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1、教案第七章教学内容第7章 中断及中断控制器学时分配教学目的1、通过本章的学习，使学生掌握有关中断和中断源、中断处理过程；2、掌握中断优先级和中断嵌套等基本知识；3、掌握可编程中断控制器82C59A的外部特性及其与CPU的连接方式；掌握82C59A的初始化编程；4、掌握80086/8088可屏蔽中断的全过程。了解82C59A的结构及级联方式的运用等。教学要求1、先讲清楚中断的基本概念，后讲8086的中断系统。2、中断控制器8259A的重点在于其工作原理，与CPU的接口等。3、注意讲8259A初始化控制字的作用与规律。重点难点1、 中断及中断处理过程2、82C59A的初始化编程3、8086/808

2、8可屏蔽中断的全过程4、 8086/8088的中断系统5、 中断优先权的控制机理教学过程1、使用自己做的电子讲稿讲解。2、必须配合黑板板书解释。要布置适当的作业。3、注意讲课时采用启发式，适当提问，了解上课学生听课的效果。课堂提问与讨论回答问题情况记载7.1 概 述除了用电子稿讲之外，还要补充数字逻辑的知识，一定要为讲8259打好基础7.1.1 中断、中断源及中断系统1中断、中断源（1）“中断”：是指在CPU正常运行程序时，由于内、外部事件引起CPU暂时中止正在运行的程序，转而去执行请求CPU暂时中止的内、外部事件的服务程序，服务程序处理完毕后又返回到被中止的程序。（2）能够向CPU发出中断请

3、求的中断来源称为“中断源”。2中断系统的功能（1）中断处理：包括发现中断请求、响应中断请求、中断处理与中断返回。（2）中断控制：主要是实现中断优先级的排队和中断嵌套。3中断的主要用途（1）实现输入输出操作；（2）电源掉电或其他情况的报警等。4可屏蔽中断与不可屏蔽中断凡是微处理器内部能够“屏蔽”的中断，称为可屏蔽中断；凡是微处理器内部不能“屏蔽”的中断，称为不可屏蔽中断。7.1.2 中断处理过程1CPU响应中断的条件设置中断请求触发器设置中断屏蔽触发器CPU内部设置中断允许触发器的状态CPU在现行指令结束后响应中断 具有中断屏蔽的接口电路： 2CPU对中断的响应过程进入中断周期后，中断响应的过程

4、如下：（1）关中断:CPU在响应中断后，发出中断响应信号，同时内部自动地关中断，以禁止接受其他的中断请求。(2) 保护断点:把断点处的标志寄存器F的内容、段寄存器CS值和指令指针IP值依次压入堆栈保存，以便中断处理完后能正确地返回到主程序的断点地址，接着执行被中断的程序。(3) 识别中断源:CPU要对中断请求进行处理，必须要找到相应中断服务程序（处理中断的程序）的入口地址，这就是中断源的识别。(4)保护现场:为了不使中断服务程序的运行影响主程序的状态，必须把断点处有关寄存器（指在中断服务程序中要使用的寄存器）内容压入堆栈保护。(5) 执行中断服务程序(6) 恢复现场:即把中断服务程序压入堆栈的

5、现场信息从堆栈中弹出来，并存入到原寄存器中，这是在中断服务程序中用POP指令来实现的。(7) 开中断与返回：开放中断在返回之前，目的是返回主程序后能继续响应新的中断请求。从中断返回到断点处，有一条专门的中断返回指令，该指令的隐操作是将堆栈栈顶处连续的3个字依次弹出给指令指针IP、 段寄存器CS以及标志寄存器F。7.1.3 8086/8088的中断系统8086/8088的中断源：1外部中断80868088有两条中断信号线INTR和NMI 要结合PC机中断系统原理讲（1）可屏蔽中断INTR* 可屏蔽中断请求线INTR通常由中断控制器 82C59A驱动，该控制器又与需要中断服务的外部设备相连；* C

6、PU通过向82C59A写命令字来控制82C59A的工作；* 82C59A 负责管理多个外设以中断方式与CPU交换数据；* 82C59A接收与其相连接的外部设备送来的中断请求，并判断提出中断请求的哪一个外部设备的优先级最高；* 82C59A向CPU提出中断申请。* CPU对INTR中断请求的响应过程是执行两个（中断响应）总线周期，* 在第一个中断响应周期内信号通知82C59A，中断请求已被接受；在第二个中断响应周期内信号有效时，*82C59A必须把请求服务的那个设备的中断类型码（0255）送到数据总线，* 该中断类型码是在82C59A的初始化过程中由80868088写入的。中断响应周期： (2)

