1、 信息工程學院實驗報告成 績：指導老師(簽名)：課程名稱：微機原理與接口技術 實驗項目名稱：中斷系統實驗 實驗時間：2016.11.24 班級： 姓名： 學號： 一、實 驗 目 的 1. 掌握 8259 中斷控制器的工作原理。2. 掌握系統總線上中斷請求的應用編程方法。二、實 驗 設 備 PC 微機一臺、TD-PITD+實驗系統一套。3、 實 驗 原 理1. 中斷控制器 8259 簡介中斷控制器 8259 是 Intel 公司專為控制優先級中斷而設計開發的芯片。它將中斷源優先級排隊、辨別中斷源以及提供中斷矢量的電路集于一片中，因此無需附加任何電路，只需對8259 進行編程，就可以管理 8 級中

2、斷，并選擇優先模式和中斷請求方式，即中斷結構可以由用戶編程來設定。同時，在不需增加其他電路的情況下，通過多片 8259 的級連，能構成多達64 級的矢量中斷系統。它的管理功能包括：1）記錄各級中斷源請求，2）判別優先級，確定是否響應和響應哪一級中斷，3）響應中斷時，向 CPU 傳送中斷類型號。8259 的內部結構和引腳如圖 4-1 所示。8259 的命令共有 7 個，一類是初始化命令字，另一類是操作命令。8259 的編程就是根據應用需要將初始化命令字 ICW1-ICW4 和操作命令字 OCW1- OCW3 分別寫入初始化命令寄存器組和操作命令寄存器組。ICW1-ICW4 各命令字格式如圖 4-

3、2 所示，OCW1-OCW3各命令字格式如圖 4-3 所示，其中 OCW1 用于設置中斷屏蔽操作字，OCW2 用于設置優先級循環方式和中斷結束方式的操作命令字，OCW3 用于設置和撤銷特殊屏蔽方式、設置中斷查詢方式以及設置對 8259 內部寄存器的讀出命令。28259 寄存器及命令的控制訪問在硬件系統中，8259 僅占用兩個外設接口地址，在片選有效的情況下，利用 A0 來尋址不同的寄存器和命令字。對寄存器和命令的訪問控制如表 4-1 所示。圖 4-1 8259內部結構和引腳圖0001LTIMADISNGLIC4D0D6D7D5D4D3D2D1D0=0：不需要ICW4D0=1：需要ICW4D1=

4、0：多片級聯D1=1：單片使用D3=0：邊沿觸發8086/8088用不使征位特無效圖 4-2 (a) ICW1格式 圖 4-2 (b) ICW2格式圖 4-2 (c) ICW3格式圖 4-2 (d) ICW4格式0RSLEOI00L2L1L0D4D5D6D7D2D1D3D0A0編碼對應IR的低優先權OCW20：不查詢1：允許查詢0ESMMSMM01PRRRISX0：無效10：可讀IRR11：可讀ISR0X：無效10：復位特殊屏蔽11：設置特殊屏蔽001011101100000111110010一般EOI特殊EOI循環優先權的一般EOI在自動EOI下置循環優先權循環優先權的特殊EOI命令設置優先

5、權無效在自動EOI下復位循環優先權中斷結束命令自動循環特殊循環0D0D4D3D5D6D7D2D1A0OCW3 圖 4-3 OCW 命令字格式表4-1 8259 寄存器及命令的訪問控制 A0D4D3讀信號寫信號片選操作0 0 1 0 讀出 ISR,IRR 的內容 1 0 1 0 讀出 IMR 的內容 0 0 0 1 0 0 寫入 OCW2 0 0 1 1 0 0 寫入 OCW3 0 1 ×1 0 0 寫入 ICW1 1 × ×1 0 0 寫入 OCW1，ICW2，ICW3，ICW4 3PC微機系統中的8259在 80x86 系列 PC 微機系統中，系統中包含了兩片

6、8259 中斷控制器，通過級連可以管理 15 級硬件中斷，但其中部分中斷號已經被系統硬件占用，具體使用情況如表 4-2 示。兩片 8259 的端口地址為：主片 8259 使用 20H 和 21H 兩個端口；從片使用 A0H 和 A1H 兩個端口。系統初始化兩片 8259 的中斷請求信號均采用上升沿觸發，采用全嵌套方式，優先級的排列次序為 0 級最高，依次為 1 級、8 級15 級，然后是 3 級7 級。 在實驗平臺上系統總線單元的 INTR1 和 INTR2 兩個信號對應的是兩路中斷請求線。在 Tdpit 集成操作環境中，INTR1 對應的是 PC 機內部主片 8259 中斷的 IRQ7，IN

7、TR2 對應的是 IRQ6。PC 機內部 8259 已經在 PC 啟動時初始化好，在使用時主要是將其中斷屏蔽位打開，修改中斷向量，程序結束時還原中斷向量。 表4-2 PC 微機系統中的硬件中斷 中斷號功能中斷向量號中斷向量地址主 8259 IRQ0 日時鐘/計數器 008H 0020H0023H 主 8259 IRQ1 鍵盤 09H 0024H0027H 主 8259 IRQ2 接從片 8259 0AH 0028H002BH 主 8259 IRQ3 串行口 2 0BH 002CH002FH 主 8259 IRQ4 串行口 1 0CH 0030H0033H 主 8259 IRQ5 并行口 2 0

