计算机组成原理与接口技术笔记 15 中断8259中断控制器

实验六8259中断控制器实验1 实验目的(1) 学习中断控制器8259的工作原理。

(2) 掌握可编程控制器8259的应用编程方法。

3 实验内容编写中断处理程序，利用PC机给实验系统分配的中断线，使用单次脉冲单元的KK1+按键模拟中断源，每次PC机响应中断请求，在显示器上显示一个字符。

4 实验原理1. 8259控制器的介绍中断控制器8259A是Intel公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。

它将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中，因此无需附加任何电路，只需对8259A进行编程，就可以管理8级中断，并选择优先模式和中断请求方式，即中断结构可以由用户编程来设定。

同时，在不需增加其他电路的情况下，通过多片8259A的级连，能构成多达64级的矢量中断系统。

它的管理功能包括：1）记录各级中断源请求，2）判别优先级，确定是否响应和响应哪一级中断，3）响应中断时，向CPU传送中断类型号。

8259A 的内部结构和引脚如图6-1所示。

8259A的命令共有7个，一类是初始化命令字，另一类是操作命令。

8259A的编程就是根据应用需要将初始化命令字ICW1-ICW4和操作命令字OCW1-OCW3分别写入初始化命令寄存器组和操作命令寄存器组。

ICW1-ICW4各命令字格式如图6-2所示，OCW1-OCW3各命令字格式如图6-3所示，其中OCW1用于设置中断屏蔽操作字，OCW2用于设置优先级循环方式和中断结束方式的操作命令字，OCW3用于设置和撤销特殊屏蔽方式、设置中断查询方式以及设置对8259内部寄存器的读出命令。

2．8259寄存器及命令的控制访问在硬件系统中，8259仅占用两个外设接口地址，在片选有效的情况下，利用A0来寻址不同的寄存器和命令字。

对寄存器和命令的访问控制如表6-1所示。

图6-1 8259内部结构和引脚图图6-2（a） ICW1格式图6-2（b） ICW2格式图6-2（c） ICW3格式图6-2（d） ICW4格式图6-3 OCW命令字格式3. PC微机系统中的8259在80x86系列PC微机系统中，系统中包含了两片8259A中断控制器，经级连可以管理15级硬件中断，但其中部分中断号已经被系统硬件占用，具体使用情况如表6-2示。

总结介绍8259中断控制器8259中断控制器Overview前言8259A芯片是一个中断管理芯片，中断的来源除了来自于硬件自身的NMI中和来自于软件的INT n指令造成的软件中断之外，还有来自于外部硬件设备的中断，这些中断的可屏蔽的。

这些中断也都通过PIC（Programmable Interrupt Controller）进行控制，并传递给CPU。

一个8259A芯片最多可接收8个中断源，但由于可以将2个或多个8259A芯片进行级连（cascade），并且最多可以级链到9个，所以最多可以接64个中断源。

如今绝大多数的PC 都拥有2个8259A，这样最多可以接收15个中断源。

通过8259A可以对单个中断源进行屏蔽。

在一个8259A芯片上有如下几个内部的寄存器：1.Interrupt Mask Register（IMR）。

2.Interrupt Request Register（IRR）。

3.In Service Register（ISR）。

IMR被用作过滤被屏蔽的中断，IRR被用作暂时放置未被进一步处理的Interrupt，当一个Interrupt正在被CPU处理时，此中断被放置在ISR中。

除了这几个寄存器之外，8259A还有一个单元叫做Priority Resolver，当多个中断同时发生时，Priority Resolver根据它们的优先级，将最高优先级的优先传递给CPU。

