微機原理及應(yīng)用 課件 第7、8章 中斷系統(tǒng)、計數(shù)器定時器與DMA控制器

微機原理及應(yīng)用第7章中斷系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握中斷技術(shù)的基本概念了解8086中斷系統(tǒng)及其對各種類型中斷的響應(yīng)流程了解8259A中涉及到的有關(guān)概念掌握8259A的編程應(yīng)用7.1中斷的基本概念返回7.1.1中斷、中斷源及中斷系統(tǒng)7.1.2中斷處理過程7.1.3中斷嵌套7.1.1中斷、中斷源及中斷系統(tǒng)1．中斷CPU暫時停止正在運行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行請求CPU為之服務(wù)的內(nèi)/外部事件的服務(wù)程序，待該服務(wù)程序執(zhí)行完后，又返回到被暫停的程序繼續(xù)運行的過程，稱為中斷。簡言之，就是CPU正常運行程序時被“中間打斷”后繼續(xù)運行的過程。正在運行的程序通常稱為主程序，服務(wù)程序稱為中斷服務(wù)程序。7.1.1中斷、中斷源及中斷系統(tǒng)1．中斷

CPU執(zhí)行程序時，

由于發(fā)生了某種隨機

的事件(外部或內(nèi)部)

，

引起CPU暫時中斷正在運行的程序，

轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段特殊的服務(wù)

程序，

以處理該事件，

該事件處理完后又返回被中斷的程序

繼續(xù)執(zhí)行，

這一過程稱為中斷。。7.1.1中斷、中斷源及中斷系統(tǒng)2．中斷源引起中斷的事件稱為“中斷源”。中斷源主要有以下幾類。（1）外部設(shè)備請求中斷。一般外部設(shè)備有鍵盤、磁盤驅(qū)動器、打印機等，工作告一段落發(fā)出中斷請求，要求CPU為它服務(wù)。（2）實時時鐘請求中斷。例如，定時/計數(shù)器，先由CPU發(fā)出指令，讓時鐘電路開始計數(shù)工作，待規(guī)定的時間到，時鐘電路發(fā)出中斷申請，CPU轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序。（3）故障請求中斷。當(dāng)出現(xiàn)電源掉電、存儲出錯或溢出等故障時，發(fā)出中斷請求，CPU轉(zhuǎn)向執(zhí)行故障處理程序，如啟動備用電源報警等。（4）由軟件引起的，如程序錯、運算錯、為調(diào)試程序而特意設(shè)置的斷點等。3．中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)是指實現(xiàn)中斷功能的軟硬件的統(tǒng)稱。為了滿足各種情況下的中斷請求，中斷系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能。（1）能實現(xiàn)中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)及中斷返回。當(dāng)某一中斷源發(fā)出中斷請求時，CPU能決定是否響應(yīng)這一中斷請求，若允許這一中斷請求，則CPU在保護斷點后將轉(zhuǎn)移到響應(yīng)的中斷服務(wù)程序中，中斷處理完后CPU返回原斷點處繼續(xù)執(zhí)行原程序。（2）能實現(xiàn)中斷優(yōu)先權(quán)排隊。當(dāng)有兩個或多個中斷源同時提出中斷請求時，中斷系統(tǒng)能根據(jù)各中斷源的性質(zhì)給出處理的先后順序，確保優(yōu)先級高的中斷請求先處理。（3）能實現(xiàn)中斷嵌套。若在中斷過程中又有新的優(yōu)先級較高的中斷源提出請求，則中斷系統(tǒng)要能讓CPU暫停執(zhí)行當(dāng)前中斷服務(wù)程序，而轉(zhuǎn)去處理優(yōu)先級高的中斷請求，處理完后再返回原級別較低的中斷服務(wù)程序中。7.1.2

中斷處理過程盡管不同微型計算機的中斷系統(tǒng)有所不同，但實現(xiàn)中斷過程基本相同。一個完整的中斷處理過程包括

中斷請求中斷排隊中斷響應(yīng)中斷處理中斷返回

圖7-1中斷處理過程流程圖圖7-2兩級中斷嵌套的示意圖7.1.3

中斷嵌套7.280x86中斷系統(tǒng)返回7.2.1外部中斷7.2.2內(nèi)部中斷7.2.3中斷向量和中斷向量表7.2.480x86中斷響應(yīng)過程80x86微機具有一個簡單而靈活的中斷系統(tǒng)，可處理256種不同的中斷請求。這些中斷可分為外部中斷（硬件中斷）和內(nèi)部中斷（軟件中斷）。每一種又包括許多類型。各種類型的中斷被分配一個中斷類型號。80x86中斷源如圖7-3所示。7.280x86中斷系統(tǒng)7.2.1

外部中斷

由CPU外部硬件電路發(fā)出的電信號引起的中斷稱為外部中斷（亦稱硬件中斷），外部中斷又分為非屏蔽中斷和可屏蔽中斷。1．非屏蔽中斷NMI非屏蔽中斷NMI信號連到CPU的NMI引腳，其不受CPU中斷允許標(biāo)志位IF的控制，一旦發(fā)生，立即轉(zhuǎn)至中斷類型號為2的中斷處理服務(wù)程序。NMI 的優(yōu)先級高于INTR。當(dāng)CPU采樣到有NMI請求時，在內(nèi)部將其鎖存，并自動提供中斷類型號2，然后按照下列順序處理。7.2.1

外部中斷（1）將中斷類型號乘以4，得到中斷向量地址0008H;（2）將標(biāo)志寄存器中的內(nèi)容壓入堆棧保護；（3）清除IF和TF標(biāo)志，屏蔽INTR中斷和單步中斷；（4）保存斷點，即把斷點處的IP和CS內(nèi)容壓棧；（5）從中斷向量表中取中斷服務(wù)程序的入口地址，分別送至CS和IP;（6）轉(zhuǎn)入相應(yīng)中斷服務(wù)程序并執(zhí)行；（7）恢復(fù)斷點及標(biāo)志寄存器中的內(nèi)容，中斷返回。7.2.1

外部中斷

2．可屏蔽中斷INTR

可屏蔽中斷INTR信號連接到CPU的INTR引腳，它受CPU中斷允許標(biāo)志位IF的控制，即當(dāng)IF=1時，CPU才能響應(yīng)INTR引腳上的中斷請求。當(dāng)可屏蔽中斷被響應(yīng)時，CPU需要執(zhí)行7個總線周期。（1）執(zhí)行第一個總線周期，通知外部中斷系統(tǒng)做準(zhǔn)備。（2）執(zhí)行第二個總線周期，從外部中斷系統(tǒng)獲取中斷類型號，并乘以4，形成中斷向量地址。（3）執(zhí)行一個總線寫周期，將標(biāo)志寄存器內(nèi)容壓棧，且使IF和TF都為0。（4）執(zhí)行一個總線寫周期，將CS內(nèi)容壓棧。（5）執(zhí)行一個總線寫周期，把當(dāng)前的IP內(nèi)容壓棧。（6）執(zhí)行一個總線讀周期，從中斷向量表中讀取中斷服務(wù)程序的偏移地址并送入IP。（7）執(zhí)行一個總線讀周期，從中斷向量表中讀取中斷服務(wù)程序的段地址并送入CS。7.2.2

內(nèi)部中斷

由CPU執(zhí)行某些指令所引起的中斷稱為內(nèi)部中斷（亦稱軟件中斷）。內(nèi)部中斷響應(yīng)后不需要總線周期，處理過程與NMI過程基本相同。內(nèi)部中斷包括如下幾類。（1）專用中斷。

