计算机组成原理与接口技术笔记 15 中断8259中断控制器
微机接口实验报告8259中断控制器实验
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
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。
《微机原理与接口》知识点第7章中断控制器8259
五、引入中断请求的方式
1、边沿触发方式
特点：将中断请求输入端出现的上升沿作为中断请求信号。
2、电平触发方式 特点：将中断请求输入端出现的高电平作为中断请求信号。
3、中断查询方式 特点： 1.外设通过向8259A发中断请求信号要求CPU服务。
2.CPU内部的中断允许触发器复位。
3.CPU使用软件查询来确认中断源。
第7章 中断控制器
7.1 8259A概述
7.2 8259A的引脚信号、编程结构和工作原理 7.3 8259A的工作方式 7.4 8259A的初始化命令字和操作命令字
7.5 8259A使用举例
第7章 中断控制器8259A 重点: 1、8259A的编程结构和工作原理 2、8259A的初始化命令字、操作命令字 3、8259A的初始化流程和初始化编程 4、8259A的应用
；×××10×11B ；设置ICW1 ；00011000B~ 00011111B ；设置ICW2 ；00000001B ；设置ICW4
三、8259A的操作命令字
1、OCW1 ：中断屏蔽操作命令字
D7 M7 D6 M6 D5 M5 D4 M4 D3 M3 D2 M2 D1 M1 D0 M0 A0 1
中断 触发 方式
A0
0
是否设 置ICW4 规定单片或 级连方式
1:设置ICW4 0:不设ICW4
1:单片方式 0:级连方式
2、ICW2 ：设置中断类型码初始化命令字
ICW2高五位与中断类型码的高五位相同。 注：该命令字必须写入“奇地址”端口，即A0＝1。
3、ICW3 ：标志主/从片初始化命令字
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
特点：发结束命令时，指令内不指定清除ISR中的哪一位， 由8259A自动将最高优先级对应的ISR中非零位复位，结 束当前正在处理的中断。 用于全嵌套方式。
计算机接口与微机原理-第12周-中断控制器8259A-c
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5_8259中断控制器实验概论
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。
8259可编程的中断控制器
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。
微机原理与接口技术 第八章 中断与可编程中断控制器8259A
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第八章 中断与可编程中断控制器8259A
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出现IR2、IR4
主程序 …… …… …… …… …… …… ……
IR2服务 …
S…TI … CLI P…OP… EOI IRET
出现IR1 IR1服务 IR4服务 … S…TI CLI P…OP… EOI IRET
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
微机原理与接口技术
第八章 中断与可编程 中断控制器8259A
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
2
本章内容
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
3
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
4
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
5
二、中断源和中断分类
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
G B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0
CLK RD
INTA
接 CPU 的 D7 ～ D0
CPU从D2D1D0读取 7当4L前S2优45先方级向最高的 始中终断是类A型B码
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
29
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
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（二）中断嵌套
第八章 中断与可编程中断控制器8259A
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利用74LS148编码器构成的优先权排队电路示意图
74LS245的 方向是AB
+5V
D Q INTR
假设中断请求 信号低有效
INT 7 INT 6
II7 6
Eo
INT 5 I5
INT 4 I4
A2
INT 3 I3
A1
INT 2 I2
A0
实验3 8259中断控制器实验(20131104)
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。
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8259有4个初始化控制字，3个操作控制字。
三个重要的寄存器：中断服务寄存器、中断屏蔽寄存器、中断请求寄存器
中断请求寄存器：发出中断请求的设备
中断屏蔽寄存器：被屏蔽中断的设备
中断服务寄存器：正在被响应中断的设备
8086处理器芯片有INTR和NMI引脚，用来接收中断请求，会通过INTA引脚来发回中断响应。
INTR是可以屏蔽的中断，NMI是不可屏蔽的中断。
都是输入高电平时有效。
INT 02H是已经分配的NMI中断。
INTR接收的中断的处理程序没有在中断向量中初始化，需要我们自己初始化。
INT 00：除法出错
INT 01：单步执行
也可以把TF标志位设置为1，标志寄存器不能直接进行赋值，所以要通过堆栈来赋值。
INT 03：断点中断
遇到INT 03则中断程序执行
INT 04：有符号数溢出中断
指令：INTO，如果OF为1，则执行INT 04中断
如何编写自己的中断服务程序
AH = 35H，INT 21H，可以获取中断向量表中，中断号为AL的中断服务程序的入口地址。
返回值在ES和BX中。
AH = 25H，INT 21H，可以设置中断向量表，可以把我们写的中断服务程序的入口地址写入到中断向量表中。
入口地址通过DS:DX传递进去。
中断服务程序的返回是IRET
中断的优先级
一般情况下会给不同的IO设备分配不同的优先级，如果同时有中断请求，则先处理优先级高的中断请求。
优先级低的中断请求在执行的时候，优先级高的中断请求可以把优先级低的中断请求打断。
中断屏蔽位：对于不同优先级的中断请求
假设有4个中断设备，则设置4个位表示这4个设备发出的请求是否能被响应，如果该位是1，则不能响应，如果是0则能够响应。
8259芯片：可编程中断控制器
8086处理器只有一个INTR来接收中断请求信号，如果直接接收则只能接收一个外设的中断请求。
用8259芯片来扩展。
8259可以接收8路中断请求信号，IR0最低，IR7最高
8259是处理器的一个外设，也需要分配端口地址。
8259进行级联之后可以扩大接收中断请求的信号的数量，一个主片可以接收8个从片的请求。
最多两级，所以最多只能接收64个外设的中断请求。
8259控制字和端口
8259有4个初始化控制字ICW，3个操作控制字OCW
IMR：中断屏蔽寄存器
ICW2是必须初始化的，总共8位正好是0到FF，代表中断号。
ICW3和ICW4是可选的，根据ICW1的D0和D1来判断是否需要初始化
ICW3只有在级联的时候才需要初始化，从片的ICW3A的最后3位代表它是连接到主片的第几个IR中。
ICW4的D4用来控制是否能接收来自同一个引脚的不同请求，一般是不能打断的，设置为1代表特殊的完全嵌套模式，是可以打断的。
这样的设置一般是用在级联中，连向IR2的从片的7个IR发送中断请求都是发送向主片的IR2的，假如从片的IR3发出中断请求，然后在处理它的时候，从片的IR2又发出请求，则要打断前面的，对于主片来讲，它的同样输入到IR2的中断请求，所以要设置为特殊的完全嵌套模式来打断中断服务。
EOI：中断结束
中断结束并不是简单的中断服务程序执行到IRET，还要相应把各个寄存器恢复到初始状态，比如ISR要恢复为0
OCW1：A0为1，对奇数地址的写入，通过对OCW1的写入，可以屏蔽中断。
OCW2：A0为0，D4和D3为00。