7、不可屏蔽中断NMI不可屏蔽中断请求信号NMI用来通知CPU发生了“灾难性”的事件，如电源掉电、存储器读写出错、总线奇偶位出错等。NMI线上中断请求是不可屏蔽的，而且立即被CPU锁存，因此NMI是边沿触发的，不需要电平触发。NMI的优先级比INTR高。由于不可屏蔽中断的类型号预定为2，在CPU响应NMI时，不必由中断源提供中断类型码，因此，NMI响应也不需要执行中断响应总线周期。2内部中断内部中断是通过软件调用的不可屏蔽中断，包括溢出中断、除法出错中断、单步中断、INT n指令中断以及单字节INT 3指令中断（断点中断）。（1）溢出中断如果上一条指令使溢出标志OF置“1”，那么在执行溢出中断指令

8、（INTO）时，立即产生一个4型中断（中断类型码为4）。（2）除法出错中断80868088的指令系统中有一条INT指令，当执行完这条指令就立即产生中断。CPU根据该指令中的中断类型码n，确定调用哪个服务程序来处理这个中断。（3）INT n 指令中断80868088的指令系统中有一条INT指令，当执行完这条指令就立即产生中断。CPU根据该指令中的中断类型码n，确定调用哪个服务程序来处理这个中断。（4）断点中断（Breakpoint Interrupt）断点中断即单字节INT 3指令中断，中断类型码为3，该中断是专供调试程序设置断点所使用的，断点一般可以处于程序中的任何位置。在断点处，停止当前程序

9、的执行，CPU按中断类型码为3来响应中断。（5）单步（陷阱）中断当陷阱标志TF置“1”时，80868088处于单步工作方式。在单步工作时，每执行完一条指令，CPU就自动产生一个类型号为1的中断。 把标志寄存器和断点值（CS：IP）压入堆栈 清除TF和IF 能逐条指令地观察系统操作的一个“窗口” 从堆栈中弹出原来的断点值（CS：IP）及标志寄存器F的内容 使CPU返回单步方式内部中断的特点（1）中断类型码或者包含在指令中，或者是预先规定的；（2）不执行响应外部中断的中断响应周期；（3）除单步中断外，任何内部中断都无法禁止；可以照讲义上讲可以临时画一个简单的示意图参考电子讲稿的图解释黑板板书解释（

10、4）除单步中断外，任何内部中断的优先级都比外部中断的优先级高。表7-1 中断优先级中断优先级除法出错、 INT n、 INTO最高NMIINTR单步最低3中断向量表中断向量表又称中断指针表，是存放中断服务程序入口地址（即“中断向量”）的表格。在存储器的最低端（0000H：0000H0000H：03FFH）可以存放256个中断服务程序的入口地址共1024个字节，IP存放低地址，CS存放高地址 中断向量表示意图： 4中断过程当进入中断过程时，CPU把标志寄存器、CS和IP压入堆栈清除TF和IF执行中断服务内容在执行中断服务内容之前，可以用STI指令重新开放外部中断，使INTR线上的中断请求能中断这

11、个中断过程所有的中断程序都应该以IRET指令结尾IRET指令将栈顶的3个字分别弹出到IP、CS和标志寄存器中7.2 可编程中断控制器82C59A* Inter 82C59A是一种可编程中断控制器，* 一个82C59A可以管理8级中断* 每一级中断都可以屏蔽或允许* 82C59A在中断响应周期可提供相应的中断类型号，* 与所有Intel系列微处理机兼容；* 8级中断，通过级连可扩展至64级；* 单5V供电电压；7.2.1 82C59A内部结构1数据总线缓冲器8位的双向三态缓冲器，与CPU数据总线D7D0直接连接，完成命令、状态信息的传送2读写控制逻辑要结合多片级联使用的情况解释该部件接收来自CP

12、U的读写命令，完成规定的读写操作3中断请求寄存器IRRIRR（Interrupt Request Register）是与外部接口的中断请求线相连的寄存器4中断屏蔽寄存器IMRIMR（Interrupt Mask Register）是个8位寄存器，用来设置中断请求的屏蔽信息IMR中第i位被屏蔽时（即IMRi1），禁止IRi引脚发出的中断请求信号5中断服务寄存器ISRISR（Interrupt Service Register）用于存放当前正在进行处理的中断源。6优先权电路优先权电路（Priority PR）负责检查中断源的中断请求的优先级，并与“正在服务中的中断”进行比较，确定是否将这个中断请求

13、送给处理器7控制逻辑控制逻辑按初始化设置的工作方式控制82C59A的全部工作7.2.2 中断处理过程（1）当一条或多条中断请求线IR0IR7变高时，设置相应的IRR位。（2）PR对中断优先权和中断屏蔽寄存器的状态进行判断之后，如果某中断优先权最高且为允许中断状态，就向CPU发高电平中断申请信号INT。（3）CPU响应中断时，送出中断响应信号。（4）82C59A接到来自CPU的第一个信号时，当前中断服务寄存器（ISR）中相应位置位，并把IRR中相应位复位。同时，82C59A准备向数据总线发送中断类型码。（5）在82C59A发送中断类型码的最后个负脉冲期间，如果是在AEOI（自动结束中断）方式下，