8、DH 0034H0037H 主 8259 IRQ6 軟盤 0EH 0038H003BH 主 8259 IRQ7 并行口 1 0FH 003CH003FH 從 8259 IRQ8 實時鐘 70H 01C0H01C3H 從 8259 IRQ9 保留 71H 01C4H01C7H 從 8259 IRQ10保留 72H 01C8H01CBH 從 8259 IRQ11保留 73H 01CCH01CFH 從 8259 IRQ12保留 74H 01D0H01D3H 從 8259 IRQ13協處理器中斷 75H 01D4H01D7H 從 8259 IRQ14硬盤控制器 76H 01D8H01DBH 從 825

9、9 IRQ15保留 77H 01DCH01DFH 四、實 驗 內 容 與 步 驟 1. 單中斷應用實驗在前面已經介紹了實驗平臺上系統總線單元的INTR1中斷請求信號已經是對應到PC機內部主片 8259 的 IRQ7。INTR1 產生一個上升沿的中斷請求，PC 機內部相應的 IRQ7 中斷處理就會得到響應。所以，使用 INTR1 中斷請求信號，就相當在使用 PC 機內部 IRQ7 中斷。本實驗要求使用總線上 INTR1（IRQ7）中斷請求線完成一次單中斷應用實驗。用單次脈沖上升沿模擬中斷源，中斷處理程序完成在屏幕上的顯示字符“7”。參考程序流程如圖 4-4所示。實驗步驟如下。 (a)主程序 (b

10、)中斷處理程序圖 4-4 8259 單中斷應用實驗參考程序流程圖(1) 實驗接線圖如圖 4-5 所示，按圖接線。圖 4-5 (a) 8259 單中斷實驗參考接線圖圖 4-5 (b) 8259單中斷實驗實物接線圖(2) 運行 Tdpit 集成操作軟件，進入編輯調試集成環境。 (3) 根據程序設計使用語言不同，在“語言設置”菜單項中設置所使用的語言。如圖 4-6所示。該項一經設置，會再下次啟動后仍保持不變。 圖 4-6 設置語言環境 (4) 開始新建文件進行編程。點擊“文件”菜單項中的“新建”，可以新建一個空白文檔。默認名為 Td-pit1。如圖 4-7 所示。 圖 4-7 新建空白文檔 (5)

11、編寫程序，如圖 4-8 所示，并保存，此時軟件會提示輸入新的文件名，輸入文件名后點擊保存。圖 4-8 8259單中斷實驗程序編輯界面(6) 點擊 ，編譯文件，若程序編譯無誤，然后再點擊，連接程序。編譯連接成功會在輸出信息欄顯示輸出信息，如圖 4-9 所示。圖 4-9 編譯連接輸出信息(7) 編譯連接成功后可以點擊，運行程序，查看運行結果。五、實 驗 結 果 及 分 析：(1) 編譯連接成功后，使用運行命令運行程序，重復按單次脈沖開關 KK1，查看結果。圖4-10 結果顯示窗口分析：重復按單次脈沖開關 KK1，顯示屏會顯示字符“7”，說明響應了中斷。(2) 編譯連接成功后，在程序編輯界面點擊，調

12、試程序，進入調試界面，進行程序的調試，如圖4-11所示。圖4-11 調試界面第 8 頁 共 10 頁分析：通過設置斷點并運行，查看對應寄存器情況。六、實 驗 總 結：通過本實驗，我初步了解了存儲器擴展的方法和存儲器的讀/寫，以及學會了如何檢查硬件連線是否出錯。初步掌握 CPU 對 32 位和 8 位存儲器的訪問方法。同時對實驗系統配套操作軟件的使用也更加熟練。通過本次實驗加深了對理論編程的知識的理解，鞏固了我的理論知識。附 錄：;T8259-1.asm;8259單中斷應用實驗;查看端口資源分配情況，記錄實驗系統I/O端口始地址INTR_IVADD EQU 003CH ;INTR對應的中斷矢量地

13、址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?)STACK1 ENDSDATA SEGMENT MES DB 'Press any key to exit!',0AH,0DH,0AH,0DH,'$'CS_BAK DW ? ;保存INTR原中斷處理程序入口段地址的變量IP_BAK DW ? ;保存INTR原中斷處理程序入口偏移地址的變量IM_BAK DB ? ;保存INTR原中斷屏蔽字的變量DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV

14、 DX,OFFSET MES ;顯示退出提示 MOV AH,09H INT 21H CLI MOV AX,0000H ;替換INTR的中斷矢量 MOV ES,AX MOV DI,INTR_IVADD MOV AX,ES:DI MOV IP_BAK,AX ;保存INTR原中斷處理程序入口偏移地址 MOV AX,OFFSET MYISR MOV ES:DI,AX ;設置當前中斷處理程序入口偏移地址 ADD DI,2 MOV AX,ES:DI MOV CS_BAK,AX ;保存INTR原中斷處理程序入口段地址 MOV AX,SEG MYISR MOV ES:DI,AX ;設置當前中斷處理程序入口段地

15、址 IN AL,21H MOV IM_BAK,AL ;保存INTR原中斷屏蔽字 AND AL,7FH OUT 21H,AL STI WAIT1: MOV AH,1 ;判斷是否有按鍵按下 INT 16H JZ WAIT1 ;無按鍵則跳回繼續等待，有則退出 QUIT: CLI MOV AX,0000H ;恢復INTR原中斷矢量 MOV ES,AX MOV DI,INTR_IVADD MOV AX,IP_BAK ;恢復INTR原中斷處理程序入口偏移地址 MOV ES:DI,AX ADD DI,2 MOV AX,CS_BAK ;恢復INTR原中斷處理程序入口段地址 MOV ES:DI,AX MOV AL,I