工作原理当一个中断请求从IR0到IR7中的某根线到达IMR时，IMR首先判断IR是否被屏蔽，如果被屏蔽，则此中断请求被丢弃；否则，则将放入IRR中。

在此中断请求不能进行下一步处理之前，它一直被放置在IRR中。

一旦发现处理中断的时机已到，Priority Resolver将从所有被放置于IRR中的中断中挑选出一个优先级最高的中断，将其传递给CPU去处理。

IR号越低的中断优先级级别越高，比如IR0的优先级是最高的。

8259A通过发送一个INTR（Interrupt Request）信号给CPU，通知CPU有一个中断到达。

计算机接⼝与微机原理-第12周-中断控制器8259A-c可编程中断控制器8259Ap IBM PC/XT的中断指令p DOS系统功能调⽤p BIOS中断类型p8259A的中断级联p IBM PC/AT的中断级联p8259A的应⽤举例p8259A的编程⽅法中⼭⼤学信息科学与技术学院陈任IBM PC/XT中的中断指令(1) 8086/8088系统中与中断有关的专⽤指令。

1.INT n 软件中断指令（Interrupt）-软件中断指令，也称为软中断指令，其中n为中断类型号，其值必须在0~255的范围内。

-可在编程时安排在程序中的任何位置上，因此也被称为陷阱中断。

-CPU执⾏INT n指令时，先把标志寄存器的内容推⼊堆栈，再把当前断点的段基地址CS和偏移地址IP⼊栈保护，并清除中断标志IF和单步标志TF。

-然后将中断类型号n乘以4，找到中断服务程序的⼊⼝地址表的表头地址，从中断⽮量表中获得中断服务程序的⼊⼝地址，将其置⼊CS和IP寄存器，CPU就⾃动转到相应的中断服务程序去执⾏。

-原则上讲，利⽤INT n指令能以软件的⽅法调⽤所有256个中断的服务程序，尽管其中有些中断实际上是由硬件触发的。

因此可以利⽤这条指令来调试各种中断服务程序。

-例如，可⽤INT 0指令让CPU执⾏除法出错中断服务程序，可⽤INT 2指令执⾏NMI中断服务程序，⽽不必在NMI引脚上加外部信号。

IBM PC/XT中的中断指令(2)1. INT n 软件中断指令（Interrupt）2. INTO 溢出中断指令（Interrupt On Overflow）-当带符号数进⾏算术运算时，如果溢出标志OF置1，则可由溢出中断指令INTO产⽣类型为4的中断，若OF清零，则INTO指令不产⽣中断，CPU继续执⾏后续程序。

-在带符号数进⾏加减法运算之后，必须安排⼀条INTO指令，⼀旦溢出就能及时向CPU提出中断请求，CPU响应后可作出相应的处理，如显⽰出错信息，使运算结果⽆效等。

微机原理与汇编语言实验报告姓名x x x学号xxxxxx 专业班级计科x班课程名称微机原理与汇编语言实验日期2014.11.25 实验名称8259中断控制器实验成绩1、掌握8259A的工作原理。

2、掌握编写中断服务程序方法。

3、掌握初始化中断向量的方法。

二、实验内容1、实验原理本实验用到三部分电路：电平开关电路、简单I/O口扩展电路和8259中断控制器电路。

电平开关电路简单io扩展电路8259中断控制器电路1)电平开关电路开关量输入电路由8只开关组成，每只开关有两个位置H和L，一个位置代表高电平，一个位置代表低电平。