①0型中斷——除法出錯中斷。

②1型中斷——單步中斷。

③3型中斷——斷點中斷（INT指令）。

④4型中斷——溢出中斷（INTO指令）。（2）指令中斷——INTn指令，其類型號就是指定的n。它和INT與INTO一樣，都是引起CPU中斷響應(yīng)的指令中斷，所不同的是，INT和INTO是單字節(jié)指令，而INTn是兩字節(jié)指令，第二個字節(jié)是類型號n。INTn主要是用于系統(tǒng)定義或用戶自定義的軟件中斷。7.2.3

中斷向量和中斷向量表

中斷向量是指中斷服務(wù)程序的入口地址，它包括中斷服務(wù)程序的段基址CS和偏移地址IP（共占4個字節(jié)地址）。因此，通過使用中斷向量，可以找到中斷服務(wù)程序的入口地址，實現(xiàn)程序轉(zhuǎn)移。中斷向量表是存放中斷服務(wù)程序入口地址的表格，它存放于系統(tǒng)內(nèi)存的最低端，共1KB，每4個字節(jié)存放一個中斷服務(wù)程序的入口地址，較高地址的兩個字節(jié)存放中斷服務(wù)程序入口的段地址，較低地址的兩個字節(jié)存放中斷服務(wù)程序入口的偏移地址，這4個單元的最低地址稱為中斷向量地址，其值為中斷類型號乘4。80x86系統(tǒng)各服務(wù)程序的段基址CS和偏移地址IP在中斷向量表中按中斷號順序存放，見表7-2。

（1）直接寫入。

MOVDS，0000HMOVSI，中斷類型號乘4MOVAX，中斷服務(wù)程序偏移地址MOV[SI]，AXMOVAX，中斷服務(wù)程序段地址MOV[SI+2]，AX

（2）利用DOS功能調(diào)用。設(shè)置中斷向量（DOS功能調(diào)用INT21H）。功能號：AH=25H。入口參數(shù)：AL=中斷類型號；DS：DX=中斷向量（段地址：偏移地址）。獲取中斷向量（DOS功能調(diào)用INT21H）。功能號：AH=35H。入口參數(shù)：AL=中斷類型號。出口參數(shù)：ES：BX=中斷向量（段地址：偏移地址）。表7-2中斷向量表7.2.4

80x86中斷響應(yīng)過程

80x86CPU對各種中斷的響應(yīng)過程是不同的，主要區(qū)別在于如何獲得相應(yīng)的中斷類型號。

1．內(nèi)部中斷響應(yīng)過程

CPU在執(zhí)行內(nèi)部中斷時沒有中斷響應(yīng)周期。對于除法溢出、單步、斷點和溢出中斷，中斷類型號是自動形成的，而對于INTn指令，其中斷類型號由INTn指令中給定的n決定，獲得中斷類型號以后的處理過程順序如下。（1）將類型號乘4，計算出中斷向量的地址。（2）CPU的標(biāo)志寄存器入棧，以保護各個標(biāo)志位，此操作類似于PUSHF指令。（3）清除IF和TF標(biāo)志，屏蔽新的INTR中斷和單步中斷。（4）保存斷點，即把斷點處的IP和CS值壓入堆棧，先壓入CS值，再壓入IP值。（5）根據(jù)第一步計算出來的地址從中斷向量表中取出中斷服務(wù)程序的入口地址（段地址和偏移地址），分別送至CS和IP中。（6）轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序執(zhí)行。7.2.4

80x86中斷響應(yīng)過程

2．外部中斷響應(yīng)過程（1）非屏蔽中斷響應(yīng)。NMI中斷不受IF標(biāo)志位的影響，也不用外部接口給出中斷類型號，CPU響應(yīng)NMI中斷時也沒有中斷響應(yīng)周期。CPU會自動按中斷類型號2來計算中斷向量的地址，其后的中斷處理過程和內(nèi)部中斷一樣。（2）可屏蔽中斷響應(yīng)。當(dāng)INTR信號有效時，如果中斷允許標(biāo)志位IF=1，則CPU在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后產(chǎn)生兩個連續(xù)的中斷響應(yīng)總線周期。在第一個中斷響應(yīng)總線周期，CPU將地址/數(shù)據(jù)總線置高阻，發(fā)出第一個中斷響應(yīng)信號給8259A中斷控制器，表示CPU響應(yīng)此中斷請求，禁止來自其他總線控制器的總線請求。在最大模式時，CPU還要啟動信號，通知總線仲裁器8289，使系統(tǒng)中其他處理器不能訪問總線。在第二個中斷響應(yīng)總線周期，CPU送出第二個信號，該信號通知8259A中斷控制器將相應(yīng)中斷請求的中斷類型號放到數(shù)據(jù)總線上供CPU讀取。CPU讀取中斷類型號n后的中斷處理過程也和內(nèi)部中斷一樣。圖7-480x86中斷處理流程7.3可編程中斷控制器Intel8259A返回7.3.18259A的功能7.3.28259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能7.3.3Intel8259A的引腳及功能7.3.48259A的工作方式7.3.58259A的級聯(lián)7.3.68259A的編程7.3.78259A在微機系統(tǒng)中的應(yīng)用7.3.1

8259A的功能

Intel8259A可編程控制器用于管理外部可屏蔽的中斷請求。因為CPU芯片的外部請求引腳INTR只有一根，但外部的中斷源可以有多個，如時鐘、鍵盤串口/并口和軟盤等多個中斷源，所以PC系列機中，用Intel8259A來協(xié)助CPU管理外部中斷源。一片8259A管理8級中斷源。在PC-AT機中用兩片8259A級聯(lián)管理15級中斷源。若用9片8259A級聯(lián)不用附加外部電路就能管理64級中斷源。

Intel8259A是一種可編程的、具有強大中斷管理功能的大規(guī)模集成電路芯片，其主要功能如下。（1）具有8級優(yōu)先權(quán)控制，通過級聯(lián)可以擴展到64級。（2）每一級均可通過編程實現(xiàn)屏蔽或開放。（3）能向CPU提供相應(yīng)的中斷類型號。（4）可通過編程選擇不同的工作方式。7.3.2

8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能

8259A主要由以下幾部分組成：中斷請求寄存器IRR、中斷屏蔽寄存器IMR、中斷服務(wù)寄存器ISR、優(yōu)先權(quán)裁決器、控制邏輯、數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀/寫邏輯、級聯(lián)緩沖器/比較器。其結(jié)構(gòu)如圖7-5所示，各部分功能如下。7.3.2

8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能

（1）中斷請求寄存器（IRR）。IRR是一個8位的鎖存器，用來寄存外部設(shè)備送來的IR0～IR7中斷請求信號。IR0～IR7可以連接8個外設(shè)的中斷請求信號，當(dāng)IR0～IR7中的任何一個變?yōu)楦唠娖綍r，IRR的相應(yīng)位置為“1”。（2）中斷服務(wù)寄存器（ISR）。ISR是一個8位的寄存器，用來存放當(dāng)前正在服務(wù)的中斷級。響應(yīng)中斷后，8259A收到第一個中斷響應(yīng)信號時，使當(dāng)前被響應(yīng)的中斷請求所對應(yīng)的ISR置“1”，而相應(yīng)的IRR復(fù)位。在中斷嵌套時，ISR中有多個位為“1”。（3）中斷屏蔽寄存器（IMR）。IMR是一個8位的寄存器，用于寄存要屏蔽的中斷。某位為“1”，表示屏蔽相應(yīng)中斷請求；為“0”，則表示開放相應(yīng)中斷請求。7.3.2

