第 9 章可编程中断控制器 8259A

第9章可编程中断控制器8259A • 主要功能： • （1）每片可管理8级优先权中断源，通过级联，最多可管理64级优先权中断源。 • （2）可对任一中断源单独进行屏蔽。 • （3）能向CPU提供可编程的标识码（中断类型码）。 • （4）具有多种中断优先权管理方式，且可通过编程进行动态控制。 • （5）协助进行系统总线控制。

9.3.1 8259A的内部结构和功能 • 1.内部结构由8个部分组成，如图9-6 • （1）8位中断请求寄存器（IRR）：存放正在进行中断请求的所有中断级（IR0~IR7）。 • （2） 8位中断屏蔽寄存器（IMR）：存放CPU送来的屏蔽信号。IMn=1，屏蔽。 • （3） 8位中断服务寄存器（ISR）：记忆正处在处理中的所有中断级。=1有效。 • （4）优先权判别器（PR）：选中IRR中置“1”的各级中最高级别，由INTA选通，送入ISR中，若有更高级的中断请求，则先处理高级的中断。

（5）控制逻辑 • 依PR用INT线向CPU发INTR；接受后发INTA信号，置位ISR，释放中断类型码到数据总线，清除INT信号等。 • （6）数据总线缓冲器 • （7）读/写控制逻辑 • 包含7个寄存器：存放4个初始化命令字ICW1~ICW4，3个操作命令字OCW1~OCW3。 • （8）级联缓冲器/比较器

二、工作方式 • 1、中断优先权管理方式有5种： • （1）完全嵌套方式 • 固定优先级别，IR0最高，IR7最低，若收到的中断级别比ISR中的高，则响应较高级的中断请求，实现中断嵌套。 • （2）自动循环方式（等优先权方式） • 服务结束，优先权降为最低，下一级变成最高。 • 例：一开始为IR0~IR7，若响应IR3后，优先级为IR4、IR5~IR7、IR0~IR3。

（3）特殊循环方式 • 在主程序或中断服务程序中发操作命令，即由编程确定某中断源的优先级最低，则下一级为最高。 • （4）特殊屏蔽方式 • 在中断服务程序中，用OCW1对IMR的某位置1时，会同时使ISR中对应位清0，则虽在处理该中断，却可响应其他级别较低的中断。 • （5）查询排序方式 • 8259A不用INT向CPU发中断请求，CPU先关中断，再用软件查询中断源，实现中断服务。适用多于64级中断的场合，先确定优先级，再运行某模块。

2、中断结束方式 • 使ISR中对应位清0的方式。 • （1）EOI命令方式 • 在中断服务程序末尾发中断结束命令，有两种： • 1）普通EOI命令适用于完全嵌套方式。 • 清除ISR中最高非0位（即正在处理的中断）。 • 2）特殊EOI命令适用于非完全嵌套方式。 • 因此时无法确定哪个是最后响应的，要指明清除ISR中的某一位。

（2）自动EOI方式 • 系统一进入中断，在第二个INTA的后沿，自动清除。适用于单片系统，且不会嵌套的情况。 • 三、中断工作顺序（中断响应过程） • （1）IR0~IR7有高电平，相应的IRR位置“1”； • （2）若IMR中对应位为0，则通过进入PR； • （3）PR选中最高优先级且比当前更高的，用INT向CPU发INTR； • （4）若IF=1，CPU响应中断，发第一个 INTA-，最高优先级的ISn=1，相应的IRn=0

（5）发第二个INTA时，ICW2向CPU送中断类型号到数据总线。（5）发第二个INTA时，ICW2向CPU送中断类型号到数据总线。 • 注：若是自动结束中断（AEOI），则第二个INTA时，清ISR对应位，否则要保持到中断服务程序结束，CPU发EOI时为止。

四、8259A的引脚信号 • 排列如图9-6和表9-2 • （1）与CPU的连接 • D7~D0：双向数据总线，写命令字和读寄存器。 • CS：芯片选通信号，由地址A15~A2译码。 • A0：片内端口选址。8088系统，接CPU的A0，8086系统接CPU的A1，而A0=0。 • RD、WR：读写/信号。 • INT：中断请求，接CPU的INTR。 • INTA：中断响应信号,第一个负脉冲通知外设中断被响应,第二个负脉冲CPU读取中断类型号。

（2）与外设的连接 • IR7~IR0：单片用，接外部中断请求；级联用，接从片的INT。 • （3）级联时 • CAS2~CAS0：级联信号，主从片互连，主片指明哪个从片被接受，从片接受编码，与ICW3比较，确定是否被响应。 • SP/EN：从编程/允许级联，采用非缓冲方式，输入，主片为1，从片为0，单片时为1；采用缓冲方式，输出，=0，启动数据总线驱动器。

