微機原理與接口技術_07可編程中斷控制器8259A

1、第77章 可編程中斷控制器8259A本章主要內容 7.1 8259A的基本結構 7.2 8259A芯片的工作過程 7.3 8259A的工作方式 7.4 8259A的編程 7.5 8259A的應用7.1 8259A的基本結構7.1.1 內部結構 8259A的內部結構主要由8個功能模塊組成。 1中斷請求寄存器IRR(interrupt register) 2中斷服務寄存器ISR(interrupt service ) 3中斷屏蔽寄存器IMR(interrupt mask register) 4優(yōu)先級判別器PR(priority register) 5數(shù)據(jù)總線緩沖器 6讀/寫邏輯 7控制邏輯 8級聯(lián)

2、緩沖比較器7.1.2 外部結構 8259A用NMOS工藝制造，使用單一5V電源，采用28引腳的雙列直插芯片。其引腳如下圖所示。7.2 8259A芯片的工作過程 當系統(tǒng)通電后，首先對8259A初始化。所謂初始化就是由CPU執(zhí)行一段程序，向可編程芯片寫入若干命令字，規(guī)定其工作狀態(tài)，使其處于準備就緒狀態(tài)。當完成初始化后，8259A就處于就緒狀態(tài)，隨時可接收外設來的中斷請求信號。 8259A對外部中斷請求的處理過程如下。 （1）當有一條或若干條中斷請求輸入（IR0IR7）有效時，則使中斷請求寄存器的IRR的相應位置位。 （2）若CPU處于開中斷狀態(tài)，則在當前指令執(zhí)行完之后，響應中斷，并且從發(fā)應答信號（

3、兩個連續(xù)的負脈沖）。 （3）第一個負脈沖到達時，IRR的鎖存功能失效，對于IR0IR7上發(fā)來的中斷請求信號不予理睬。 （4）使服務寄存器ISR的相應位置1，以便為中斷優(yōu)先級比較器的工作做好準備。 （5）使IRR的相應位復位，即清除中斷請求。 （6）第二個負脈沖到達時，8259A向數(shù)據(jù)總線輸送一個8位的指針（向量號或中斷類型號）。CPU以此作為相應中斷的類型碼，并根據(jù)該中斷類型號從中斷服務程序入口地址表中，取出中斷服務程序的入口地址，從而執(zhí)行中斷。 （7）若初始化命令字ICW4中的中斷結束位為1，那么，第二個負脈沖結束時，8259A將ISR寄存器的相應位清零。否則，直至中斷服務程序執(zhí)行完畢，才能

4、通過輸出操作命令字EOI，使該位復位。7.3 8259A的工作方式7.3.1 中斷優(yōu)先級管理方式 1固定優(yōu)先級方式（完全嵌套排序方式） 固定優(yōu)先級方式是8259A最常用的一種工作方式。優(yōu)先級的次序固定：IR0IR1 IR7。 2自動循環(huán)優(yōu)先級方式（等優(yōu)先級方式） 在自動循環(huán)優(yōu)先級方式下，任何一級中斷處理完后，CPU都會向8259A發(fā)送EOI命令，使ISR中最高優(yōu)先級位復位，并且使它變?yōu)樽畹蛢?yōu)先級，比它低一級的中斷請求設為最高級，就這樣依次循環(huán)下去。 3特殊全嵌套優(yōu)先級方式 基本上與固定優(yōu)先級方式相同，不同的是CPU處理某一優(yōu)先級的中斷請求時，不僅允許優(yōu)先級比它高的中斷請求進入，而且允許同級的中

5、斷請求進入。 4特殊循環(huán)優(yōu)先級方式 通過命令可以指定優(yōu)先級，使用比較靈活。例如指定IR2優(yōu)先級最低，則優(yōu)先級次序為IR3IR4IR7IR0IR1IR2。 5中斷屏蔽方式 用中斷屏蔽方式管理優(yōu)先級有一般屏蔽和特殊屏蔽兩種方法。7.3.2 中斷結束方式EOI 8259A中斷結束的管理分三種情況。 1一般完全嵌套方式 8259A在完全嵌套方式下，可采用三種中斷結束方式。 1）一般EOI形式 2）特殊EOI方式 3）自動EOI方式 2自動循環(huán)情況 在這種情況下，也可采用三種中斷結束方式，和前面一般完全嵌套的情況相同，分一般EOI方式、特殊EOI方式和自動EOI方式。 3特殊完全嵌套情況 這種情況是因為

6、8259A有級聯(lián)，因而CPU應發(fā)出兩個EOI命令，一個送給主8259A，用來將其主8259A的ISR寄存器相應位清“0”；另一個送給從8259A，用來將從8259A中的ISR寄存器相應位清“0”。 7.3.3 中斷觸發(fā)方式 8259A有三種中斷觸發(fā)方式，分別是電平觸發(fā)方式、邊沿觸發(fā)方式和中斷查詢方式。 1電平觸發(fā)方式 用高電平請求中斷，響應中斷后應及時清除高電平，以免產生多次中斷。 2邊沿觸發(fā)方式 用上升沿請求中斷，上升后保持高電平，就不會再產生中斷。 3中斷查詢方式 當系統(tǒng)中的中斷源很多，超過64個時，則可以使8259A工作在查詢方式下。7.4 8259A的編程7.4.1 初始化編程 825