8259A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能

（4）優(yōu)先權(quán)裁決器（PR）。PR用來識別和管理各中斷請求信號的優(yōu)先級別。（5）數(shù)據(jù)總線緩沖器。它是用于連接系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線，是一個8位的雙向三態(tài)緩沖器，傳輸寫入8259A的控制字，讀取8259A的狀態(tài)信息及CPU讀取的中斷類型號。（6）讀/寫邏輯。用來接收端口地址信息和CPU的讀寫控制信號和，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，控制命令字的寫入和狀態(tài)字的讀取。（7）控制邏輯。根據(jù)編程設(shè)定的工作方式管理的8259A負責(zé)向CPU發(fā)中斷請求信號INT和接收來自CPU的中斷響應(yīng)信號，并將信號轉(zhuǎn)換成內(nèi)部所需的各種控制信號。（8）級聯(lián)緩沖器/比較器。用于控制多片8259A的級聯(lián)，使得系統(tǒng)的中斷級可以擴展。最多可用9片級聯(lián)，一片為主片，其他為從片。7.3.3

Intel8259A的引腳及功能

8259A是一種具有28引腳雙列直插式封裝的大規(guī)模集成電路專用芯片，其引腳信號如圖7-5所示。（1）D0～D7。雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線，在系統(tǒng)中與數(shù)據(jù)總線相連。（2）IR0～IR7。中斷請求輸入信號。（3）RD。讀控制信號輸入，與控制總線相連。低電平有效，它有效表示由8259A讀至CPU。（4）WR。寫控制信號輸入，與控制總線相連。低電平有效，它有效表示寫信號至8259A。（5）CS。片選信號輸入，與地址譯碼電路相連。低電平有效，它有效表示正在訪問該8259A。（6）A0。地址線輸入，在使用中8259A占用相鄰兩個端口地址，A0與配合，A0＝1選中奇地址端口。A0＝0選中偶地址端口。在80x86的PC系列機中，主片8259A的端口地址為20H和21H。7.3.3

Intel8259A的引腳及功能

（7）CAS0～CAS2。3根級聯(lián)信號線，對主片8259A，它為輸出；對從片8259A，它為輸入。主、從片8259A的，為CAS0～CAS2對應(yīng)相連，主片8259A在第一個響應(yīng)周期內(nèi)通過CAS0～CAS2送出識別碼，而和此識別碼相符的從片8259A在接收到第二個信號后將中斷類型碼發(fā)送到數(shù)據(jù)總線上。（8）。從編程/緩沖器允許信號，雙向。是作為輸入還是輸出取決于8259A是否采用緩沖方式，若不用緩沖方式，則是輸入，反之，則作為輸出。作為輸入的使用時，用于區(qū)分主、從片8259A。主片8259A的＝1，從片的＝0。作為輸出的使用時作為數(shù)據(jù)總線緩沖器的使能信號。（9）INT。中斷請求信號輸出。8259A用此線向CPU發(fā)送中斷請求信號。接至CPU的INTR引腳。（10）。中斷響應(yīng)信號輸入。與CPU的引腳相連。7.3.4

8259A的工作方式

8259A的工作方式有多種，可以通過編程來設(shè)定。用戶可根據(jù)系統(tǒng)工作的要求來選擇相應(yīng)的工作方式，然后通過對8259A寫入初始化命令字來確定其工作方式。

1．中斷屏蔽方式（1）普通屏蔽方式。利用操作命令字OCW1使屏蔽寄存器IMR中的一位或數(shù)位置1來屏蔽一個或數(shù)個中斷源的中斷請求。若要開放某一個中斷源的中斷請求，則將IMR中相應(yīng)的位置0。（2）特殊屏蔽方式。在某些場合，執(zhí)行某一個中斷服務(wù)程序時，要求允許另一個優(yōu)先級比它低的中斷請求被響應(yīng)，此時可采用特殊屏蔽方式。它可通過OCW3的D6D5=11來設(shè)定。7.3.4

8259A的工作方式

2．中斷嵌套方式（1）全嵌套方式。這是最常用的一種工作方式，中斷優(yōu)先級別固定，IR0最高，IR7最低。當(dāng)IRi中斷請求響應(yīng)時，相應(yīng)的ISRi位置1，在中斷服務(wù)過程中，禁止同級和優(yōu)先級低于本級的中斷請求。（2）特殊全嵌套方式。與全嵌套方式基本相同，所不同的是在特殊全嵌套方式下，當(dāng)執(zhí)行某一級中斷服務(wù)程序時可響應(yīng)同級的中斷請求，從而實現(xiàn)對同級中斷請求的特殊嵌套（8259A級聯(lián)使用時，某從片的8個中斷源對主片來說可以認為是同級的）。特殊全嵌套方式用于多片級聯(lián)。7.3.4

8259A的工作方式

3．優(yōu)先級控制方式（1）優(yōu)先級自動循環(huán)方式。在這種方式下，優(yōu)先級的順序不是固定不變的，一個設(shè)備得到中斷服務(wù)后，其優(yōu)先級自動降為最低。其初始的優(yōu)先級順序規(guī)定為IR0，IR1，IR2，…，IR7。該方式用于系統(tǒng)中多個中斷源優(yōu)先級相等的場合。（2）優(yōu)先級特殊循環(huán)方式。這種方式與優(yōu)先級自動循環(huán)方式唯一的區(qū)別是，其初始的優(yōu)先級不是固定的IR0為最高，然后開始循環(huán)，而是由程序指定IR0～IR7中任意一個為最高優(yōu)先級，然后再按順序自動循環(huán)，決定優(yōu)先級。7.3.4

8259A的工作方式

4．中斷結(jié)束方式（1）自動中斷結(jié)束方式。在中斷服務(wù)程序中，中斷返回前不需要發(fā)出中斷結(jié)束命令就會自動清除該中斷源所對應(yīng)的ISR位（實際上在CPU發(fā)出第二個信號時，8259即自動清除ISR中的對應(yīng)位）。這種方式用在多個中斷不會嵌套的系統(tǒng)中。（2）非自動中斷結(jié)束方式。在中斷服務(wù)程序返回之前必須發(fā)中斷結(jié)束命令才能使ISR中的當(dāng)前服務(wù)位清除。7.3.5

8259A的級聯(lián)

眾所周知，一片8259A可管理8級中斷源，那么如果要管理多于8個中斷源的中斷，又該如何進行呢？實際上8259A在芯片的設(shè)計過程中已經(jīng)考慮到了這個問題，這就是利用級聯(lián)的方法，將多片8259A連接在一起來管理多于8個中斷源的中斷系統(tǒng)。圖7-6給出了多片8259A組成的級聯(lián)中斷系統(tǒng)圖。7.3.6

8259A的編程

在使用8259A時，除了按規(guī)定的信號接好電路外，還必須用程序選定其工作狀態(tài)，例如，中斷請求的優(yōu)先權(quán)分配、中斷屏蔽、中斷矢量等，每一種狀態(tài)都由一個命令字或一個命令字中的某些位來規(guī)定。8259A的命令字可分為初始化命令字ICW（InitializationCommandWord）和工作命令字OCW（OperationCommandWord）兩種，因此8259A的編程也分為初始化編程和工作編程兩步。在8259A內(nèi)部，有相應(yīng)的一組寄存器分別將這些命令字鎖存以控制其工作。7.3.6

