现代微机原理与接口技术接口第5章.ppt
《现代微机原理与接口技术接口第5章.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《现代微机原理与接口技术接口第5章.ppt(72页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术第第5章章 中断技术中断技术1现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术5.1 5.1 中断基本概念中断基本概念5.1.1 中断基本概念中断基本概念定义:定义:CPU暂停现行程序,转而处理随机到来暂停现行程序,转而处理随机到来的事件,待处理完后再回到被暂停的程序继续执的事件,待处理完后再回到被暂停的程序继续执行,这个过程就是中断。行,这个过程就是中断。中断过程:中断过程:中断处理的隐操作:中断处理的隐操作:程序状态及程序断点地址程序状态及程序断点地址的进栈及出栈。的进栈及出栈。中断请求中断请求中断响应中断响应中断服务中断服务中断结束中断结束中断处理
2、中断处理2现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 中断系统其他功能:中断系统其他功能:支持多中断源和多种中断源。支持多中断源和多种中断源。支持中断屏蔽处理。支持中断屏蔽处理。支持中断嵌套处理。支持中断嵌套处理。支持中断优先级修改。支持中断优先级修改。支持中断结束方式选择。支持中断结束方式选择。3现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术5.1.2 中断类型中断类型属性:属性:硬件硬件/软件、向量软件、向量/查询。查询。1.外部硬件外部硬件(如键盘、鼠标,串口,并口打印机等)中断如键盘、鼠标,串口,并口打印机等)中断 中断请求:中断请求:多个中断请求的排队和判优由中断控制器完多个中断请求
3、的排队和判优由中断控制器完成,产生的有无中断请求的信号送到成,产生的有无中断请求的信号送到CPU的的INTR引脚。引脚。中断类型号:中断类型号:通过数据总线送到通过数据总线送到CPU中。中。EFLAGS寄存器的寄存器的IF位影响位影响CPU对中断请求的响应。对中断请求的响应。处理器在当前指令执行结束的时候启动中断识别处理器在当前指令执行结束的时候启动中断识别INTA总线周期总线周期属性:属性:硬件、可屏蔽、向量。硬件、可屏蔽、向量。SIO LPC47B27XIRQx82801BASERIRQ82815EPPII/III CPUINTR中断类型号中断类型号PIRQx4现代微机原理与接口技术现代微
4、机原理与接口技术2.不可屏蔽中断不可屏蔽中断 中断请求:中断请求:中断请求的信号送到中断请求的信号送到CPU的的NMI引脚。引脚。中断类型号:中断类型号:固定为固定为2。CPU不需要进行中断识别,直接处理中断。不需要进行中断识别,直接处理中断。属性:属性:硬件、不可屏蔽、向量。硬件、不可屏蔽、向量。NMI由由0跳变到跳变到1以后要维持至少以后要维持至少4个连续的处理个连续的处理器时钟周期的高电平才被识别。器时钟周期的高电平才被识别。NMI由由1跳变到跳变到0以后要维持至少以后要维持至少4个连续的处理个连续的处理器时钟周期的低电平,新的器时钟周期的低电平,新的NMI中断才能被识别。中断才能被识别
5、。5现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术3.软件中断软件中断 属性:属性:软件、不可屏蔽、向量。软件、不可屏蔽、向量。中断请求:中断请求:指令执行中或程序调用产生。指令执行中或程序调用产生。中断类型号:中断类型号:CPU规定或指令给出。规定或指令给出。CPU专用中断:专用中断:溢出溢出(O)、单步、单步(1)、断点中断、断点中断(3)。BIOS中断:中断:I/O设备控制、实用服务、特殊中断、专设备控制、实用服务、特殊中断、专用参数中断。用参数中断。DOS中断:中断:公开公开/未公开、可调用、系统功能。未公开、可调用、系统功能。自由中断:自由中断:未定义未定义(20H3FH中未使用的中断
6、中未使用的中断)。CPU不需要进行中断识别,直接处理中断。不需要进行中断识别,直接处理中断。6现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术常用的软件中断常用的软件中断中断号中断号中断号中断号功功功功 能能能能中断号中断号中断号中断号功功功功 能能能能10H视频服务中断视频服务中断13H软硬盘控制中断软硬盘控制中断14H串行口中断串行口中断15H各种各种IO设备中断设备中断16H键盘中断键盘中断17H并行打印口中断并行打印口中断20H返回返回DOS21HDOS功能调用功能调用23HCtrl+Break处理处理24HDOS严重错误严重错误33H鼠标中断鼠标中断2FH31HDOS保护方式接保护方式接
