以跳变方式由IR2提出中断请求（可为任一定时脉冲信号），当CPU响应IR2请求时，输出字符串“8259A INTERRUPT!”，中断10次，程序退出（设8259A的端口地址为20H和21H，中断类型号为40H） 6-3 可编程中断控制器8259A;数据段DATA SEGMENTMESS DB 8259A INTERRUPT!COUNT DB 10DATA ENDS;堆栈段STACK SEGMENTSTA DB 100H DUP(?)TOP EQU $-STASTACK ENDS 6-3 可编程中断控制器8259A;代码段CODE SEGMENTASSUME CS:CODE, DS:DATA,

33、 SS:STACKMAIN:CLIMOV AX, DATAMOV DS, AXMOV AX, STACKMOV SS, AXMOV SP, TOPPUSH DS ;向量表初始化 MOV AX, 0000HMOV DS, AXMOV SI, 0108HMOV AX, OFFSET INTFMOV SI, AXMOV AX, SEG INTFMOV SI+2, AXPOP DS 6-3 可编程中断控制器8259AMOV AL, 13H ; 8259初始化OUT 20H, ALMOV AL, 40HOUT 21H, ALMOV AL, 01HOUT 21H, ALIN AL, 21H ; 读IMRAND AL, 0FBHOUT 21H, ALWAIT1:STICMP COUNT,