8259A的編程

1）8259A寄存器的讀寫對于8259A的內(nèi)部寄存器，除了在編程時CPU可用輸出指令對它們逐一寫入外，在查詢狀態(tài)時還可用輸入指令將其內(nèi)容讀出。為了尋址各寄存器，除了用地址信號A0譯碼外，還需要用這些命令字的某些位作為訪問某個寄存器的特征，或者按寫入的先后順序來區(qū)分。例如：要對ICW1操作，此時除了將地址線A0置0外還需要將ICW1命令字D4置1，此時表示選中了ICW1命令字，或者說啟動了ICW1的初始化編程。

2）8259A的初始化編程

8259A必須先進行初始化編程，后進行工作編程。初始化編程由寫入ICW1（稱為主初始化命令字）開始，然后寫入ICW2。至于是否寫ICW3和ICW4，取決于ICW1的內(nèi)容。7.3.6

8259A的編程

從圖7-7中可以看出，初始化命令字的寫入順序是：ICW1→ICW2→ICW3→ICW4，這4個命令字必須按照順序?qū)懭?，一般不重?fù)寫。無論何時，當(dāng)CPU向8259A送入一條地址線A0=0、數(shù)據(jù)線D4=1的命令時，該命令被譯碼為初始化命令字ICW1，它啟動8259A的初始化過程，即相當(dāng)于RESET信號的作用。7.3.6

8259A的編程

8259A在進行初始化時將完成如下操作。①清除中斷屏蔽寄存器IMR，即中斷屏蔽寄存器的各位均復(fù)位為0。②設(shè)置IR7為最低優(yōu)先級的完全嵌套方式，固定優(yōu)先權(quán)排序。完全嵌套方式是指當(dāng)一個中斷請求被響應(yīng)后，就會自動屏蔽同級和低級的中斷請求，但能開放高級的中斷請求，即某中斷未服務(wù)完，同級或低級有中斷請求，不會使8259A的INT變?yōu)楦唠娖健＂矍宄厥馄帘畏绞?。在某些?yīng)用場合，可能要求能在軟件的控制下動態(tài)地改變系統(tǒng)的優(yōu)先權(quán)結(jié)構(gòu)，也就是若CPU正處在中斷服務(wù)的過程中，希望能屏蔽一些較低優(yōu)先權(quán)的中斷源的中斷申請，而允許一些優(yōu)先權(quán)更低的中斷源的中斷申請。當(dāng)然在通常情況下，當(dāng)較高優(yōu)先權(quán)的中斷源正處在中斷服務(wù)過程中時，所有中斷優(yōu)先權(quán)較低的中斷源都被屏蔽。④設(shè)置讀IRR方式。7.3.6

8259A的編程

（1）ICW1。

ICW1用于設(shè)置8259A的基本工作方式。剛才提到了當(dāng)?shù)刂肪€A0=0時，若對8259A寫入D4=1則啟動了初始化編程寫入的字節(jié)被當(dāng)成ICW1，D4=1是它的特征位，其余各位作用如下。A0=0表示是偶地址，D4=1是初始化命令字ICW1的標(biāo)志。D0（ICW4）表示初始化過程是否需要寫ICW4。D0=1表示是8086/8088系統(tǒng)，必須寫ICW4，D0=0表示不需要寫ICW4。D1（SNGL）用于表示系統(tǒng)是單片8259A還是多片8259A。D0=1表示單片，D0=0表示級聯(lián)。D3（LJIM）表示中斷請求信號起作用的觸發(fā)方式。D3=1表示電平觸發(fā)，D3=0表示邊沿觸發(fā)。D2（ADI）和D7、D6、D5（A7、A6、A5）用于8080/8085系統(tǒng)中設(shè)置中斷服務(wù)程序入口地址的A7、A6、A5，在8086/8088系統(tǒng)中，此3位無意義。7.3.6

8259A的編程

（2）ICW2（主片地址為21H，從片地址為A1H）。功能：用來設(shè)置中斷信號的類型碼。格式如下：工作于8080/8085系統(tǒng)中時，8位全部有用，表示CALL指令的高8位；工作于8086/8088系統(tǒng)中時，D7～D3表示中斷矢量的高5位，D2～D0不需編程而是由中斷源序號填入。7.3.6

8259A的編程

（3）ICW3（主片口地址為21H，從片口地址為A1H，多片級聯(lián)時使用）。

ICW3是8259A的級聯(lián)命令字，單片8259A工作時，不需要寫入，多片8259A級聯(lián)工作時，需要分別寫入ICW3，主片ICW3的D7～D0對其8條中斷請求線IR7～IR0，若某條IR線上接有從8259A片，則主ICW3的相應(yīng)位寫1，否則寫0。各從片的ICW3僅D2～D0有意義，作為從片標(biāo)識碼，高5位固定為0。這個從片標(biāo)識碼須和本片所接主片IRi線的序號（i）一致。在中斷響應(yīng)時，主片通過CAS2～CAS0送出被允許中斷的從片標(biāo)識碼。各從片用自己的ICW3和CAS0～CAS2的信號比較。二者一致的從片確定為當(dāng)前中斷源，才可發(fā)送自己的中斷矢量。7.3.6

8259A的編程

（4）ICW4。其格式如下。其中高3位無意義。

D4（SFNM）指定了中斷的嵌套方式。D4=0為一般嵌套方式。一般完全嵌套是指當(dāng)一個中斷源請求被響應(yīng)后就會自動屏蔽同級和低級的中斷請求，但能開放高級的中斷請求，即某中斷未服務(wù)完，同級或低級有中斷請求，不會使8259A的INT變?yōu)橛行Ц唠娖健τ趩纹?259A的中斷系統(tǒng)，這種安排是沒有問題的。但對于多片8259A級聯(lián)組成的系統(tǒng)，當(dāng)某個從片中的一個中斷正在服務(wù)時，主片將這個從片的所有中斷屏蔽。這是因為盡管該從片多個中斷源各有優(yōu)先級別，但由于它們都通過同一個中斷申請INT引腳接到主片的同一個IRi上，也就是說在主片上，它們的優(yōu)先級別均相同，所以說即使本片中有比正在服務(wù)的中斷級別更高的中斷源發(fā)出請求，也不能得到響應(yīng)即不能中斷嵌套。7.3.6

8259A的編程

D3（BUF）為數(shù)據(jù)緩沖選擇。D3=1時，8259A的數(shù)據(jù)總線和系統(tǒng)總線之間要加三態(tài)緩沖器。此時8259A的引腳變成輸出線以控制緩沖器的接通。當(dāng)D3=0時，設(shè)定為非緩沖方式，由所接的電平高低確定5259A片是主片還是從片。當(dāng)D3=1且又是級聯(lián)方式時，這時規(guī)定當(dāng)ICW4的D2=1時表示主片，當(dāng)D2=0時表示從片。當(dāng)然D3=0時，D2就無意義了。

D2（M/S）表示本片8259A是主片還是從片，D2=0時表示從片，D2=1時表示主片。

D1（AEOI）說明了中斷的結(jié)束方式。中斷結(jié)束的方式有兩種：一種是正常方式，另一種是自動方式。D1=0是中斷的正常結(jié)束方式，在這種方式下，中斷結(jié)束時向8259A送一個EOI命令字（OCW2），于是中斷服務(wù)寄存器ISR中與中斷源相應(yīng)的位被清除。D1=1是中斷的特殊結(jié)束方式，在中斷響應(yīng)時，8259A送出中斷矢量后自動將ISR復(fù)位，不需要送結(jié)束命令字OCW2。

