【微机原理及接口技术】中断控制器8259A

【微机原理及接口技术】中断控制器8259A

文章目录

  • 【微机原理及接口技术】中断控制器8259A
  • 前言
  • 一、介绍
  • 二、8259A的内部结构和引脚
  • 三、8259A的中断工作过程
  • 四、8259A的工作方式
  • 五、8259A的编程
  • 六、外部中断服务程序
  • 总结

前言

本篇文章将就8259芯片展开介绍，8259A的内部结构和引脚，8259A的中断工作过程，8259A的工作方式，8259A的编程以及外部中断服务程序。

一、介绍

Intel 8259A是可编程中断控制器
可用于管理Intel 8080/8085、8086/8088、80286/80386的可屏蔽中断

  • 8259A的主要功能
    具有8级优先权控制，通过级联可扩展至64级
    每一级均可通过编程实现屏蔽或开放
    能向CPU提供相应的中断类型号
    可通过编程选择不同的工作方式

二、8259A的内部结构和引脚

在这里插入图片描述

  • 1. 中断控制
    中断请求寄存器IRR
    保存8条外设中断请求信号IR0～IR7的请求状态
    Di=1：IRi引脚有中断请求
    Di=0：IRi引脚无中断请求
    中断服务寄存器ISR
    保存正在被8259A服务着的中断状态
    Di=1：IRi中断正在服务中
    Di=0：IRi中断没有被服务
    中断屏蔽寄存器IMR
    保存对中断请求信号IRi的屏蔽状态
    Di=1：IRi中断被屏蔽（禁止）
    Di=0：IRi中断被开放（允许）
  • 2. 读写控制
    在这里插入图片描述
  • 3. 中断级连
    一个系统中，8259A可以级连，有一个主8259A，若干个（最多8个）从8259A
    级连时，主8259A的三条级连线CAS0～CAS2作为输出线，连至每个从8259A的CAS0～CAS2
    每个从8259A的中断请求信号INT，连至主8259A的一个中断请求输入端IRi
    主8259A的INT线连至CPU的中断请求输入端INTR
    CPU的中断响应输出端INTA连至主8259A和从8259A的INTA*端*
    SP*/EN在非缓冲方式下，规定该8259A是**主片（SP＝1）还是从片（SP*＝0）**
    在这里插入图片描述

三、8259A的中断工作过程

  • 中断响应周期
    第一个响应周期
    ——数据线浮空。通知发中断请求的设备，CPU准备响应中断，应该准备好中断类型号。
    第二个响应周期
    ——被响应的外设将一个字节的中断类型号送数据线，CPU读取类型号。

四、8259A的工作方式

在这里插入图片描述

  • 1. 设置优先权方式
    普通全嵌套方式
    8259A的中断优先权顺序固定不变，从高到低依次为IR0、IR1、IR2、……IR7
    中断请求后，8259A对当前请求中断中优先权最高的中断IRi予以响应，将其向量号送上数据总线，对应ISR的Di位置位，直到中断结束（ISR的Di位复位）
    在ISR的Di位置位期间，禁止再发生同级和低级优先权的中断，但允许高级优先权中断的嵌套
    特殊全嵌套方式
    ——允许响应同级中断请求
    优先权自动循环方式
    ——响应后，优先权最低；开始优先权IR0最高，IR7最低
    优先权特殊循环方式
    ——响应后，优先权最低；开始最低优先权由用户指定

  • 2. 结束中断处理方式
    什么是8259A的中断结束？
    8259A利用中断服务寄存器ISR判断：
    某位为1，表示正在进行中断服务；
    该位为0，就是该中断结束服务。
    自动中断结束方式
    普通中断结束方式
    配合普通全嵌套方式使用
    当CPU用输出指令往8259A发出普通中断结束EOI命令时，8259A就会把所有正在服务的中断中优先权最高的ISR位复位
    特殊中断结束方式
    ——需指定结束的引脚

  • 3. 屏蔽中断源方式
    普通屏蔽方式
    将IMR的Di位置1，则对应的中断IRi被屏蔽，该中断请求不能从8259A送到CPU
    如果IMR的Di位置0，则允许IRi中断产生
    特殊屏蔽方式
    ——执行较高级中断服务时，开放较低级的中断请求

  • 4. 中断触发方式
    边沿触发方式
    将中断请求输入端出现的上升沿作为中断请求信号的触发方式
    电平触发方式
    在这里插入图片描述

  • 5. 数据线连接方式
    缓冲方式
    8259A的数据线需加缓冲器予以驱动
    SP*/EN引脚作为输出端。
    作为**输出的EN    使用时，作为数据总线缓冲器的使能信号**。
    非缓冲方式

五、8259A的编程

  • 初始化编程
    8259A开始工作前，必须进行初始化编程
    给8259A写入初始化命令字ICW

  • 中断操作编程 在8259A工作期间
    可以写入操作命令字OCW将选定的操作传送给8259A，使之按新的要求工作
    还可以读取8259A的信息，以便了解他的工作状态

  • 1. 初始化命令字ICW
    初始化命令字ICW最多有4个
    8259A在开始工作前必须写入
    必须按照ICW1～ICW4顺序写入
    ICW1和ICW2是必须写的
    ICW3和ICW4由工作方式决定