7、口口BIOS、DOS、自由中断的汇编调用方式:、自由中断的汇编调用方式:INT n ;n为中断向量号,如为中断向量号,如 INT 10H7现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术4.内部中断和异常内部中断和异常 属性:属性:软件、不可屏蔽、向量。软件、不可屏蔽、向量。中断请求:中断请求:指令执行中产生。指令执行中产生。中断类型号:中断类型号:CPU规定。规定。失效:失效:错误在指令完成前,错误指令的错误在指令完成前,错误指令的CS:EIP压压栈。该指令会重做。栈。该指令会重做。陷阱:陷阱:错误在指令完成后,错误指令下一指令的错误在指令完成后,错误指令下一指令的CS:EIP压栈。压栈。中止:
8、中止:不保存,重启机器。不保存,重启机器。CPU不需要进行中断识别,直接处理中断。不需要进行中断识别,直接处理中断。8现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术5.1.3 中断识别及其优先级中断识别及其优先级1.中断识别中断识别 只有外部硬件中断需要进行识别,其余不需要识别。只有外部硬件中断需要进行识别,其余不需要识别。中断识别由中断控制器完成。中断识别由中断控制器完成。2.中断优先级中断优先级 原则:原则:按机器故障、按机器故障、DMA、外围硬件、软件递减。、外围硬件、软件递减。结果:结果:CPU专用专用DMA外围硬件外围硬件BIOSDOS自由。自由。即基本按中断向量表排序。即基本按中断向
9、量表排序。外围硬件一般可由用户修改其优先权。外围硬件一般可由用户修改其优先权。9现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术5.1.4 中断响应中断响应在当前指令结束后,可屏蔽中断根据在当前指令结束后,可屏蔽中断根据EFLAGS寄存器寄存器IF位决定是否响应;其他中断给予响应。位决定是否响应;其他中断给予响应。中断响应的步骤如下:中断响应的步骤如下:1.保护断点保护断点通过堆栈及相关硬件实现通过堆栈及相关硬件实现EFLAGS、CS、EIP的保护。的保护。并清除并清除IF和和TF。压栈的顺序是压栈的顺序是EFLAGS、CS、EIP10现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术4.转入中断处理程
10、序转入中断处理程序5.返回断点返回断点恢复断点(恢复断点(EIP、CS、EFLAG顺序出栈)继续执行主顺序出栈)继续执行主程序。程序。3.取得中断服务程序入口地址取得中断服务程序入口地址对向量中断,通过中断类型号查中断向量表或中断描对向量中断,通过中断类型号查中断向量表或中断描述符表取得。述符表取得。从中断处理程序入口地址转到中断处理程序。执行对从中断处理程序入口地址转到中断处理程序。执行对中断的处理。中断的处理。2.取得中断类型号取得中断类型号对外部硬件中断通过中断响应周期取得中断类型号。对外部硬件中断通过中断响应周期取得中断类型号。非外部硬件中断直接取得入口地址,无须第非外部硬件中断直接取
11、得入口地址,无须第2步步11现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术5.1.5 PC机中断向量表机中断向量表(IVT,用于实地址模式,用于实地址模式)2.中断向量表中断向量表位于内存地址位于内存地址0000:0000开始的开始的1KB范围内。范围内。按中断类型号顺序存放中断向量。按中断类型号顺序存放中断向量。3.中断向量指针中断向量指针指向存放中断向量地址第一字节的指针。指向存放中断向量地址第一字节的指针。中断向量指针中断向量指针=中断类型号中断类型号4。软件中断中自由中断的中断向量需用户自己装入。软件中断中自由中断的中断向量需用户自己装入。1.中断向量中断向量对应中断类型号的中断服务程序
12、入口地址。对应中断类型号的中断服务程序入口地址。每个中断向量占每个中断向量占4字节。字节。12现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术5.1.6 中断描述符表中断描述符表(IDT,用于保护模式,用于保护模式)1.中断描述符表中断描述符表(用于保护模式)用于保护模式)表项长度:表项长度:8字节,每个表项对应一个中断类型号。字节,每个表项对应一个中断类型号。表项类型:表项类型:任务门、中断门、陷阱门。任务门、中断门、陷阱门。通过特征位通过特征位(b40b44)区分不同类型。区分不同类型。13现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 表的长度:表的长度:8字节字节256=2KB。表的位置:表
13、的位置:由中断描述符表寄存器由中断描述符表寄存器IDTR指向。指向。2.中断描述符指针中断描述符指针 指向中断描述符表中的中断描述符的指针。指向中断描述符表中的中断描述符的指针。中断描述符指针中断描述符指针=IDT基地址基地址+中断类型号中断类型号8。3.中断门中断门/陷阱门陷阱门 内容:内容:段选择符、属性和偏移量。段选择符、属性和偏移量。中断门与陷阱门区别:中断门与陷阱门区别:通过中断门处理时通过中断门处理时EFLAG的的IF被清被清0,通过陷进门,通过陷进门处理处理IF不清不清0。中断门的优先级比陷阱门高,是面向外部硬件中断的中断门的优先级比陷阱门高,是面向外部硬件中断的门,后者面向优先