D0（UPM）指定了系統(tǒng)中所采用的CPU系列。當(dāng)D0=0時系統(tǒng)用8080/8085CPU。當(dāng)D0=1時系統(tǒng)用8086/8088CPU系列。7.3.6

8259A的編程

3）8259A的工作編程

8259A在初始化編程后，應(yīng)再進行工作編程，即寫入工作命令字共有三個OCW1、OCW2和OCW3。它們各有自己的特征位，因此寫入時沒有順序的要求。在中斷服務(wù)程序中，某些命令字可能會多次重復(fù)寫入。（1）OCW1（主片口地址為21H，從片口地址為A1H）。

OCW1又被稱為中斷屏蔽字，用來設(shè)置中斷屏蔽寄存器IMR中各位的值。8259A輸入信號IRi的屏蔽操作與中斷屏蔽寄存器IMR中各位的值一一對應(yīng)。將OCW1中的某個Mi位置1時，IMR的相應(yīng)位也置1，從而屏蔽相應(yīng)的輸入IRi信號。三個工作命令字中僅OCW1占有奇地址（A0=1）。7.3.6

8259A的編程

（2）OCW2（主片口地址為20H，從片口地址為A0H）。寫OCW2的作用：①對8259A發(fā)中斷結(jié)束命令，實際上也就是清ISR中的置位；②改變優(yōu)先權(quán)的排序結(jié)構(gòu)。它和工作命令字OCW3都占有偶地址（A0=0），但其特征位為D4D3=00。因此不會混淆。同樣對它們的寫入也沒有要求是早寫還是晚寫。其中A0=0，D4D3=00為OCW2的標(biāo)志。這些操作命令通常以組合方式出現(xiàn)，而不是按位設(shè)置的，為了說明組合命令的意義，首先介紹有關(guān)位的定義。7.3.6

8259A的編程

D7（R）：優(yōu)先權(quán)控制位。優(yōu)先權(quán)：它是指響應(yīng)中斷過程中中斷請求信號級別的高低。一般情況下，IR0級別最高，IR7級別最低，但在實際應(yīng)用中，中斷源的優(yōu)先權(quán)情況是比較復(fù)雜的，不一定有明顯的等級，而且優(yōu)先權(quán)還有可能改變，所以不能總規(guī)定IR0的優(yōu)先權(quán)最高，而IR7的優(yōu)先權(quán)最低，要根據(jù)情況來改變。在8259A中有兩種控制優(yōu)先權(quán)的方法。

①自動循環(huán)在某些應(yīng)用的情況下，若干中斷源有相等的優(yōu)先權(quán)。因此當(dāng)某個中斷源服務(wù)完成后，它的優(yōu)先權(quán)變?yōu)樽畹汀＠?，在循環(huán)前，若IR4和IR6同時有中斷請求，而當(dāng)時的IR0最高，IR7最低。因此就先服務(wù)IR4的請求，當(dāng)IR4服務(wù)完畢后它的優(yōu)先權(quán)最低，而IR6的優(yōu)先權(quán)就最高了。

②固定優(yōu)先權(quán)固定優(yōu)先權(quán)是指中斷請求信號IR0～IR7的級別是固定的。7.3.6

8259A的編程

D6（SL）位表示特殊旋轉(zhuǎn)。當(dāng)D6=1時，允許由D2～D0（L2～L0）編碼指定對應(yīng)的IRi為最低優(yōu)先權(quán)。那么此時最高優(yōu)先級為IRi-1。當(dāng)D6=0時，L2～L0編碼無效。

D5（EOI）：中斷結(jié)束命令位。D5=1表示中斷結(jié)束（EOI命令）。當(dāng)用8259A來實現(xiàn)中斷管理時，返回指令I(lǐng)RET前必須給8259A送一條EOI命令（即D5=1的OCW2）。8259A收到這條命令后，將中斷服務(wù)寄存器ISR中的相應(yīng)位清除，然后才好為其他中斷源服務(wù)。當(dāng)D6D5=1時，則為特殊的中斷結(jié)束（SEOI命令），它將復(fù)位ISR中由OCW2中的L2～L0指定的位。7.3.6

8259A的編程

（3）OCW3（主片口地址20H，從片口地址A0H）。寫入OCW3的地址和OCW2的相同，都是A0=0，但其特征位是D4D3=01。功用：OCW3常用來配合讀8259A內(nèi)部寄存器的內(nèi)容。格式如下。7.3.6

8259A的編程

D6、D5兩位用來設(shè)定和清除特殊屏蔽。這里首先介紹一下。一般情況下的屏蔽是：當(dāng)交給優(yōu)先權(quán)的中斷源正處在中斷服務(wù)的過程中時，所有優(yōu)先權(quán)較低的中斷申請全都被屏蔽了。特殊屏蔽是指：若CPU正處在中斷服務(wù)過程中，希望能屏蔽一些較低優(yōu)先權(quán)中斷源的中斷，而允許一些優(yōu)先權(quán)更低的中斷源發(fā)出中斷申請。設(shè)置特殊屏蔽為：D6D5=11；清除特殊屏蔽為：D6D5=10。

D1、D0兩位組合表示中斷請求寄存器（IRR）或是讀中斷服務(wù)寄存器（ISR）。當(dāng)OCW3的D1D0=11時，也對同一個地址（A0）作輸入，則讀入的是中斷服務(wù)寄存器（ISR）的內(nèi)容。除了以上兩個寄存器外，任何時候?qū)?259A用奇地址A0=1作輸入，都可以讀出IMR的內(nèi)容。7.3.7

8259A在微機系統(tǒng)中的應(yīng)用【例7.1】8259A在IBMPC/XT中的應(yīng)用。其連接圖如圖7-8所示。7.3.7

8259A在微機系統(tǒng)中的應(yīng)用表7-3IBMPC/AT的中斷源和類型號中斷向量地址指針8259A引腳引腳中斷類型號優(yōu)先級中斷源00020H主片IR008H0（最高）定時器00024H主片IR109H1鍵盤00028H主片IR20AH2從片8259A001C0H從片IR070H3時鐘/日歷鐘001C4H從片IR171H4IRO9（保留）001C8H從片IR272H5IRO10（保留）001CCH從片IR373H6IRO11（保留）001D0H從片IR474H7IRO12（保留）001D4H從片IR575H8協(xié)處理器001D6H從片IR676H9硬盤控制器001D8H從片IR777H10IRQ15（保留）0002CH主片IR30BH11異步通信口(COM2)00030H主片IR40CH12異步通信口(COM1)00034H主片IR50DH13并行打印口2200038H主片IR60EH14軟盤驅(qū)動器0003CH主片IR70FH15（最低）并行打印口117.3.6

8259A的編程

【例7.2】試編程實現(xiàn)主機每次響應(yīng)8259A的IR2中斷請求，顯示字符串“THISISA8259AINTERRUPT!”，中斷10次結(jié)束。流程圖如圖7-9所示。

DATASEGMENTMESSDB'THISISA8259AINTERRUPT!',0AH,0DH,'$'DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVAX,DATA

MOVDS,AX

CLI ;關(guān)中斷

PUSH

DSMOVAX,SEGDISPLAY ;取中斷服務(wù)程序入口段地址

MOVDS,AXMOVDX,OFFSETDISPLAY;取中斷服務(wù)程序入口偏移地址

MOVAX,250AH ;設(shè)置中斷向量

INT21HPOPDSMOVAL,13H ;設(shè)置ICW1，邊沿觸發(fā)，單片8259A，需ICW4OUT20H,ALMOVAL,08H ;設(shè)置ICW2，中斷類型號的高5位為00001OUT21H,ALMOVAL,05H ;設(shè)置ICW4，非AEOI方式，完全嵌套方式

