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中断系统与中断控制器

中断系统与中断控制器. 中断系统功能与组成 中断系统应具有的功能 多中断源请求，软件可禁止与允许每个请求。 中断优先级判别功能，响应优先级别最高的请求。 中断嵌套功能，高级别中断可中断较低级别的中断。 响应中断后，能自动转向中断处理程序，处理结束后自动返回主程序。. 中断系统与中断控制器（续）. 中断系统功能与组成（续） 中断系统的组成 微处理器应有处理中断请求的机制与相关硬件电路：接收请求，响应请求，保护现场，转向中断服务程序，处理完返回。 外围应有一个与处理器匹配的中断控制器：管理多个中断源，优先级裁决，中断源屏蔽等功能。

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中断系统与中断控制器

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  1. 中断系统与中断控制器 • 中断系统功能与组成 • 中断系统应具有的功能 • 多中断源请求，软件可禁止与允许每个请求。 • 中断优先级判别功能，响应优先级别最高的请求。 • 中断嵌套功能，高级别中断可中断较低级别的中断。 • 响应中断后，能自动转向中断处理程序，处理结束后自动返回主程序。

  2. 中断系统与中断控制器（续） • 中断系统功能与组成（续） • 中断系统的组成 • 微处理器应有处理中断请求的机制与相关硬件电路：接收请求，响应请求，保护现场，转向中断服务程序，处理完返回。 • 外围应有一个与处理器匹配的中断控制器：管理多个中断源，优先级裁决，中断源屏蔽等功能。 • 依处理器的结构编写中断处理程序，安排相关的系统初始化。

  3. 中断系统与中断控制器（续） • 中断控制器：Intel 8259A可编程中断控制器 • 8259A的内部结构框图说明： • 中断请求寄存器（IRR）：8位寄存器，可寄存储 8 个请求输入（IR0~IR7）的状态。 • 优先权裁决器：对请求源与正在被服务的中断级进行比较，裁决出优先级最高者。 • 中断在服务寄存器（ISR）：8位，与IRR对应，记录正被处理的请求。IRn被响应，ISRn被置1；IRn处理结束， ISRn置0。

  4. 中断系统与中断控制器（续） • 8259A的内部结构框图说明（续） • 中断屏蔽寄存器（IMR）：8位，某位置1对应IRR位的请求被屏蔽。 • 控制逻辑：寄存8259A的命令字，多种工作方式的控制，向处理器发INT，接收INTA#。 • 级联缓冲与比较器：多片8259A级联时，对从片的标识码进行寄存与比较。

  5. INTA# INT 控制逻辑 总线 缓冲器 D7~D0 IR0 中断在 服务寄 存器ISR 优先 权裁 决器 中断请 求寄存 器IRR IR1 ： RD# 读 / 写 逻辑 ： WR# IR6 A0 IR7 CS# CAS0 级连缓冲器 / 比较器 CAS1 中断屏蔽寄存器IMR CAS2 SP# / EN# 8259A 内部结构框图

  6. 中断系统与中断控制器（续） • 中断控制器： • 8259A的主要引脚信号说明 • D7~D0：数据总线,双向,与系统数据线连接。 • CS#:片选信号,确定芯片在系统I/O空间位置。 • A0: 地址线,8259A占相邻的2个I/O地址,与CS#信号配合,A0=0选偶端口,A0=1选奇端口。 • CAS2~CAS0:级联线，双向。在主从级联结构中，主片输出，从片输入。主片发从片标识码，从片比较，符合时输出中断类型码。

  7. 中断系统与中断控制器（续） • 中断控制器： • 8259A的主要引脚信号说明 • SP#/EN#：双向信号。输入时为SP#，硬接线确定主从；输出时为EN#，作为DB缓冲允许。 • INT：中断请求，输出，与相连。 • INTA#：中断响应，输入，与8086INTA#相连。

  8. 中断控制器： • 8259A的级连 IR0 IR1 IR2 : : IR7 INTA# INT 8259A 最 多 64 条 中 断 请 求 线 CAS0 CAS1 CAS2 SP#/EN# CAS0 CAS1 CAS2 SLAVE0 ； 8086 INTA# INT IR0 IR1 IR2 : : IR7 SLAVE1 SLAVE2 8259A ： +5 IR0 IR1 IR2 : : IR7 INTA# INT SP#/EN# MASTER 8259A CAS0 CAS1 CAS2 SP#/EN# SLAVE7

  9. 中断系统与中断控制器（续） • 中断控制器（续） • 8259A的工作方式（续） • 优先级方式选择 • 全嵌套方式：固定优先级,IR0最高,IR7最低。 • 特殊全嵌套:与a)基本相同,响应同级中断请求 • 优先级自动循环：某级被响应后，降为最低。如IR4被响应后，优先级顺序变为：IR5,IR6,IR7,IR0,IR1,IR2,IR3,IR4。 • 优先级特殊循环方式：编程指定最低优先级，其它同C)。