14、级地的中断。门,后者面向优先级地的中断。14现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 中断服务子程序入口地址取得:中断服务子程序入口地址取得:偏移偏移属性属性选择符选择符中断门中断门/陷阱门陷阱门IDTRIDT中断类型号中断类型号7 08边界边界属性属性基地址基地址段描段描述符述符CSGDT/LDT线性地址线性地址中断服务中断服务子程序子程序代码段代码段段基地址段基地址偏偏移移EIPCS段描述符缓冲器段描述符缓冲器中断描述符中断描述符中断描述符中断描述符段描述符段描述符段描述符段描述符15现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术TSS选择符选择符任务任务门门IDTRIDT中断类型号中断
15、类型号7 08属性属性段限段限基址基址TSS描描述符述符TRGDT线性地址线性地址TSS基址基址TR描述符缓存器描述符缓存器4.任务门任务门 内容:内容:TSS选择符与属性。选择符与属性。TSS取得:取得:优点:优点:中断任务和被中断任务完全隔离。中断任务和被中断任务完全隔离。缺点:缺点:中断响应过程耗时长。中断响应过程耗时长。16现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术5.2 Intel 8259A5.2.1 8259A主要任务主要任务 接受外部的中断请求;接受外部的中断请求;管理所有外部的中断请求管理所有外部的中断请求(排队、判优、屏蔽、嵌套排队、判优、屏蔽、嵌套);向向CPU产生中断
16、请求产生中断请求INTR及中断类型号;及中断类型号;进行中断结束处理;进行中断结束处理;接受接受CPU命令及返回状态。命令及返回状态。17现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术5.2.2 8259A引脚及内部结构引脚及内部结构1.8259A引脚引脚CPU侧:侧:DB0DB7;外设侧:外设侧:IR0IR7;级联:级联:CS;RD、WR、A0;SP/EN、CAS0CAS2。INT、INTA;18现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术2.8259A内部结构内部结构 接口电路:接口电路:CPU接口、接口、I/O接口。接口。19现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 内部逻辑:内部逻辑
17、:IRR、IMR、PR、ISR及控制电路。及控制电路。中断请求过程:中断请求过程:IR-INT。&INTISR编码编码中中断断请请求求优优先先级级编编码码器器中中断断请请求求寄寄存存器器IRRIR0IR7&中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器IMRD0D71比比较较器器 B0B1B2ABA0A1A220现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 CPU响应可屏蔽中断条件:响应可屏蔽中断条件:当前指令执行完毕;当前指令执行完毕;EFLAGS中中IF=1;INTR信号有效。信号有效。中断响应过程:中断响应过程:向向CPU送中断类型号。送中断类型号。第一个第一个INTA,CPU封锁总线封锁总线(LOCK有
18、效有效),8259A最最高优先级请求对应高优先级请求对应ISR位置位,对应位置位,对应IRR复位。复位。第二个第二个INTA,总线解锁,总线解锁,ALE无效,无效,8259A将当前将当前中断服务程序对应中断类型号送到数据总线上。中断服务程序对应中断类型号送到数据总线上。ISR的复位在自动结束的复位在自动结束/非自动结束时不一致。非自动结束时不一致。DMA传送方式比中断方式速度快传送方式比中断方式速度快(响应与传送响应与传送)。回回ICW321现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术3.8259A工作方式工作方式 中断请求方式:中断请求方式:初始化设置初始化设置边沿触发方式边沿触发方式:正跳
19、变向:正跳变向8259A请求中断。请求中断。电平触发方式电平触发方式:高电平向:高电平向8259A请求中断,响应请求中断,响应中断后要及时清除高电平。中断后要及时清除高电平。查询中断方式查询中断方式:外设向:外设向8259A请求中断,但请求中断,但8259A不向不向CPU发中断请求信号发中断请求信号INT。22现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 连接总线与级联方式连接总线与级联方式:非缓冲非缓冲初始化设置初始化设置 非缓冲方式:非缓冲方式:小系统中,小系统中,8259A数据线直接连数据线直接连系统数据总线,不需要总线缓冲器,此时系统数据总线,不需要总线缓冲器,此时SP/EN表示级联时
