第7章可編程中斷控制器8259A2024/1/141本章主要內容

7.18259A的基本結構

7.28259A芯片的工作過程

7.38259A的工作方式

7.48259A的編程

7.58259A的應用2024/1/1427.18259A的基本結構2024/1/1437.1.1內部結構8259A的內部結構主要由8個功能模塊組成。1．中斷請求寄存器IRR(interruptregister)2．中斷服務寄存器ISR(interruptservice)3．中斷屏蔽寄存器IMR(interruptmaskregister)4．優先級判別器PR(priorityregister)5．數據總線緩沖器6．讀/寫邏輯7．控制邏輯8．級聯緩沖比較器2024/1/1447.1.2外部結構8259A用NMOS工藝制造，使用單一＋5V電源，采用28引腳的雙列直插芯片。其引腳如下圖所示。2024/1/1457.28259A芯片的工作過程2024/1/146當系統通電后，首先對8259A初始化。所謂初始化就是由CPU執行一段程序，向可編程芯片寫入若干命令字，規定其工作狀態，使其處于準備就緒狀態。當完成初始化后，8259A就處于就緒狀態，隨時可接收外設來的中斷請求信號。2024/1/1478259A對外部中斷請求的處理過程如下。（1）當有一條或若干條中斷請求輸入（IR0～IR7）有效時，則使中斷請求寄存器的IRR的相應位置位。（2）若CPU處于開中斷狀態，則在當前指令執行完之后，響應中斷，并且從發應答信號（兩個連續的負脈沖）。（3）第一個負脈沖到達時，IRR的鎖存功能失效，對于IR0～IR7上發來的中斷請求信號不予理睬。（4）使服務寄存器ISR的相應位置1，以便為中斷優先級比較器的工作做好準備。2024/1/148（5）使IRR的相應位復位，即清除中斷請求。（6）第二個負脈沖到達時，8259A向數據總線輸送一個8位的指針（向量號或中斷類型號）。CPU以此作為相應中斷的類型碼，并根據該中斷類型號從中斷服務程序入口地址表中，取出中斷服務程序的入口地址，從而執行中斷。（7）若初始化命令字ICW4中的中斷結束位為1，那么，第二個負脈沖結束時，8259A將ISR寄存器的相應位清零。否則，直至中斷服務程序執行完畢，才能通過輸出操作命令字EOI，使該位復位。2024/1/1497.38259A的工作方式2024/1/14107.3.1中斷優先級管理方式1．固定優先級方式（完全嵌套排序方式）固定優先級方式是8259A最常用的一種工作方式。優先級的次序固定：IR0>IR1>…>IR7。2．自動循環優先級方式（等優先級方式）在自動循環優先級方式下，任何一級中斷處理完后，CPU都會向8259A發送EOI命令，使ISR中最高優先級位復位，并且使它變為最低優先級，比它低一級的中斷請求設為最高級，就這樣依次循環下去。2024/1/1411

3．特殊全嵌套優先級方式基本上與固定優先級方式相同，不同的是CPU處理某一優先級的中斷請求時，不僅允許優先級比它高的中斷請求進入，而且允許同級的中斷請求進入。4．特殊循環優先級方式通過命令可以指定優先級，使用比較靈活。例如指定IR2優先級最低，則優先級次序為IR3＞IR4＞…＞IR7＞IR0＞IR1＞IR2。5．中斷屏蔽方式用中斷屏蔽方式管理優先級有一般屏蔽和特殊屏蔽兩種方法。2024/1/14127.3.2中斷結束方式EOI8259A中斷結束的管理分三種情況。1．一般完全嵌套方式8259A在完全嵌套方式下，可采用三種中斷結束方式。1）一般EOI形式2）特殊EOI方式3）自動EOI方式2024/1/1413

2．自動循環情況在這種情況下，也可采用三種中斷結束方式，和前面一般完全嵌套的情況相同，分一般EOI方式、特殊EOI方式和自動EOI方式。3．特殊完全嵌套情況這種情況是因為8259A有級聯，因而CPU應發出兩個EOI命令，一個送給主8259A，用來將其主8259A的ISR寄存器相應位清“0”；另一個送給從8259A，用來將從8259A中的ISR寄存器相應位清“0”。2024/1/14147.3.3中斷觸發方式8259A有三種中斷觸發方式，分別是電平觸發方式、邊沿觸發方式和中斷查詢方式。1．電平觸發方式用高電平請求中斷，響應中斷后應及時清除高電平，以免產生多次中斷。2．邊沿觸發方式用上升沿請求中斷，上升后保持高電平，就不會再產生中斷。3．中斷查詢方式當系統中的中斷源很多，超過64個時，則可以使8259A工作在查詢方式下。2024/1/14157.48259A的編程2024/1/14167.4.1初始化編程8259A是可編程的中斷控制器，8259A是按照事先設置好的命令字進行工作的。8259A的命令字分為兩部分，一部分是初始化命令字（InitializationCommandWord，ICW）ICW1～ICW4，另一部分是操作命令字（OperationCommandWord，OCW）OCW1～OCW3。8259A有2個內部端口地址，一個偶地址（A0＝0），另一個是奇地址（A0），用來選擇不同的寄存器。2024/1/1417

