第6章中斷處理技術(shù)及應(yīng)用6.1中斷的基本概念6.28086/8088的中斷系統(tǒng)6.38259A中斷控制器6.48259A的綜合應(yīng)用舉例

6.1中斷的基本概念

中斷是微處理器CPU與外部設(shè)備交換信息的一種方式。計(jì)算機(jī)在執(zhí)行正常程序的過程中，當(dāng)出現(xiàn)某些異常事件、某種外部請求或程序預(yù)先安排的事件服務(wù)時，處理器就暫時中斷正在執(zhí)行的正常程序，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行對異常事件或某種外設(shè)請求的處理操作或預(yù)先安排的事件服務(wù)的程序中去。當(dāng)處理完畢后，CPU再返回被暫時中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行，這個過程稱為中斷。

6.1.1中斷的定義6.1.2中斷的處理過程中斷的處理過程：中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。中斷請求

當(dāng)外部設(shè)備要求CPU為它服務(wù)時，發(fā)出一個中斷請求信號給CPU進(jìn)入中斷申請，CPU在執(zhí)行完每條指令后都要檢測中斷請求輸入線，看是否有外部發(fā)來的中斷請求信號，是否響應(yīng)取決于CPU允許中斷還是禁止中斷。若允許中斷，則用STI開中斷指令打開中斷觸發(fā)器IF，若禁止中斷，則用關(guān)中斷指令CLI關(guān)閉中斷觸發(fā)器IF。

2.中斷響應(yīng)當(dāng)CPU檢測到外部設(shè)備有中斷請求時，即INTR高電平有效，CPU又處于允許中斷狀態(tài)，則CPU就進(jìn)入中斷響應(yīng)周期，在中斷響應(yīng)周期，CPU將自動完成如下操作:（1）連續(xù)發(fā)出兩個中斷響應(yīng)信號完成一個中斷響應(yīng)周期。（2）關(guān)中斷，CPU一旦響應(yīng)中斷，便要立即將IF位清零，以避免在中斷過程中或進(jìn)入中斷服務(wù)程序后受到其他中斷源的干擾，只有中斷處理程序中出現(xiàn)開中斷指令STI時，才允許CPU接收其他設(shè)備的中斷請求。（3）保護(hù)處理的現(xiàn)行狀態(tài)，即保護(hù)現(xiàn)場。這包括將斷點(diǎn)地址及程序狀態(tài)字PSW（即FLAGS內(nèi)容）壓入堆棧。所謂斷點(diǎn)，是指CPU響應(yīng)中斷前指令指針I(yè)P及代碼段寄存器CS中所保留的下一條指令的地址。程序狀態(tài)字是現(xiàn)行程序運(yùn)行結(jié)果產(chǎn)生的狀態(tài)標(biāo)志和控制標(biāo)志，在執(zhí)行中斷處理程序前，通過內(nèi)部硬件自動將斷點(diǎn)地址及PSW壓入堆棧保存起來，從而保證當(dāng)中斷處理程序執(zhí)行完后能返回原程序。（4）在中斷響應(yīng)周期的第二個總線周期中，讀取中斷類型號，找到中斷服務(wù)程序的入口地址，自動將程序轉(zhuǎn)移到該中斷源設(shè)備的中斷處理程序的首地址，即將中斷處理程序所在段的段地址及第一條指令的有效地址分別裝入CS及IP，一旦裝入完畢，中斷服務(wù)程序就開始執(zhí)行。6.1.3中斷源、中斷識別及其優(yōu)先級1.中斷源:是指發(fā)出中斷申請的外部設(shè)備或引起中斷的內(nèi)部原因。2.中斷識別及優(yōu)先級方案：軟件查詢硬件菊花鏈?zhǔn)絻?yōu)先級排隊(duì)電路矢量中斷優(yōu)先級硬件優(yōu)先級編碼比較電路6.1.4中斷向量中斷向量與中斷向量表：中斷服務(wù)程序的入口地址。中斷向量表：每一個中斷服務(wù)程序部有一個唯一確定的入口地址，我們把系統(tǒng)中所有的中斷向量集中起來存放到存儲器的某段區(qū)域內(nèi)，這個存放中斷向量的存儲區(qū)就叫中斷向量表。6.1.5中斷嵌套6.28086的中斷系統(tǒng)6.2.18086/8088的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8086/8088CPU有一個強(qiáng)有力的中斷處理系統(tǒng)，能處理256種不同的中斷類型。8086CPU系統(tǒng)中的中斷（源）類型分為兩大類，分別是外部中斷和內(nèi)部中斷。外部中斷是由外部硬件中斷源引起的中斷。8086CPU共有兩條外部中斷請求線，分別是INTR和NMI。內(nèi)部中斷是在系統(tǒng)運(yùn)行程序時硬件出錯或某些特殊事件發(fā)生而引起的中斷，它們均屬專用中斷，其類型號分別力0、1、3、4。