OUT21H,ALINAL,21H ;讀取IMRANDAL,0FBH ;開放IR2OUT21H,ALMOVBL,10 ;初始化中斷次數(shù)

STI ;開中斷

WAIT1:CMPBL,0

NOPJNZWAIT1CLIINAL,21HORAL,04H ;禁止IR2中斷

OUT21H,ALSTIMOVAH,4CH ;返回DOS

INT21HDISPLAYPROCNEAR

LEADX,MESS ;顯示字符串

MOVAH,09HINT21HDECBL ;中斷次數(shù)減1MOVAL,20H ;發(fā)送中斷結(jié)束命令

OUT20H,ALIRETDISPLAYENDPCODEENDSENDSTART思考與練習(xí)7-1什么是中斷？什么是中斷系統(tǒng)？中斷系統(tǒng)的主要功能有哪些？7-2中斷處理過程主要包括哪幾個基本階段？中斷服務(wù)程序中為什么要保護現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場？如何實現(xiàn)？7-3什么是內(nèi)部中斷和外部中斷？如何分類？7-4INTR中斷和NMI中斷有什么區(qū)別？7-5中斷向量表的作用是什么？如何設(shè)置中斷向量表？中斷類型號為15H的中斷向量存放在哪些存儲器單元？微機原理及應(yīng)用

第8章

計數(shù)器/定時器與DMA控制器

一、了解常見接口芯片8253、8237的內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、掌握上述芯片的工作原理三、理解8253等芯片在微機系統(tǒng)中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)：8.1可編程定時器/計數(shù)器8253返回

一、8253的功能與結(jié)構(gòu)二、8253的控制字三、8253工作方式與工作時序四、8253的初始化編程及應(yīng)用【知識點】：

一、8253的功能與結(jié)構(gòu)

（1）每片有三個獨立的16位計數(shù)器通道，稱為通道0～通道2；（2）每個計數(shù)器都可以按照二進制或十進制計數(shù)；（3）每個計數(shù)器的最高計數(shù)速率可達2.6MHZ；（4）每個計數(shù)器具有6種可編程工作方式；（5）所有輸入、輸出都與TTL電平兼容，便于與外界接口電路相連。1.8253主要功能:

8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖:它主要包括以下幾個主要部分：(1)數(shù)據(jù)總線緩沖器

數(shù)據(jù)總線緩沖器是8位雙向三態(tài)緩沖器，主要用于8253與CPU之間進行數(shù)據(jù)傳輸。該數(shù)據(jù)包括8253控制字、計數(shù)器計算初值及計數(shù)器當(dāng)前計數(shù)值三個部分。2.8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(2)讀/寫控制邏輯

讀/寫控制邏輯電路接受輸入到8253的

、

、

A1、A0

信號，經(jīng)過邏輯控制電路的組合產(chǎn)生相應(yīng)操作，具體操作如下圖所示：A1A0執(zhí)行的操作01000對計數(shù)器0設(shè)置初值01001對計數(shù)器1設(shè)置初值01010對計數(shù)器2設(shè)置初值01011寫控制字00100讀計數(shù)器0當(dāng)前計數(shù)值00101讀計數(shù)器1當(dāng)前計數(shù)值00110讀計數(shù)器2當(dāng)前計數(shù)值00111無操作（3態(tài)）1××××禁止（3態(tài)）011××無操作（3態(tài)）2.8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(3)控制寄存器

接收CPU對8253的初始化控制字。對控制字寄存器只能寫入不能讀出。(4)三個計數(shù)器

每個計數(shù)器內(nèi)部都包含一個16位的計數(shù)初值寄存器、一個16位的減法計數(shù)寄存器和一個16位的當(dāng)前計數(shù)輸出寄存器。當(dāng)前計數(shù)輸出寄存器跟隨減法計數(shù)寄存器內(nèi)容變化，當(dāng)有一個鎖存器命令出現(xiàn)后，當(dāng)前計數(shù)輸出寄存器鎖定當(dāng)前計數(shù)，直到被CPU讀走之后，又隨減法計數(shù)寄存器的變化而變化。

8253芯片是具有24個引腳的雙列直插式集成電路芯片，其引腳分布如圖所示：

每個引腳的功能定義如下：(1)D7~D0：雙向、三態(tài)數(shù)據(jù)線引腳;3.8253的引腳3.8253的引腳

(2)

：輸入引腳,讀信號，低電平有效，有效時表示正在讀取某個計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值。

(3)：輸入引腳,讀信號，低電平有效，有效時表示正對某個計數(shù)器寫入計數(shù)初值或?qū)懭肟刂谱帧?4)：輸入引腳，片選信號，低電平有效，CPU通過該信號有效選中8253，對其進行讀寫操作。(5)A1、A0：輸入引腳，8253端口選擇線，可對三個計數(shù)器和控制寄存器尋址。

GATE：門控信號，用于控制計數(shù)的進行。多數(shù)情況下，GATE=1時，允許計數(shù)，GATE=0時，中止計數(shù)。用一句話來說，GATE信號的作用是用來禁止、允許或開始計數(shù)過程。

CLK：時鐘信號。作用是：在8253進行定時或計數(shù)工作時，每輸入一個時鐘信號，便使定時計數(shù)值減1。

OUT：OUT是8253向外輸出的信號。它的作用是：計數(shù)器工作時，當(dāng)定時/計數(shù)值減為0時，即在OUT線上輸出一個OUT信號，用以指示定時或計數(shù)已到。

二、

8253的控制字8253是一個可編程的芯片，有一個8位的控制字寄存器，在初始化編程時，由CPU向8253的控制字寄存器寫入一個控制字，用來選擇計數(shù)器，設(shè)置工作方式、計算方法以及CPU訪問計算器的讀/寫方法等。8253控制字的格式如圖所示。

其中：D7、D6用于選擇定時器；D5、D4用于確定時間常數(shù)的讀/寫格式；D3、D2、D1用來設(shè)定計數(shù)器的工作方式；D0用來設(shè)定計數(shù)方式.1.8253控制字格式:2.8253初始化編程原則

8253是一可編程的芯片，在使用之前必須對它進行編程。

初始化編程的步驟為：(1)寫入每一通道控制字，規(guī)定各通道的工作方式；(2)寫入每一通道的計數(shù)值，分三種情況：

Ⅰ:只寫低8位，則高8位自動置0；――對應(yīng)8位計數(shù)

Ⅱ:只寫高8位，則低8位自動置0；――對應(yīng)16位計數(shù)

Ⅲ:規(guī)定為16位計數(shù)，先寫低8位，后寫高8位。――對應(yīng)16位計數(shù)D0：用于確定計數(shù)數(shù)制，0，二進制；1，BCD例題賞析

【例題8.1】：設(shè)8253的端口地址為：04H～07H，要使計數(shù)器1工作在方式0，僅用8位二進制計數(shù)，計數(shù)值為128，進行初始化編程。

控制字：0101

0000――二進制50H

初始化編程：MOVAL，50H；0101

0000BOUT07H，ALMOVAL，80HOUT05H，AL例題賞析

【例題8.2】：

設(shè)8253的端口地址為：F8H～FBH，若用通道0工作在方式1，按二――十進制計數(shù)，計數(shù)值為5080H，進行初始化編程?？刂谱郑?011