1．初始化命令字ICW1ICW1應寫入偶地址端口，A0＝0，ICW1主要用于設置IRi端口輸入是高電平觸發還是上升沿觸發，是單片8259A還是多片8259A，以及是否需要ICW4。2．初始化命令字ICW2ICW2應寫入奇地址端口，A0＝1，主要用于設置8259A管理的中斷源的中斷類型碼。2024/1/1418

3．初始化命令字ICW3ICW3應寫入奇地址端口，A0＝1，主要用于級聯設置。4．初始化命令字ICW4ICW4應寫入奇地址端口，A0＝1，主要用于進一步設置8259A的工作方式。2024/1/1419

5．初始化命令字的設置過程在初始化過程的開始階段，首先寫入命令字ICW1和ICW2。當寫入ICW1中的SNGL＝1，才需寫入ICW3。同樣當寫入ICW1中的IC4＝1，才需寫入ICW4。在單片8259A與8086系統配置時，需寫入的初始化命令字為ICW1、ICW2、ICW4。如果是級聯方式，需寫入的初始化命令字為ICW1、ICW2、ICW3和ICW4。2024/1/14207.4.2中斷操作編程

在8259A工作期間，可以通過改變操作命令字來控制8259A的工作狀態。8259A一共有3個操作命令字，即OCW1～OCW3。它們和ICW不一樣，不需要按照規定的順序設定，使用時可以靈活選擇不同的操作命令字，實現不同的功能。但是有一點也需要注意，寫入操作命令字時要分清奇、偶地址。2024/1/14211．操作命令字OCW1OCW1寫入奇地址端口，A0＝1。OCW1的功能就是用來設置中斷源的屏蔽狀態，換句話說就是對8259A的IMR中的各位進行動態復位或清零。2．操作命令字OCW2OCW2寫入偶地址端口，A0＝0。OCW2的主要功能是設置中斷結束方式和優先級循環方式。3．操作命令字OCW3OCW3寫入偶地址端口，A0＝0。OCW3的主要功能是設置特殊屏蔽方式和查詢方式，并用來控制8259A內部的狀態字IRR、ISR的讀出。2024/1/14227.58259A的應用2024/1/14237.5.1中斷系統的應用方法中斷系統是中斷控制機構，利用中斷系統可以實現數據的實時傳輸，也可以用它實現某些危險情況的提示。無論用于數據的傳輸控制，還是用于其他操作，應用中斷系統時要完成以下幾項任務。（1）分配合適的中斷級。（2）設計中斷請求邏輯。（3）對8259A初始化。（4）編寫中斷服務子程序。（5）中斷向量表初始化。2024/1/14247.5.28259A寄存器的訪問CPU要對8259A初始化，就必須寫入初始化命令字，對8259A進行操作時需要寫入操作命令字，以及有時要知道IRR、ISR、IMR的內容，就要讀8259A的狀態寄存器。這些操作都需要各自的地址，那么8259A地址是如何進行分配。2024/1/14257.5.38259A與系統總線的連接與尋址8259A和CPU系統總線的連接可以按照外設接口與總線的統一連接方式，將數據線、地址線、控制線分類進行連接，典型連接如下圖所示。2024/1/14267.5.4初始化及操作控制8259A和CPU相連后，就可以通過命令字對8259A初始化，以及通過操作命令字對其工作進行操作控制。8259A的初始化程序如下。SET8259A：MOVDX,0FF00H MOVAL,00010011B OUTDX,ALMOVDX,0FF02H MOVAL,00011000BOUTDX,ALMOVAL,00000011BOUTDX，AL2024/1/14277.5.58259A的級聯所謂級聯，就是在微型計算機系統中，以1片8259A的INT引腳與CPU的INTR引腳相連，稱為主片；再將最多8片8259A的INT引腳，分別與主8259A的IR0～IR7相連，稱為從片。顯然，在主-從式8259級聯的微機系統中，系統能夠管理的中斷源可由8級擴展至64級。2024/1/1428主-從式8259級聯系統的連接，需要注意如下幾點：（1）主片的INT引腳接CPU的INTR引腳，從片的INT引腳分別主片的IRi引腳，使得由從片輸入的中斷請求，能夠通過主片向CPU發出；（2）主片的3條級聯線與各從片的同名級聯線引腳對接，主片為輸出，從片為輸入。主片用以向各從片發出優先級別最高的中斷請求的從片代碼，各從片用該代碼與本片的代碼進行比較，符合則將本片ICW2中預先設定中斷類型碼，送數據總線。（3）主片的/接＋5V，從片的/接地。（4）級連系統中的所有8259A都必須進行各自獨立的編程，作為主片的8259A必須設置為特殊的全嵌套方式，可以避免相同從片中，優先級較高的中斷請求被屏蔽的情況發生。2024/1/1429與一般的全嵌套方式相比，有兩點需要注意：（1）當來自某個從設備的中斷請求被響應之后