对应的插孔是：K1~K8。

2)扩展输出口扩展输出接口由74LS273构成，74LS273的输出信号由插孔O0~O7输出，插孔CS273是其选通信号，其它信号线已接好。

3)8259中断控制电路CS8259是8259芯片的片选插孔，IR0~IR7是8259的中断申请输入插孔。

DDBUS是系统8位数据总线。

INT插孔是8259向8086CPU的中断申请线，INTA是8086的中断应答信号。

2、实验步骤1)实验接线CS0↔CS8259 CS1↔CS273 O0～O7↔LED1～LED8 K1～K8↔IR0～IR7 INT↔INTR INTA↔QINTACS0 片选信号，地址04A0～04AF 偶地址有效CS1 片选信号，地址04B0～04BF 偶地址有效CS2 片选信号，地址04C0～04CF 偶地址有效CS3 片选信号，地址04D0～04DF 偶地址有效CS4 片选信号，地址04E0～04EF 偶地址有效CS5 片选信号，地址04F0～04FF 偶地址有效CS6 片选信号，地址0000～01FF 偶地址有效CS7 片选信号，地址0200～03FF 偶地址有效关于偶地址有效当8259片选连接CS0时，因访问端口时地址位A0的值必须为1，由A1地址位来区分两个端口吗，因此，偶地址：04A0，04A4…奇地址：04A2，04A6…2)编译调试程序3)全速运行程序，拨动某一电平开关，观察LED的亮灭情况。

82598259A是一个可编程的中断控制器，应用在实时的、以中断方式进行监控的计算机系统中。

用一片8259A可以管理8个等级的中断申请。

并可再经级联扩展多至8片8259A，使得中断等级可扩展多至64级。

8259A可以作为一个I/O外围器件，用系统软件编程，它所具有的多种优先权方式可以通过主程序在任何时候进行改变或重新组织。

这意味着可以按照全系统的外围情况和要求，设计出一个完整的中断结构，用来实现优先管理、中断屏蔽以及自动中断矢量转移。

它几乎可以适合于任何一种中断控制的结构，因而得到了广泛的应用。

1 引脚图8259A为28脚双列直插式封装的器件。

2 内部结构其工作过程如下：第一步：当中断请求线(IR0～IR7)上有信号输入时，就把中断请求寄存器IRR相应的位置1。

第二步：当IRR的一位置1后，就会与IMR中相应的屏蔽位进行比较，如该屏蔽位为0，则请求被发送给优先级分析器；如该屏蔽位为1，则封锁该请求。

第三步：当一个中断请求被输入优先级分析器后，将由优先权分析器判定其优先权，然后向CPU 发中断申请，INT脚变高(INT联到8086的INTR)。

第四步：CPU的INTR引脚为异步状态接收，也就是它可以在任何时间(与时钟无关)接收中断。

在软件控制下利用STI指令(中断置位)或CLI(中断复位)指令可分别将CPU的“中断开放标志位”IF置位或复位，可以做到接受或不理睬在INTR上的中断申请。

第五步：假定CPU中的IF标志为1，则CPU在完成当前指令的即进入中断响应周期，这个中断响应周期将标志寄存器入栈，然后清除IF标志，关闭了中断。

再将代码段寄存器和指令指针也入栈（这是为了从中断服务程序返回），然后CPU发出第二个 INTA脉冲通知8259A，说明8086已经允许了它的中断请求。

若8086用于“最小方式”，则INTA脉冲信号为8086 INTA引脚上的信号；若8086用于“最大方式”时，则8086 LOCK脚在中断响应序列执行期间变为低电平。

实验三、8259中断控制器实验1．实验目的(1).掌握中断控制器8259 IP核的工作原理，熟悉对8259的初始化设置。

(2).掌握中断服务程序的编写方法。

(3).掌握程序固化及脱机运行程序的方法。

2．实验原理8259的工作原理。

参考微机原理与接口技术相关教材。

使用中断控制器8259，首先要对8259初始化，对初始化命令字ICW1~ICW4进行设置，初始化命令字的格式如表3-1所示。

8259 - P rogrammble Intrrupt Controller图3-1 8259 可编程中断控制器表3-1 初始化命令字ICW1~ICW4数据格式：子程序的入口地址写入中断向量表。