7、9A是可編程的中斷控制器，8259A是按照事先設置好的命令字進行工作的。8259A的命令字分為兩部分，一部分是初始化命令字（Initialization Command Word， ICW）ICW1ICW4，另一部分是操作命令字（Operation Command Word， OCW）OCW1OCW3。8259A有2個內部端口地址，一個偶地址（A00），另一個是奇地址（A0），用來選擇不同的寄存器。 1初始化命令字ICW1 ICW1應寫入偶地址端口，A00，ICW1主要用于設置IRi端口輸入是高電平觸發(fā)還是上升沿觸發(fā)，是單片8259A還是多片8259A，以及是否需要ICW4。 2初始化命令字I

8、CW2 ICW2應寫入奇地址端口，A01，主要用于設置8259A管理的中斷源的中斷類型碼。 3初始化命令字ICW3 ICW3應寫入奇地址端口，A01，主要用于級聯(lián)設置。 4初始化命令字ICW4 ICW4應寫入奇地址端口，A01，主要用于進一步設置8259A的工作方式。 5初始化命令字的設置過程 在初始化過程的開始階段，首先寫入命令字ICW1和ICW2。當寫入ICW1中的SNGL1，才需寫入ICW3。同樣當寫入ICW1中的IC41，才需寫入ICW4。在單片8259A與8086系統(tǒng)配置時，需寫入的初始化命令字為ICW1、ICW2、ICW4。如果是級聯(lián)方式，需寫入的初始化命令字為ICW1、ICW2、

9、ICW3和ICW4。 7.4.2 中斷操作編程 在8259A工作期間，可以通過改變操作命令字來控制8259A的工作狀態(tài)。8259A一共有3個操作命令字，即OCW1OCW3。它們和ICW不一樣，不需要按照規(guī)定的順序設定，使用時可以靈活選擇不同的操作命令字，實現(xiàn)不同的功能。但是有一點也需要注意，寫入操作命令字時要分清奇、偶地址。 1操作命令字OCW1 OCW1寫入奇地址端口，A01。OCW1的功能就是用來設置中斷源的屏蔽狀態(tài)，換句話說就是對8259A的IMR中的各位進行動態(tài)復位或清零。 2操作命令字OCW2 OCW2寫入偶地址端口，A00。OCW2的主要功能是設置中斷結束方式和優(yōu)先級循環(huán)方式。 3

10、操作命令字OCW3 OCW3寫入偶地址端口，A00。OCW3的主要功能是設置特殊屏蔽方式和查詢方式，并用來控制8259A內部的狀態(tài)字IRR、ISR的讀出。 7.5 8259A的應用7.5.1 中斷系統(tǒng)的應用方法 中斷系統(tǒng)是中斷控制機構，利用中斷系統(tǒng)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸，也可以用它實現(xiàn)某些危險情況的提示。無論用于數(shù)據(jù)的傳輸控制，還是用于其他操作，應用中斷系統(tǒng)時要完成以下幾項任務。 （1）分配合適的中斷級。 （2）設計中斷請求邏輯。 （3）對8259A初始化。 （4）編寫中斷服務子程序。 （5）中斷向量表初始化。 7.5.2 8259A寄存器的訪問 CPU要對8259A初始化，就必須寫入初始化命

11、令字，對8259A進行操作時需要寫入操作命令字，以及有時要知道IRR、ISR、IMR的內容，就要讀8259A的狀態(tài)寄存器。這些操作都需要各自的地址，那么8259A地址是如何進行分配。7.5.3 8259A與系統(tǒng)總線的連接與尋址 8259A和CPU系統(tǒng)總線的連接可以按照外設接口與總線的統(tǒng)一連接方式，將數(shù)據(jù)線、地址線、控制線分類進行連接，典型連接如下圖所示。7.5.4 初始化及操作控制 8259A和CPU相連后，就可以通過命令字對8259A初始化，以及通過操作命令字對其工作進行操作控制。 8259A的初始化程序如下。 SET8259A：MOV DX,0FF00H MOV AL,00010011B

12、OUT DX,AL MOV DX,0FF02H MOV AL,00011000B OUT DX,AL MOV AL,00000011B OUT DX，AL7.5.5 8259A的級聯(lián) 所謂級聯(lián)，就是在微型計算機系統(tǒng)中，以1片8259A的INT引腳與CPU的INTR引腳相連，稱為主片；再將最多8片8259A的INT引腳，分別與主8259A的IR0IR7相連，稱為從片。顯然，在主-從式8259級聯(lián)的微機系統(tǒng)中，系統(tǒng)能夠管理的中斷源可由8級擴展至64級。 主-從式8259級聯(lián)系統(tǒng)的連接，需要注意如下幾點： （1）主片的INT引腳接CPU的INTR引腳，從片的INT引腳分別主片的IRi引腳，使得由從片輸入的中斷請求，能夠通過主片向CPU發(fā)出； （2）主片的3條級聯(lián)線與各從片的同名級聯(lián)線引腳對接，主片為輸出，從片為輸入。主片用以向各從片發(fā)出優(yōu)先級別最高的中斷請求的從片代碼，各從片用該代碼與本片的代碼進行比較，符合則將本片ICW2中預先設定中斷類型碼，送數(shù)據(jù)總線。 （3）主片的/接5V，從片的/接地。 （4）級連系統(tǒng)中的所有8259A都必須進行各自獨立的編程，作為主片的8259A必須設置為特殊的全嵌套方式，可以避免相同從片中，優(yōu)先級較高的中斷請求被屏蔽的情況發(fā)生。 與一般的全嵌套方式相比，有兩點需要注意： （1）當來自某個從設備的中斷請求被響應之后，主片的優(yōu)先權邏輯不封鎖這個從片，從而可以使