ICW1
在这里插入图片描述

ICW2(设置中断向量号)
在这里插入图片描述

ICW3(级连命令字)
在这里插入图片描述

ICW4
在这里插入图片描述
8259A的初始化流程
在这里插入图片描述

例： 试按照如下要求对8259A设置初始化命令字：系统中仅用一片8259A，中断请求信号采用边沿触发方式；中断类型号为08H～0FH；用全嵌套、缓冲、非自动中断结束方式。8259A的端口地址为20H和21H
该片8259A的初始化程序段如下：
MOV AL, 00010011B ;设置ICW1,边沿触发,单片8259A,需ICW4
OUT 20H, AL
MOV AL, 00001000B ;设置ICW2,中断类型号的高5位为00001
OUT 21H, AL
MOV AL, 00001101B ;设置ICW4, 全嵌套,缓冲,非自动中断结束
OUT 21H, AL

  • 2. 操作命令字OCW
    8259A工作期间，可以随时接受操作命令字OCW
    OCW共有3个：OCW1～OCW3
    写入时没有顺序要求，需要哪个OCW就写入哪个OCW

OCW1(屏蔽操作命令字)
在这里插入图片描述
OCW2(中断方式命令字)
在这里插入图片描述
OCW3(状态操作命令字)
在这里插入图片描述
小结：8259A的七个寻址
在这里插入图片描述

  • 3. 读取状态字
    CPU可读出IRR、ISR、IMR和查询字
    读IRR、ISR和查询字
    A0为低电平，在读之前需先设定要读的寄存器。
    由OCW3中RR和RIS位设定读取IRR或ISR
    由OCW3中P位设定读取查询字
    读IMR
    A0为高电平时，直接读取

查询字反映了当前有无中断请求，以及中断请求中优先级最高的是哪一个

查询字
在这里插入图片描述

小结：8259A的四个读操作

读查询字(中断请求状态字)：
先写入OCW3 (P=1)
用偶地址端口读(如:IN AL,20H)
读IRR：
先写入OCW3(RR=1,RIS=0)
用偶地址端口读(如: IN AL,20H)
读ISR:
先写入OCW3(RR=1,RIS=1)
用偶地址端口读(如: IN AL,20H)
读IMR:
随时可用奇地址端口读(如: IN AL,21H)

六、外部中断服务程序

编写主程序，需注意：
修改中断向量
控制CPU的中断允许标志
设置8259A的中断屏蔽寄存器
编写外部可屏蔽中断服务程序，需注意：发送中断结束命令。

8259A的IR0中断请求来自定时器8253，IR0的中断向量号为08H
8259A的偶地址端口为20H,奇地址端口为21H
程序功能：每次中断要显示字符串“A 8259A Interrupt !”，中断10次结束
用内存单元在主程序与外部中断服务程序之间传递参数：中断次数
显示信息也安排在共同的数据段中

；数据段
intmsg	db ‘A 8259A Interrupt !’
		db 0dh,0ah,0
counter	db 0
；保存中断向量
		mov ax,3508h
		int 21h
		push bx	;保存偏移地址
		push es	;保存段基址
；设置中断向量
		cli
		push ds
		mov dx,offset new08h
		mov ax,seg new08h
		mov ds,ax
		mov ax,2508h
		int 21h
		pop ds
；初始化8259A
		MOV AL, 00010011B ;设置ICW1,边沿触发,单片8259A,需ICW4                          
		OUT 20H, AL
		MOV AL, 00001000B ;设置ICW2,中断类型号的高5位为00001
		OUT 21H, AL
		MOV AL, 00001101B ;设置ICW4, 全嵌套,缓冲,非自动中断结束
		OUT 21H, AL 
；设置中断寄存器
		in al,21h            ;读取IMR
		push ax             ;不破坏原屏蔽状态
		and al,0feh       ;允许IR0
		out 21h,al
		mov counter,0   ;设置中断次数初值
		sti		;开中断
；循环等待中断
start1:	cmp counter,10
		jb start1	;JB小于，中断10次退出
		；中断就在主程序循环当中
；主程序结束
		cli
		pop ax               ;恢复原屏蔽状态
		out 21h,al
		pop dx               ;恢复原08H号中断向量
		pop ds
		mov ax,2508h
		int 21h
		sti
		mov ah,4ch    ;返回操作系统
		int 21h
；进入中断服务程序
new08h	proc
		sti	;开中断
		push ax	;保护现场
		push bx
		push ds
		mov ax，seg counter
		mov ds,ax	;设置数据段DS
；中断处理
		inc counter
		mov si,offset intmsg	;显示信息
		call dpstri
		mov al,20h ;发送中断结束命令EOI
		out 20h,al
		pop ds	;恢复现场
		pop bx
		pop ax
		iret	;中断返回
new08h	endp
；显示字符串
dpstri	proc	;显示字符串子程序
		push ax
		push bx
dps1:	mov al, [si]
		cmp al,0
		jz dps2
		mov bx,0      ;显示字符
		mov ah,0eh
		int 10h  ;P381
        inc si
		jmp dps1
dps2:	pop bx
		pop ax
		ret
dpstri	endp

总结

到这里这篇文章的内容就结束了，谢谢大家的观看，如果有好的建议可以留言喔，谢谢大家啦

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