中断技术、DMA控制器及定时器计数器.ppt
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1、第八章 中断技术、DMA控制器及定时器/计数器,主 要 内 容,中断的基本原理 中断的实现方法 中断控制器8259A DMA控制器8237 计数器/定时器8253,中 断 的 基 本 原 理,所谓中断,就是指当CPU正在执行程序时,外设(或其它中断源)向CPU发出请求,CPU暂停当前程序的执行,转向该外设服务(或称中断服务)程序,当中断服务程序运行结束后,返回原程序继续执行的过程。,中 断 的 基 本 原 理,中断过程 包括:中断请求,中断判优,中断响应,中断处理,中断返回五个过程。 中断优先权 软件查询法 是在CPU响应中断后,用软件查询以确定是哪些外设申请中断,并判断它们的优先权,中 断
2、的 基 本 原 理,硬件优先权排队电路 中断优先权排队电路 可用硬件编码器和比较器组成的优先权排队电路,中 断 的 基 本 原 理,硬件优先权排队电路 链式优先权排队电路也称雏菊花链 将所有的中断源排成一个链。各中断源在链中的前后顺序是根据中断源优先级别的高低来排列。排在链前面的优先级最高。,中 断 的 基 本 原 理,中断响应 中断响应的条件: 有中断请求信号 中断请求没有被屏蔽 中断是开放的 CPU在现行指令执行结束时响应中断,中 断 的 基 本 原 理,中断响应 关中断 保存断点 保护现场 给出中断服务程序入口地址,并转入该服务程序 恢复现场 从中断返回,8086 8088 中 断 系
3、统,8086/8088的中断源 8086/8088系统的中断源分为外部中断(中断源来自CPU外部)和内部中断(来自CPU内部的中断) 内部中断 除法溢出中断0号中断 单步中断1号中断 INT指令中断 溢出中断4号中断,8086 8088 中 断 系 统,外部中断 非屏蔽中断 非屏蔽中断的优先权高于可屏蔽中断。其中断请求信号是发生在NMI上的电压跳变(边沿触发)。 可屏蔽中断 出现在INTR线上的请求信号是电平触发的。只有当中断允许标志位IF为1时,CPU才能响应INTR的中断请求。如果IF为0,即使INTR端有中断请求信号CPU也不会响应。这种情况称为中断屏蔽。,8086 8088 中 断 系
4、 统,中断向量表 8086/8088系统支持最多256个中断,对应每一个中断,都有一个中断服务程序,该中断服务程序的入口地址称为中断向量。每个中断向量占用4个字节,前两个字节为服务程序的IP(偏移量),后两个字节为服务程序的CS(段地址)。,8259A 中 断 控 制 器,8259A的结构及逻辑功能 功能 管理和控制80x86的外部中断请求 实现中断判优 提供中断向量 屏蔽中断输入 使用单片8259A可以管理8级中断,采用级联方式,最多可管理64级中断,8259A 中 断 控 制 器,结构,8259A 中 断 控 制 器,结构 中断请求寄存器IRR 优先级分析器 中断服务寄存器ISR 中断屏蔽
5、寄存器IMR 数据总线缓冲器 读/写逻辑 级联缓冲器,8259A 中 断 控 制 器,8259A的引脚,8259A 中 断 控 制 器,中断响应过程 (1)外部设备在中断请求输入线(IR7 IR0)上发了中断请求,使中断请求寄存器IRR的相应位置位。 (2)IRR的内容与IMR的内容相“与”,结果送给优先级分析器。中断优先级分析器把优先级最高的中断请求送到控制电路。 (3)控制电路将接收到的中断请求向CPU输出INT信号。,8259A 中 断 控 制 器,中断响应过程 (4)若CPU是处在开中断状态,则在当前指令执行完以后,接收到INT信号,输出一个中断响应脉冲,进入第一个中断响应周期。 (5
6、)8259A的脚上收到脉冲信号,就将最高优先级所对应的IRR位清除,并将对应的ISR位置位。 (6)CPU启动第二个中断响应周期,输出另一个脉冲,在这个周期8259A向数据总线输出一个中断向量码。 (7)CPU读取该中断向量码,把它乘以4,得到中断服务程序入口地址,转入该中断服务程序。这样一个中断响应周期就完成了。,8259A 中 断 控 制 器,8259A的编程 8259A的初始化编程 由CPU向8259A写初始化命令字ICW 初始化命令字ICW的格式及功能如下 1、ICW1 2、ICW2,8259A 中 断 控 制 器,3、ICW3 4、ICW4,8259A 中 断 控 制 器,8259A
7、的工作方式编程 1、OCW1是中断屏蔽命令字,D7D0分别控制对应的IRQ7IRQ0上的中断请求被屏蔽还是开放。“1”是屏蔽,“0”是开放。 2、OCW2是用来设置中断优先级循环方式和发送EOI命令。通过偶地址写OCW2且命令字的D4D3位都是“0”,标志着是对OCW2设置,若D4D3位是01则是OCW3,D4为1则是ICW1。,8259A 中 断 控 制 器,3、OCW3用于控制读中断状态、查询及屏蔽方式,此时要求8259A的引脚A0为0即偶地址。 例:设8259A初始化后屏蔽IR2,设置特殊屏蔽方式,允许开放优先级低的中断。设端口地址为20H和21H。,8259A 中 断 控 制 器,82
8、59A的操作方式 查询方式 中断屏蔽 缓冲模式 中断嵌套模式 中断优先权旋转 中断结束命令 读8259A状态 8259A的级联,可 编 程 DMA 控 制 器 8237A,利用DMA方式传送数据时,数据的传送过程完全由硬件控制,这种电路称为DMA控制器(DMAC)。需要数据传送时,DMAC向CPU提出申请,CPU让出总线控制权,由DMAC直接控制地址总线、数据总线和控制总线,让存储器与高速的外部设备直接交换数据,CPU不再干预,这样大大减少了中间过程,提高了数据传送速度。,可 编 程 DMA 控 制 器 8237A,8237A的结构和功能 引脚信号,可 编 程 DMA 控 制 器 8237A,
9、内部结构 8237A有4个独立的DMA通道,24个内部寄存器。,可 编 程 DMA 控 制 器 8237A,内部寄存器 基址寄存器和当前地址寄存器 基字节计数寄存器和当前字节计数寄存器 暂时地址寄存器 状态寄存器 命令寄存器 暂存寄存器 方式寄存器 屏蔽寄存器 请求寄存器 8237A的先后触发器 此触发器保证16位寄存器的读写操作,以先低字节后高字节的顺序操作。,可 编 程 DMA 控 制 器 8237A,8237A的工作方式 单字节传送方式 DMA传送时,仅传送一个字节。 块传送方式 块传送方式由一个DMA请求启动传送整个一个数据块,在整个数据传送期间,系统总线一直被DMAC所控制,每传送一
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