14、在这个负脉冲结束时复位ISR的相应位。在非自动中断结束方式下，ISR相应位要由中断服务程序结束时发出的EOI命令来复位。7.2.3 82C59A引脚信号1与CPU的接口信号（1）D0D7、三态和8位双向数据线。（2），写控制输入信号。（3），读控制输入信号。（4）A0，地址选择信号。（5），片选输入信号，低电平有效。（6）INT，由82C59A向CPU输出的中断请求信号。（7），输入信号，接收CPU送来的中断响应信号。引脚图： 2与外部设备的接口信号IR0IR7共有8个中断请求输入信号，高电平或上升沿有效用于接收外设接口的中断请求3级联时的接口信号级联时的接口信号包括CAS0CAS282C59

15、A级联时使用，用来构成82C59A的主从式级联控制结构7.2.4 工作方式4个初始化命令字（ICW1ICW4）三个操作命令字（OCW0OCW4）1引入中断请求的方式边沿触发方式：以上升沿向82C59A请求中断，上升沿后可一直维持高电平，不会再产生中断。电平触发方式：以高电平申请中断，但在响应中断后必须及时清除高电平，以免引起第2次误中断。中断查询方式：外部设备通过82C59A申请中断，但82C59A却不使用INT信号向CPU申请中断，CPU用软件查询确定中断源，并为其服务。2连接系统总线的方式在大系统中，要求数据总线有总线缓冲器3屏蔽中断源的方式（1）普通屏蔽方式利用操作命令字OCWl，使屏蔽

16、寄存器IMR中的一位或数位置1来屏蔽一个或数个中断源的中断请求。若要开放某一个中断源的中断请求，则将IMR中相应的位清0。（2）特殊屏蔽方式 在某些场合，执行一个中断服务程序时，要求允许另一个优先级比它低的中断请求被响应，此时可采用特殊屏蔽方式。它可通过OCW3的D6D511来设定。4优先级排队的方式（1）全嵌套方式在此种方式下，中断优先级按IR0IR7顺序进行排队，只允许中断级别高的中断源去中断级别低的中断服务程序，但不能相反。这是82C59A最常用的方式。若在对82C59A进行初始化以后，没有设置其他优先级方式，则自动按此方式工作。（2）特殊全嵌套方式与全嵌套方式基本相同当执行某一级中断服

17、务程序时，可响应同级的中断请求特殊全嵌套方式用于多片级联（3）优先级自动循环方式优先级顺序不是固定不变的，一个设备得到中断服务后其优先级自动降为最低。其初始的优先级顺序规定为IR0，IR1， IR2，.IR7。该方式用于系统中多个中断源优先级相等的场合。（4）优先级特殊循环方式这种方式与优先级自动循环方式惟一的区别是，其初始的优先级顺序不是固定IR0为最高，然后开始循环，而是由程序指定IR0IR7中任意一个为最高优先级，然后再按顺序自动循环，决定优先级。5结束中断的处理方式（1）自动中断结束方式在中断服务程序中，中断返回之前，不需要发出中断结束命令就会自动清除该中断源所对应的ISR位在CPU发

18、出第2个信号时，82C59A即自动清除ISR中的对应位用于多个中断源不会产生嵌套的系统中不需要发EOC结束命令 （2）非自动中断结束方式在中断服务程序返回之前，必须发出中断结束命令才能使ISR中的当前服务位清除：不指定中断源结束命令，即设置操作命令字OCW200100000B。指定中断结束命令，即设置OCW200100L2 L1 L0，其中的最低3位L2 L1 L0的编码，表示被指定要结束的中断。7.2.5 命令字和初始化编程82C59A的输入输出端口地址：1初始化命令字4个初始化命令字ICW1ICW4:(1) 中断请求触发方式的设置及芯片数量选择的命令字（ICW1） A00D41D3（LTI

19、M），设定中断请求信号的触发方式。D31为电平触发，D30为边沿触发D2，在8086/8088系统中无意义，总是为0D1，单片使用或级联使用。D11表示单片82C59A，D10表示多片级联D0，指出初始化程序中是否需要ICW4。D01表示需要ICW4 例【7-1】板书例子（2）设置中断类型码高5位的初始化命令字（ICW2）中断响应总线周期向CPU提供的8位中断类型码。高5位T7T3是由用户通过编程确定低3位，由82C59A内部电路自动产生，分别对应于8个中断源的中断请求信号IR0IR7的编号，即IR0为 000，IR1为 001，IR7为111 ICW2的格式-A0=1 （3）标识主片从片初始