20、主表示级联时主/从关系。从关系。主片:主片:SP/EN接高电平;接高电平;从片:从片:SP/EN接低电平。接低电平。缓冲方式:缓冲方式:大系统中,数据总线都具有总线大系统中,数据总线都具有总线缓冲器,此时缓冲器,此时SP/EN表示数据传送方向,级联时表示数据传送方向,级联时主主/从关系通过软件设定从关系通过软件设定ICW4来决定。来决定。23现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 屏蔽方式:屏蔽方式:内部特性内部特性 内部特性:内部特性:自动屏蔽低于自己优先级的自动屏蔽低于自己优先级的IR。正常屏蔽:正常屏蔽:IMR中相应位置位;中相应位置位;特定屏蔽:特定屏蔽:开放比自己优先级低的开放
21、比自己优先级低的IR。优先级管理方式:优先级管理方式:固定优先权固定优先权 内部特性:内部特性:IR0IR7的优先级为一循环队列。的优先级为一循环队列。固定优先权:固定优先权:从从IR0IR7降序;降序;轮转优先权:轮转优先权:自动轮转:自动轮转:刚被服务的刚被服务的IR的优先级降至最低;的优先级降至最低;指定轮转:指定轮转:指定的指定的IR的优先级降至最低。的优先级降至最低。24现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 嵌套方式:嵌套方式:全嵌套全嵌套 全嵌套:全嵌套:禁止同优先级或低优先级请求发生;禁止同优先级或低优先级请求发生;特殊全嵌套:特殊全嵌套:禁止低优先级请求发生。禁止低优先
22、级请求发生。应用:应用:级联时主片特殊全嵌套,从片全嵌套。级联时主片特殊全嵌套,从片全嵌套。结束方式:结束方式:非自动非自动 自动:自动:中断响应后中断响应后ISR中最高优先级位自动复中最高优先级位自动复位;位;非自动:非自动:中断服务程序返回前,需要处理程中断服务程序返回前,需要处理程序发出对序发出对ISR中相应位复位的中断结束命令;中相应位复位的中断结束命令;不指定方式:不指定方式:ISR中最高优先级位复位;中最高优先级位复位;指定方式:指定方式:命令中指定的命令中指定的ISR中相应位复位。中相应位复位。25现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术4.8259A的操作功能及命令的操作功
23、能及命令 I/O端口地址:端口地址:只提供二个端口只提供二个端口(使用使用A0区别区别);命令:命令:初始化初始化-ICW1ICW4,操操 作作-OCW1OCW3。状态:状态:IRR、ISR、IMR、查询字。、查询字。I/O端口操作冲突时解决方法:端口操作冲突时解决方法:信息字节中有空闲位时:信息字节中有空闲位时:特征位方法;特征位方法;信息字节中无空闲位时:信息字节中无空闲位时:时序方法。时序方法。26现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术PIC1PIC2操作操作内容内容特征位特征位时序时序D4D3D220H0A0H写写ICW11无无OCW200OCW30121H0A1H写写ICW2I
24、CW4无无ICW2ICW4OCW1初始化后初始化后20H0A0H读读IRR,ISR查询字查询字无无OCW3决定决定21H0A1H读读IMR无无无无 8259A命令关系表:命令关系表:注:注:ICWx只有在初始化过程中才会出现。只有在初始化过程中才会出现。27现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 (1)初始化命令初始化命令ICW1 特征位:特征位:D4=1;ICW4主要设定嵌套、缓冲、结束方式,主要设定嵌套、缓冲、结束方式,缺省值为缺省值为全嵌套、非缓冲、自动结束方式全嵌套、非缓冲、自动结束方式。28现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 (2)初始化命令初始化命令ICW2 时序:
25、时序:ICW2ICW3ICW4。IRi的中断类型号的中断类型号=ICW2的高的高5位位+i 例:例:如果如果ICW2为为08H,则,则 IR3的中断类型号(中断向量)为的中断类型号(中断向量)为08H+03H=0BH。29现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 (3)初始化命令初始化命令ICW3 级联方式结构:级联方式结构:下二页30现代微机原理与接口技术现代微机原理与接口技术 级联方式结构设置:级联方式结构设置:需要分别对主片和从片进行设置。需要分别对主片和从片进行设置。主片:主片:S7S0分别对应相应的分别对应相应的IR号的引脚,号的引脚,为为1的位对应的引脚接有从片;的位对应的引脚
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 现代 微机 原理 接口 技术
限制150内