另外要编写相关的中断服务子程序。

8259的端口地址如下：PIC_ICW1 EQU 20HPIC_ICW2 EQU 21HPIC_ICW3 EQU 21HPIC_ICW4 EQU 21Hppt 8255的端口地址是：port A 378h ；PA接2个LED数码管port B 379h ；PB接8个LED 发光二极管port C 37ah ；PC口ppt_ctrl 37bh ；控制字口ppi 8255的端口地址是：port A 060h ；PA接4×4键盘和LCD液晶模块port B 061h ；PB 最低位控制计数器2门控信号port C 062h ；PC pc.0控制ppi portA 输入使能ppt_ctrl 063h ；控制字口定时器/计数器8254的端口地址：PIT_CNT0 EQU 40HPIT_CNT1 EQU 41HPIT_CNT2 EQU 42HPIT_CTRL EQU 43H3．实验内容（1）中断计数显示程序本实验主要验证中断控制器8259的中断控制功能。

中断请求信号由按键产生，该按键向8259的IR1发出中断请求，每中断一次，寄存器加1计数，并通过8255的PA口外接的数码管显示出中断的次数。

PA 口输出使能由PC口最低位控制。

实验六 8259中断控制(1)一、实验目的1. 学习8086/8088 CPU中断系统的知识。

2. 学习8259中断控制器的使用。

二、实验内容编写程序，使8255的A口控制LED灯。

CPU执行主程序时四个绿灯亮。

用“”作为8259的IR3的输入信号，向CPU请求中断。

CPU在中断服务程序中熄灭绿灯，并使4个红灯亮。

中断服务程序结束，又返回主程序，再使绿灯亮。

三、实验区域电路连接图8259的INT连8088的INTR（Xl5）；8259的INTA连8088的INTA（Xl2）；“”插孔和8259的3号中断IR3插孔相连；（单脉冲与时钟单元)；8259的CS端接EX1（60H）；连JX4→JX17。

IOWR→IOWR；IORD→IORD；A0→A0;PA0…PA3→L2,L6，L10，L14; PA4…PA7→L3,L7,L11,L15。

四、实验步骤1、按连线图接好，检查无误后打开试验箱电源。

通过在计算机上进行设置将试验箱与电脑连接。

2、根据功能要求在 PC 端软件开发平台上编写程序代码，编译通过后下载到试验箱。

在试验箱上检测程序运行的结果。

3、在试验箱上检测程序运行的结果。

即运行程序后，绿色LED灯点亮表面程序运行在主程序。

按下AN开关按钮，应当红色LED灯亮，绿色LED灯灭，表明在执行中断服务程序；过一会儿红灯熄灭了，绿灯又亮了起来，表明中断服务程序已返回了主程序。

4、如果运行结果不正确就要检查连线和程序，修改直到正确。

五、程序框图六、程序代码CODE SEGMENTASSUME CS:CODEINTPORT1 EQU 0060HINTPORT2 EQU 0061HINTQ3 EQU INTREEUP3INTCNT DB ?ORG 1200HSTART:CLDMOV DX,0FF2BHMOV AL,80H/设置8255方式字为10000000/OUT DX,ALCALL WRINTVERMOV AL,13HMOV DX,INTPORT1OUT DX,ALMOV AL,08HMOV DX,INTPORT2OUT DX,ALMOV AL,09HOUT DX,ALMOV AL,0F7HOUT DX,ALMOV INTCNT,01HSTI/开中断/WATING:MOV DX,0FF28HMOV AL,0F0HOUT DX,ALJMP WATING/跳转到WATING，使绿灯持续亮/ WRINTVER:MOV AX,0HMOV ES,AXMOV DI,002CHLEA AX,INTQ3STOSW/送偏移地址/MOV AX,0000HSTOSW/送段地址/RETINTREEUP3:CLI/关中断/PUSH AXPUSH DX /现场保护/MOV DX,0FF28HMOV AL,0FHOUT DX,ALMOV BL,0FHDELAY: MOV AX,0FFFFHDELAY1:DEC AXJNZ DELAY1DEC BLJNZ DELAYINTRE2:MOV AL,20HMOV DX,INTPORT1OUT DX,ALPOP DXPOP AXSTI/开中断/IRETCODE ENDSEND START。