8086／8088的中斷系統(tǒng)中優(yōu)先級最高的是內(nèi)部中斷（單步中斷除外），其次是外部非屏蔽中斷和可屏蔽中斷，優(yōu)先級最低的是單步中斷。優(yōu)先級按從高到低的順序排列如下：除法出錯中斷→INTn→溢出中斷→NMI→INTR→單步中斷6.38259A中斷控制器6.3.18259A的外部特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)6.3.28259A的工作方式

8259A中有兩種中斷嵌套方式：全嵌套方式和特殊全嵌套方式。全嵌套方式是8259A最常用的一種工作方式。如果對8259A進(jìn)行初始化后沒有設(shè)置其他優(yōu)先級方式，那么8259A就按全嵌套方式工作。此時中斷優(yōu)先權(quán)的級別是固定的，按IR0～I(xiàn)R7逐級次之，IR0最高，IR7最低。特殊全嵌套方式。特殊全嵌套方式和全嵌套方式基本相同。惟一不同的地方在于：在特殊全嵌套方式下，當(dāng)處理某一級中斷時，如果有同級的中斷請求，那么它也會給予響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)一種對同級中斷請求的特殊嵌套。而在全嵌套方式下，在處理某一級中斷時，同級的中斷請求是要被屏蔽的，不能予以響應(yīng)，故而不能嵌套。8259的循環(huán)優(yōu)先方式分為：優(yōu)先權(quán)自動循環(huán)方式和優(yōu)先權(quán)特殊循環(huán)方式。優(yōu)先權(quán)自動循環(huán)方式一般用于系統(tǒng)中有多個相同優(yōu)先權(quán)的中斷源的場合。在這種方式下，當(dāng)某一個中斷源受到中斷服務(wù)后，它的優(yōu)先權(quán)就自動降為最低，而與之相鄰的優(yōu)先級就升為最高。

優(yōu)先權(quán)特殊循環(huán)方式與優(yōu)先權(quán)自動循環(huán)方式相比僅有一點(diǎn)不同，就是在優(yōu)先權(quán)特殊循環(huán)方式下，一開始的最低優(yōu)先權(quán)是由編程確定的，而不是自動規(guī)定，從而也就確定了最高優(yōu)先權(quán)。例如，編程時確定IR5為最低優(yōu)先權(quán)，則IR6就是最高優(yōu)先級。

中斷屏蔽方式分為：普通屏蔽方式和特殊屏蔽方式普通屏蔽方式是通過編程將中斷屏蔽字寫入IMR而實(shí)現(xiàn)的。若寫入某位為1，對應(yīng)的中斷請求被屏蔽，為0則對應(yīng)的中斷請求被開放。特殊屏蔽方式是用于這樣一種特殊要求的場合，即在執(zhí)行較高級的中斷服務(wù)時，希望開放較低級的中斷請求。