0011――二進制33H初始化編程：MOVAL，33H；0011

0011BOUT0FBH，ALMOVAL，80HOUT0F8H，AL；先送低八位MOVAL，50HOUT0F8H，AL；再送高八位例題賞析【例題8.3】:

設(shè)8253的端口地址為：04H～07H，若用通道2工作在方式2，按二進制計數(shù)，計數(shù)值為02F0H，進行初始化編程?？刂谱郑撼跏蓟幊蹋篗OVAL，0B4H；1011

0100BOUT07H，ALMOVAL，0F0HOUT06H，AL；先送低八位MOVAL，02HOUT06H，AL；再送高八位1011

0100――二進制0B4H三、8253工作方式與工作時序8253共有6種工作方式，對它們的操作遵守以下三條基本原則。(1)當(dāng)控制字寫入8253時，所有的控制邏輯電路立即復(fù)位，輸出端OUT進入初始狀態(tài)。(2)當(dāng)初始值寫入計數(shù)器后，要經(jīng)過一個時鐘周期，減法計數(shù)器才開始工作，時鐘脈沖的下降沿使計數(shù)器進行減法操作。計數(shù)器的最大初始值是0，用二進制計數(shù)時0相當(dāng)于216

，用十進制計數(shù)時0相當(dāng)于104。(3)通常，在時鐘脈沖CLK的上升沿采樣門控信號GATE。門控信號的觸發(fā)方式有上升沿觸發(fā)和電平觸發(fā)兩種。

①門控信號為電平觸發(fā)的有：方式0、方式4。②門控信號為上升沿觸發(fā)的有：方式1、方式5。③門控信號可為電平觸發(fā)也可為上升沿觸發(fā)的有：方式2、方式3溫馨提示：采用這種工作方式，8253可完成計數(shù)功能，且計數(shù)器只計一遍。當(dāng)控制字寫入控制字寄存器后，輸出端OUT為低電平，當(dāng)計數(shù)初值寫入后，在下一個CLK脈沖的下降沿將計數(shù)初值寄存器內(nèi)容裝入減法計數(shù)寄存器，然后減法計數(shù)器開始減1計算。在計數(shù)過程中，OUT保持為低電平，當(dāng)計數(shù)到0后，OUT變高電平，可作為中斷請求信號，并保持到重新寫入新的控制字或新的計數(shù)值為止。1.方式0(計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷)三、8253工作方式與工作時序1.方式0(計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷)

當(dāng)GATE＝0時，暫停計數(shù)，減法計數(shù)寄存器值保持不變；當(dāng)GATE＝1時，繼續(xù)計數(shù)。

分成兩種情況：若是8位計數(shù)，則寫入新值后的下一個脈沖按新值計數(shù)；若是16位計數(shù)，則在寫入第一個字節(jié)后，停止計數(shù)，寫入第二個字節(jié)后的下一個脈沖按新值計數(shù)。方式0下波形如圖所示：①在計數(shù)過程中，可由GATE信號控制暫停：②在計數(shù)過程中可以改變計數(shù)值，且這種改變是立即有效的：例題賞析

【例題8.4】：

端口地址為：04H～07H，1＃計數(shù)器，方式0，8位計數(shù)，二進制初值為：80H，進行初始化編程。MOVAL，50H；0101

0000BOUT07H，ALMOVAL，80HOUT05H，AL

在這種方式下，在CPU向8253寫入控制字后OUT變高，并保持，寫入計數(shù)值后并不立即計數(shù)，只有當(dāng)外界GATE信號啟動后（一個正脈沖）的下一個脈沖才開始計數(shù)，OUT變低，計數(shù)到0后，OUT才變高，此時再來一個GATE正脈沖，計數(shù)器又開始重新計數(shù)，輸出OUT再次變低，…，因此輸出為一單拍負脈沖。方式1的波形見圖所示：2.方式1(可編程的硬件觸發(fā)單拍脈沖）2.方式1(可編程的硬件觸發(fā)單拍脈沖）

從波形圖中不難看出，工作方式1有如下特點：①輸出OUT為寬度為計數(shù)初值的單脈沖；②輸出受門控信號GATE的控制，分三種情況：計數(shù)到0后，再來GATE脈沖，則重新開始計數(shù)OUT變低；在計數(shù)過程中來GATE脈沖，則從下一CLK脈沖開始重新計數(shù)，OUT保持為低；改變計數(shù)值后，只有當(dāng)GATE脈沖啟動后，才按新值計數(shù)，否則原計數(shù)過程不受影響，仍繼續(xù)進行，即新值的改變是從下一個GATE開始的。③計數(shù)值是多次有效的，每來一個GATE脈沖，就自動裝入計數(shù)值開始從頭計數(shù)，因此在初始化時，計數(shù)值寫入一次即可。例題賞析

若要使計數(shù)器0工作在方式1，按BCD計數(shù)，計數(shù)值為3000。則初始化程序段為：MOVAL，23H；設(shè)方式控制字OUT07H，AL；輸至控制字寄存器MOVAL，30H；設(shè)計數(shù)值OUT04H，AL；輸至計數(shù)器0的高8位【例題8.5】：3.方式2(速率發(fā)生器，分頻器)

在這種方式下，CPU輸出控制字后，輸出OUT就變高，寫入計數(shù)值后的下一個CLK脈沖開始計數(shù)，計數(shù)到1后，輸出OUT變低，經(jīng)過一個CLK以后，OUT恢復(fù)為高，計數(shù)器重新開始計數(shù)，…，因此在這種方式下，只需寫入一次計數(shù)值，就能連續(xù)工作，輸出連續(xù)相同間隔的負脈沖（前提：GATE保持為高），即周期性地輸出，設(shè)LSB＝N，則每隔N個CLK輸出一個負脈沖（周期為N）。方式2的波形見圖所示：3.方式2(速率發(fā)生器，分頻器)

①通道可以連續(xù)工作；②GATE可以控制計數(shù)過程，當(dāng)GATE為低時暫停計數(shù)，恢復(fù)為高后重新從初值；（注意：該方式與方式0不同，方式0是繼續(xù)計數(shù)）③重新設(shè)置新的計數(shù)值即在計數(shù)過程中改變計數(shù)值，則新的計數(shù)值是下次有效的，同方式1。從波形圖中不難看出，工作方式2有如下特點：

4.方式3(方波速率發(fā)生器)

這種方式下的輸出與方式2都是周期性的，不同的是周期不同，CPU寫入控制字后，輸出OUT變高，寫入計數(shù)值后開始計數(shù)，不同的是減2計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到一半計數(shù)值時，輸出變低，重新裝入計數(shù)值進行減2計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到0時，輸出變高，裝入計數(shù)值進行減2計數(shù)，循環(huán)不止。4.方式3(方波速率發(fā)生器)的工作方式

計數(shù)值為偶數(shù)：計數(shù)值為奇數(shù)：4.方式3(方波速率發(fā)生器)①通道可以連續(xù)工作；

②關(guān)于計數(shù)值的奇偶，若為偶數(shù)，則輸出標(biāo)準(zhǔn)方波，高低電平各為N/2個；若為奇數(shù)，則在裝入計數(shù)值后的下一個CLK使其裝入，然后減1計數(shù)，（N＋1）/2，OUT改變狀態(tài)，再減至0，OUT又改變狀態(tài)，重新裝入計數(shù)值循環(huán)此過程，因此，在這種情況下，輸出有（N＋1）/2個CLK個高電平，（N－1）/2個CLK個低電平；

③GATE信號能使計數(shù)過程重新開始，當(dāng)GATE＝0時，停止計數(shù)，當(dāng)GATE變高后，計數(shù)器重新裝入初值開始計數(shù)，尤其是當(dāng)GATE＝0時，若OUT此時為低，則立即變高，其它動作同上；