  10. 中断系统与中断控制器（续） • 中断控制器（续） • 8259A的工作方式（续） • 屏蔽中断方式选择 • 普通屏蔽方式选择：对应IMR为1位的中断请求将被屏蔽。 • 特殊屏蔽方式: 执行中断程序时,动态改变优先级结构,屏蔽本级,允许较低级请求被服务。

  11. 中断系统与中断控制器（续） • 中断控制器（续） • 8259A的工作方式（续） • 中断结束方式：ISRn被清0，中断结束。 • 自动结束方式：8259A收到INTA#后自动把ISRn位清0。 • 一般结束方式：8086发命令清除ISR中级最高的位，结束中断。 • 特殊结束方式：将ISR中指定位清0。

  12. 中断系统与中断控制器（续） • 中断控制器（续） • 8259A的命令字 (Command word, CW)： 8259A工作方式设定及运行中的控制，均由8086 发来的命令字(1字节代码)决定。命令字分初始 化命令字和操作命令字两种，系统向8259A两个 端口之一写入。8259A根据接收命令字的端号， 特征位及顺序决定命令字的属性。 • 初始化命令字(Initialization Command Word,ICW)有ICW1~ICW4四个初始化命令字,有接收顺序要求。

  13. 8259A初始化流程 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ICW1 0 A7 A6 A5 LTIM ADI SNGL IC4 1 (chip control) 8085 用于8085 ICW2 1 A15/T7 A14/T6 A13/T5 A12/T4 A13/T3 A10 A9 A8 (type) 用于8085 Y SNGL=1 ? N ICW3 1 S7 S6 S5 S4 S3 S2/ID2 S1/ID1 S0/ID0 (slave control) N IC4=1 ? ICW4 1 0 0 0 SFNM BUF M/S AEOI u PM (mode control) 可中断

  14. 中断系统与中断控制器（续） • 中断控制器（续） • 8259A的命令字 (Command word, CW)（续） • 初始化命令字(Initialization Command Word,ICW) • ICW1：硬件设置 LTIM=1中断请求电平触发, LTIM=0中断请求边沿触发。 SNGL=1单片8259A系统，SNGL=0多片8259A系统。 • ICW2：中断类型码设定，最低3位由IRn的n值定。 • ICW3：在多片8259A系统中依主片、从片而定。 主片: 有1位其IR连有从片用8位。 从片: INT连到主片IR哪端，用最后3位。

  15. 中断系统与中断控制器（续） • 中断控制器（续） • 8259A的命令字 (Command word, CW)（续） • 初始化命令字(Initialization Command Word,ICW) • ICW4：工作方式设定 SFNM=1特殊全嵌套、SFNM=0非特殊全嵌套。 AEOI=1中断自动结束、AEOI=0一般中断结束。 BUF=0，DB无缓冲，SP#/EN#用作SP#。 BUF=1，DB有缓冲，主从片软件定。 M/S=1为主片、M/B=0为从片。 PM=1，8086系统、 PM=0，8085系统。

  16. 中断系统与中断控制器（续） • 中断控制器（续） • 8259A的命令字 (Command word, CW)（续） • 操作命令字：（Operation Command Word,OCW） 共有OCW1~OCW3三个操作命令字。8259A在运行期间 可接收8086发来的OCW，对工作方式进行控制，OCW 无接收顺序要求，有端口号要求。 • OCW1：屏蔽命令字，有1位对应请求被封。 • OCW2：优先级循环及EOI方式设定。 • OCW3：特殊屏蔽方式,中断查询方式及读寄存器。

  17. 操作命令字 (OCW1) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A0 1 M7 M6 M5 M4 M3 M2 M1 M0 1=MASK SET 0=MASK RESET

  18. 操作命令字 (OCW2) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A0 0 R SL E0I 0 0 L2 L1 L0 操作命令作用的 IR 级 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 NON--SPECIFIC E0I COMMAND 0 0 1 END OF INTERRPT SPECIFIC E0I COMMAND 0 1 1 ROTATE ON NON-SPECIFIC E01 COMMAND 1 0 1 AUTOMATIC ROTATION ROTATE IN AUTOMATIC E01 MODE(SET) 1 0 0 ROTATE IN AUTOMATIC E01 MODE(CLEAR) 0 0 0 ROTATE ON SPECIFIC E0I COMMAND 1 1 1 SEPCIFIC ROTATION SET PRIORITY COMMAND 1 1 0 0 1 0 NO OPERATION

  19. 操作命令字 (OCW3) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A0 0 0 ESMM SMM 0 1 P RR RIS 1 0 RESET SPECIAL MASK 0 1 1 1 READ IR REG READ IS REG SET SPECIAL MASK 1 1 1 0 ESMM=0 NO ACTION POLL NO POLL COMMAND COMMAND

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