1、8259A的編程結(jié)構(gòu)8259A的編程結(jié)構(gòu)中,中斷管理是通過8259A初始化時寫入初始化命令字和操作命令字來設(shè)置的。6.3.28259A的控制字及中斷操作能力操作命令字OCW命令字8259的編程,是通過對8259中兩類命令字的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)的.ICW1--芯片控制初始化命令字ICW2--設(shè)置中斷類型號初始化命令字ICW3--標(biāo)識主/從片初始化命令字ICW4--方式控制初始化命令字OCW1----中斷屏蔽操作命令字OCW2----優(yōu)先權(quán)循環(huán)方式和中斷結(jié)束方式操作字OCW3----特殊屏蔽方式和查詢方式操作字處始化命令字ICW（1）

ICW1--芯片控制初始化命令字（必須寫入偶地址端口）格式：0XX1LTIM0SNGLIC4X

8086/8088系統(tǒng)中不使用1：電平觸發(fā)（高電平）0：邊沿觸發(fā)（上升沿）1：單級使用0：級聯(lián)使用1：需要設(shè)置ICW40：不需要設(shè)置ICW4例：ICW1EQU13H；13H=00010011BMOVAL，ICW1；OUT20H，AL；單片8259，上升沿觸發(fā)，要求設(shè)置ICW4ICW4方式控制初始化ICW11、處始化命令字ICW2）

ICW2--設(shè)置中斷類型號初始化命令字（必須寫入奇地址端口）對應(yīng)IR0-IR7中響應(yīng)哪級中斷（000-111）1T6T5T4T3000T7用戶自己設(shè)定注：8259中IR0端對應(yīng)的中斷類型號為中斷類型號的基值，它是可以被8整除的正整數(shù)。例1：ICW2的值為20H，則提供外部中斷的類型號為：IR0---20HIR1---21HIR7---27HPC/XT系統(tǒng)中T7—T3的值為00001則提供外部中斷的類型號為：IR0---08HIR1---09HIR7---0FH即編程為：MOVAL，08HOUT21H，AL格式：ICW23）

ICW3--標(biāo)識主/從片初始化命令字（必須寫入奇地址端口)

說明:8259有級聯(lián)時才設(shè)置,即ICW3才有意義

ICW1的D1位(SNGL=0)時,才設(shè)置ICW3

ICW3的具體格式與本片是主/從有關(guān)格式1IR7IR4IR5IR3IR2IR1IR0IR6IRi=0:表示IRi端上未接8259從片1:表示IRi端上接有8259從片主片10000ID2ID1ID00從8259的識別地址從片例:對于主片

ICW3=F0H(11110000)上述特征表示:IR7,IR6,IR5,IR4接有從片IR3,IR2,IR1,IR0沒接從片對于從片ID2--ID0=000--111表示從片接在主片的哪個中斷請求輸入端上,如ID2--ID0=011則說明從片接在主8259的IR3端上ICW34）

ICW4--方式控制初始化命令字（必須寫入奇地址端口)

說明:ICW1的IC4=1時,要求預(yù)置ICW4,8086/8088系統(tǒng)必須預(yù)置

1000SFNMBUFM/SAEOIuPM1:特殊完全嵌套方式0:非特殊完全嵌套方式1:與86/88配和0:與80/85配和1:自動EOI方式0:非自動EOI方式非緩沖方式0X緩沖方式從825910主825911格式:ICW48259初始化流程

用ICW1設(shè)置是否級聯(lián)請求信號格式后面是否用ICW4用ICW2設(shè)置中斷類型碼是否為級聯(lián)方式?本片為主片嗎?設(shè)ICW3,各位對應(yīng)IR0-IR7的連接情況設(shè)ICW3,高五位為0低三位為標(biāo)識碼要用ICW4嗎?用ICW4設(shè)置是否為特殊全嵌套方式是否為緩沖方式是否為自動結(jié)束中斷方式是否為86/88系統(tǒng)NENDNY?8259工作必須對其初始化ICW1必須寫入偶地址端口,

ICW2--ICW4必須寫入奇地址端口ICW1--ICW4的設(shè)置次序是固定的不可顛倒.每片8259都需設(shè)置ICW1,ICW2.而ICW3,ICW4則不一定.有級聯(lián)時,需設(shè)置ICW3(主/從)86/88系統(tǒng)需要設(shè)置特殊全嵌套方式、緩沖方式、中斷自動結(jié)束方式方式下,需設(shè)ICW4ICW1--初始化命令字ICW2--設(shè)置中斷類型號ICW3--主/從初始化ICW4--中斷方式控制字功能