20、化命令字（ICW3）只有当系统中有多片82C59A级联时才需要设置ICW3A0=1主片ICW3 格式： 举例解释 从片 ICW3的格式： 举例解释（4）方式控制初始化命令字（ICW4）当ICW1中的D01时，初始化82C59A时才需要写入ICW4ICW4也是写入奇地址ICW4的格式： D7D5，ICW4的标志位，这3位为0。D4（SFNM），SFNM1，当前82C59A工作于特殊全嵌套方式；SFNM=0，表示当前82C59A工作于普通全嵌套方式。 D3（BUF），设置82C59A与系统的连接方式。D3 =1，表示采用缓冲方式。D2（M），级联方式设置：当M=1时，表示该片为主片，M0时，表示该

21、片为从片。 D1（AEOI），中断结束方式设置位。当AEOIl，82C59A设置为中断自动结束方式。D0（PM），PM1，表示当前82C59A用于8位机以上的系统；PM0，表示当前所在系统为8位机系统。282C59A初始化编程逻辑82C59A进入正常工作之前，系统必须对每个82C59A进行初始化设置。初始化是通过编程将初始化命令字按顺序写入82C59A的端口实现的，82C59A的初始化流程： 例【7-2】 某8086微机系统中有一片82C59A，中断请求信号为电平触发，中断类型码为40H47H，中断优先级管理采用普通全嵌套方式，中断结束方式采用自动结束方式，系统中未使用数据缓冲器，系统分配给8

22、2C59A的端口地址为20H和21H，试对该82C59A进行初始化编程。解： 单片82C59A 不需要ICW3 非缓冲方式 /接+5V 对82C59A的初始化程序如下：MOV AL，00011011B ；设置ICW1初始化命令字OUT 20H，AL ；将ICW1输出到偶地址端口MOV AL，01000000B ；ICW2中断类型号基值OUT 21H，AL ；将ICW2送入奇地址端口MOV AL，00000011B ；ICW4OUT 21H，AL ；将ICW4送入奇地址瑞口 3操作命令字OCW操作命令字是在82C59A工作过程中，根据某些操作要求，要改变82C59A的工作状态，对其进行控制的操作

23、命令（1）中断屏蔽操作命令字OCWlOCWl用来实现对中断源的屏蔽功能，OCWl的内容被直接置入IMR屏蔽寄存器，其格式如下： （2）优先级循环方式和中断结束方式操作命令字OCW2OCW2有两个功能：设置中断结束方式和优先级循环方式，要求写入偶地址端口，其格式如下图： D7（R），用于规定中断优先级是否设置为循环方式。D71，为优先权循环方式；D70，为非循环方式。D6（SL），用于规定OCW2中的L2 L1 L0是否有效。D6l，表示D2D0（L2 L1 L0）有效；D60，表示无效。D5（EOI），中断结束命令位。D51，使中断服务寄存器中的对应位复位。如前所述，如果ICW4中D1（AEO

24、I）位为l，表示中断采用自动结束方式。在中断自动结束方式下，当CPU第2个负脉冲结束时，中断服务寄存器ISR中相应位会自动清除。但如果AEOI为0，则ISRi位就要用EOI命令来消除。EOI命令是通过OCW2中的D5位设置的。D4、D3，D4 D300，OCW2的标志位。D2D0（L2 L1 L0），有两个用途：当OCW2给出特殊的中断结束命令时（即EOI=1，SL=1，R=0），L2、L1和L0指出具体应清除中断服务寄存器中的哪一位；当OCW2给出特殊的优先级循环方式命令时（即EOI0，SL1，R1），L2、L1和L0指出循环开始时哪个中断的优先级最低下表归纳了对D7D5位在各种编码下OCW

25、2完成的功能教材中将2写成1，两处错举例解释：（3）特殊屏蔽方式和中断查询方式操作命令OCW3了解内容OCW3有3个功能： 设置和撤消特殊屏蔽方式设置中断查询方式设置读出ISR或IRR寄存器的内容OCW3的格式： （1）用OCW3设置和撤消特殊屏蔽方式（2）OCW3的中断查询功能 7.3 习 题主要习题：1什么是中断向量? 中断向量位于存储器中的什么位置?2什么是中断类型码? 什么是中断响应周期?38086 CPU有哪几种中断? 简要说明8086中断的特点?4简述8086可屏蔽中断的响应过程。582C59A芯片初始化的流程如何? 6某一8086CPU系统中，采用一片82C59A进行中断管理。设定82C59A工作在普通全嵌套方式，发送EOI命令结束中断，采用边沿触发方式请求中断，IR0对应的中断向量码为90H。另外，82C59A在系统中的I/O地址是300H（A00）和301H（A01）。请编写82C59A的初始化程序段。