④在計數(shù)期間改變計數(shù)值不影響現(xiàn)行的計數(shù)過程，一般情況下，新的計數(shù)值是在現(xiàn)行半周結(jié)束后才裝入計數(shù)器。但若中間遇到有GATE脈沖，則在此脈沖后即裝入新值開始計數(shù)。從波形圖中不難看出，工作方式3有如下特點：5.方式4(軟件觸發(fā)的選通信號發(fā)生器)

在這種方式下，也是當(dāng)CPU寫入控制字后，OUT立即變高，寫入計數(shù)值開始計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到0后，OUT變低，經(jīng)過一個CLK脈沖后，OUT變高，這種計數(shù)是一次性的（與方式0有相似之處），只有當(dāng)寫入新的計數(shù)值后才開始下一次計數(shù)。方式4工作波形:5.方式4(軟件觸發(fā)的選通信號發(fā)生器)

從波形圖中不難看出，工作方式4有如下特點：

①當(dāng)計數(shù)值為N時，則間隔N＋1個CLK脈沖輸出一個負脈沖（計數(shù)一次有效）；

②GATE＝0時，禁止計數(shù)，GATE＝1時，恢復(fù)繼續(xù)計數(shù)；③在計數(shù)過程中重新裝入新的計數(shù)值，則該值是立即有效的（若為16位計數(shù)值，則裝入第一個字節(jié)時停止計數(shù)，裝入第二個字節(jié)后開始按新值計數(shù)）。6.方式5(硬件觸發(fā)的選通信號發(fā)生器)

在這種方式下，當(dāng)控制字寫入后，OUT立刻變高，寫入計數(shù)值后并不立即開始計數(shù)，而是由GATE的上升沿觸發(fā)啟動計數(shù)的，當(dāng)計數(shù)到0時，輸出變低，經(jīng)過一個CLK之后，輸出恢復(fù)為高，計數(shù)停止，若再有GATE脈沖來，則重新裝入計數(shù)值開始計數(shù)，上述過程重復(fù)。方式5的波形見圖所示。與方式1有相似之處。6.方式5(硬件觸發(fā)的選通信號發(fā)生器)

①

在這種方式下，若設(shè)置的計數(shù)值是N，則在GATE脈沖后，經(jīng)過（N＋1）個CLK才一個負脈沖；②若在計數(shù)過程中又來一個GATE脈沖，則重新裝入初值開始計數(shù)，輸出不變，即計數(shù)值多次有效；③若在計數(shù)過程中修改計數(shù)值，則該計數(shù)值在下一個GATE脈沖后裝入開始按此值計數(shù)。從波形圖中不難看出，工作方式5有如下特點：四、

8253的初始化編程及應(yīng)用以便選擇計數(shù)器和規(guī)定計數(shù)器的工作方式，任一計數(shù)通道的控制字都要從8253的控制端口寫入。某個計數(shù)器寫入控制字后，任何時候都可以按控制字中的RW1、RW2規(guī)定寫入計數(shù)初值。寫入計數(shù)初值時，還必須注意：如果在方式控制字中的BCD位為1，則寫入的計數(shù)初值應(yīng)為十六進制數(shù)。在計數(shù)過程中，若要讀取當(dāng)前的計數(shù)值，則需要采用以下方法。先寫入一個方式控制字，該方式控制字SC1、SC2指明要讀取的計數(shù)通道，RW1、RW2設(shè)為00；然后再按照初始化該計數(shù)器時的讀/寫方法讀取計數(shù)值。1.寫入控制字2.寫入計數(shù)初值3.讀計數(shù)值8253是一個可編程的芯片，有一個8位的控制字寄存器，在初始化編程時，由CPU向8253的控制字寄存器寫入一個控制字，用來選擇計數(shù)器，設(shè)置工作方式、計算方法以及CPU訪問計算器的讀/寫方法等。8253控制字的格式如圖所示。

其中：D7、D6用于選擇定時器；D5、D4用于確定時間常數(shù)的讀/寫格式；D3、D2、D1用來設(shè)定計數(shù)器的工作方式；D0用來設(shè)定計數(shù)方式.1.8253控制字格式:四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

輸入數(shù)字鍵1~8發(fā)出不同頻率的聲音，模擬電子琴的功能。調(diào)整程序中分頻系數(shù)和延時時間參數(shù)，可以獲得不同的聲音效果。

PC系統(tǒng)分配給主板上的8253的I/O端口地址是40H~43H，圖8-10描繪了這一部分接口電路的原理框圖。系統(tǒng)輸入時鐘頻率為1193.18kHz，它的3個計數(shù)器分別用于：①地址為40H的計數(shù)通道0用于產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘的基本定時中斷，輸出方波序列的頻率為18.2Hz；【例題8.6】:四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

PC揚聲器電路框圖:四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

②地址為41H的計數(shù)通道1用于產(chǎn)生DRAM存儲器系統(tǒng)刷新信號，輸出負脈沖序列的頻率為68.2878kHz；③地址為42H的計數(shù)通道2用于為機內(nèi)揚聲器提供發(fā)聲音調(diào)，輸出方波序列的頻率約為100Hz。

任何一臺PC都內(nèi)含一只小型揚聲器，用于發(fā)出各種信號音或報警聲。邏輯與門電路用于控制揚聲器聲音的通斷，編程這一邏輯門就可以調(diào)整揚聲器通斷時間產(chǎn)生不同的聲音效果。邏輯與門由8255A端口B的PB0和PB1兩位來控制，“1”接通、“0”關(guān)閉，該端口的地址為61H。由于端口B余下的6位還用作系統(tǒng)其他的控制，因此在編程中應(yīng)注意保護這6位的狀態(tài)不受任何影響。四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

DATASEGMENTMESSAGEDB'Use1...8toplaythemusic!','$'FREQUDW262,294,330,347,392,440,494,524;

不同頻率對應(yīng)的分頻系數(shù)DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXLEADX,MESSAGE

【例題8.6】:四、

8253的初始化編程及應(yīng)用MOVAH,09HINT21H;顯示MESSAGE緩沖器中的字符串

MOVAL,10110110B;選擇工作方式3，使用計數(shù)器2OUT43H,AL;通過AL將控制字寫入43H端口

NEXT:MOVAH,7INT21H;鍵盤輸入無回顯

CMPAL,'1'

JBEXITCMPAL,'8'JAEXIT;輸入字符非1~8的數(shù)字鍵則退出程序續(xù)：

四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

SUBAL,30H;數(shù)字1~8的ASCII減去30HMOVAH,0MOVBX,AXSUBBX,1SHLBX,1;計算分頻系數(shù)的偏移地址

MOVCX,FREQU[BX];取出頻率值MOVAX,34DCH

MOVDX,12H;DX:AX=1234DCH=1193180Hz時鐘

四、

8253的初始化編程及應(yīng)用

DIVCX;(DXAX)/CX的商→AXMOVBX,AXOUT42H,AL;商的低8位送入計數(shù)通道2MOVAL,AHOUT42H,AL;商的高8位送入計數(shù)通道2

INAL,61H;讀取8255的狀態(tài)，以控制PB0和PB1ORAL,03H;把PB0和PB1置1

OUT61H,AL;使揚聲器發(fā)聲四、

8253的初始化編程及應(yīng)用MOVCX,0FFFFHDELAY:MOVDX,1000H;延時時間參數(shù)DEC_DX:DECDXJ