8259有3個操作命令字OCW1--OCW3設(shè)置時端口地址有嚴(yán)格的規(guī)定:

OCW1必須寫入奇地址端口,OCW2--OCW3必須寫入偶地址端口,

1M7M6M5M4M3M2M1M0Mi=

1:屏蔽由IRi引入的中斷請求0:允許由IRi引入的中斷請求例:

現(xiàn)OCW1=06H(00000110)則表示的特征是:IR1,IR2引腿上的中斷請求受到屏蔽2、操作命令字OCW—操作命令字是在應(yīng)用程序內(nèi)部設(shè)置的,設(shè)置時,次序上沒有嚴(yán)格的要求.１）OCW1----中斷屏蔽操作命令字(寫入奇地址端口)（可讀）格式:2）OCW2----優(yōu)先權(quán)循環(huán)方式和中斷結(jié)束方式操作字(寫入偶地址端口)

功能:

?決定8259是否采用優(yōu)先級循環(huán)方式,

?中斷結(jié)束采用普通/特殊的EOI結(jié)束方式0RSLEOI00L0L1L2RSLEOI

三位的含義:R-決定了系統(tǒng)的中斷優(yōu)先級是否按循環(huán)方式設(shè)置1:中斷優(yōu)先級按循環(huán)方式設(shè)置(每個中斷輪流成為最高級)0:設(shè)置為固定優(yōu)先級(0級最高,7級最低)SL-決定了OCW2中

L2--L0是否有效1:L2-L0有效0:L2-L0無效EOI-中斷結(jié)束命令位1:執(zhí)行中斷結(jié)束命令0:不執(zhí)行中斷結(jié)束命令L2-L0的用處:當(dāng)OCW2設(shè)置為特殊EOI結(jié)束命令時,它具體指出了要清除當(dāng)前ISR中的那一位.當(dāng)OCW2設(shè)置為特殊優(yōu)先級循環(huán)方式命令時,它指出了循環(huán)開始時設(shè)置的最低優(yōu)先級001--普通EOI方式

CPU向8259發(fā)普通EOI指令011--特殊EOI方式

CPU向8259發(fā)特殊EOI指令（含清除的中斷級別101--普通EOI循環(huán)方式，

（被響應(yīng)后降為最低）111--特殊EOI循環(huán)方式

（最低級由程序確定）000--自動EOI循環(huán)(復(fù)位)第二個INTA后自動對ISR位清0，改變級別與普通EOI循環(huán)方式相同100--自動EOI循環(huán)(置位)110--置位優(yōu)先權(quán)命令010--無效000--IR0001--IR1010--IR2011--IR3100--IR4101--IR5110--IR6111--IR70RSLEOI00L0L1L2OCW2的格式:MOVAL，20HOUT20H，AL3）OCW3----特殊屏蔽方式和查詢方式操作字(寫入偶地址端口)

功能:設(shè)定特殊屏蔽方式設(shè)置對8259寄存器的讀出設(shè)置中斷查詢工作方式格式:0XESMMSMM01PRRRIS0X:無效10:特殊屏蔽方式復(fù)位11:特殊屏蔽方式置位1:查詢8259狀態(tài)0:不查詢0X:無效10:下次RD有效,讀IRR11:下次RD有效,讀ISR例6-1設(shè)定8259A各命令字的口地址為20H、21H。8259A初始化設(shè)定的工作方式為：邊沿觸發(fā)方式、緩沖器方式、EOI方式、中斷全嵌套優(yōu)先權(quán)管理方式。根據(jù)以上要求，對8259A初始化的程序段如下：

MOVAL，00010011BOUT20H，AL；設(shè)ICW1為邊沿觸發(fā)方式，單片8259A，需要ICW4MOVAL，00001000BOUT21H，AL；設(shè)置ICW2中斷類型號為08H-0FH