9.3.2 8259A的初始化命令字及其编程 • 1.8259A的初始化命令 • 初始化时设置，工作中保持不变。 • ICW1 写偶地址 • ICW2~ICW4 写奇地址 • （1） ICW1 （芯片控制） A0=0 • 格式如图9-7 • （2） ICW2（设置中断类型码） A0=1 • 格式如图9-8 • （3） ICW3（标志主片/从片） A0=1 • 格式如图9-9 (当SNGL=0时才设置)

（4）ICW4（方式控制） A0=1 格式如图9-10 • 2.8259A的初始化编程 • 流程如图9-11 • 次序ICW1~ICW4，固定， ICW3、 ICW4可不用，视ICW1决定。 • 例:在8086系统中,用单片8259A,边沿触发,缓冲方式,用EOI清除ISn（一般的中断结束方式）.地址80H、82H（8088系统中为80H、81H），中断类型码18H，设接IR3。 • ICW1 XXX1 0 X1 1 （13H） • ICW2 0 0 0 1 1 XXX（18H） • ICW4 0 0 0 0 1 1 0 1 （0DH）

程序：MOV AL，13H • OUT 80H，AL • MOV AL，18H • OUT 82H，AL • MOV AL，0DH • OUT 82H，AL

9.3.3 8259A的操作命令字及其编程 • 1. 8259A的操作命令字 • 应用程序中设置，次序不固定，工作中可随时改变或读某寄存器的内容。 • OCW1 写奇地址 • OCW2、OCW3 写偶地址 • 注:工作中写入,不跟在ICW1之后. • （1） OCW1（中断屏蔽）格式如图9-12 • （2） OCW2（设置优先级循环方式和中断结束方式）格式如图9-13 • （3）OCW3（设置特殊屏蔽方式，中断查询和对内部寄存器的读出）格式如图9-14

2.8259A的操作命令的编程 • 流程如图9-15 • 例：（1）屏蔽IR2 • IN AL，82H • OR AL，04H • OUT 82H，AL • （2）发EOI命令 • MOV AL，20H • OUT 80H，AL

（3）读IRR的内容 • MOV AL，0AH • OUT 80H，AL • IN AL，80H • 也可从奇地址读IMR的内容。

9.3.4 8259A的应用举例 • 例1:8259A在IBM-PC/XT中的应用 • 情况见表9-5和连接如图9-16。 • 端口地址20H、21H，单片8259A,边沿触发,缓冲方式，采用完全嵌套方式，IR0最高，IR7最低，中断类型号08~0FH，中断结束采用EOI命令方式。 • （1）初始化程序： • MOV AL，13H • OUT 20H，AL • MOV AL，08H • OUT 21H，AL

MOV AL，0DH • OUT 21H，AL • MOV AL，0FFH ；屏蔽所有硬中断 • OUT 21H，AL • （2）采用中断结束命令 • MOV AL，20H • OUT 20H，AL • （3）中断向量装入 • MOV AX，0 • MOV ES，AX • MOV DI，“中断向量地址” • CLD

MOV AX，OFFSET“过程名” • STOSW • MOV AX，SEG“过程名” • STOSW

例2: 8259A在IBM-PC/AT中的应用 • 采用二片级联,连接如图9-17，从片的INT接主片的IR2，主片的SP=1,从片的SP=0,INTA直连即可.采用完全嵌套方式。 • 优先级别为: IR0>IR1>IR8>……>IR15>IR3>……>IR7.

9-16

9-17

中断响应过程 • 1、从片上IRn=1，若对应中断未屏蔽，则INT=1，往主片IRn发中断请求； • 2、若主片上对应中断未屏蔽，经PR与ISR比较，若比之高级，则INT=1到CPU； • 3、若IF=1，则CPU发第一个INTA-信号 • 主片的ISn=1，IRn=0，对ICW3进行检测，确定是否来自从片。 • 1)若Dn=0，则第二个INTA-时，外设送上中断类型码ICW2； • 2)若Dn=1，则n 通过CAS2~CAS0送出。 • 从片的ISn=1，IRn=0

从片把n与ICW3中ID2~ID0比较，若相同，则第二个INTA-时，从片送上中断类型码ICW2到数据总线。从片把n与ICW3中ID2~ID0比较，若相同，则第二个INTA-时，从片送上中断类型码ICW2到数据总线。

第 9 章可编程中断控制器 8259A