2023年《8259中断控制器实验》的实验报告.doc

实验六 8259中断控制器实验6.1 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。6.2 实验设备PC微机一台、TD-PIT+实验系统一套。6.3 实验内容1. 单中断应用实验(1) 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。(2) 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“Hello”，中断5次后退出。2扩展多中断源实验利用实验平台上8259控制器对扩展系统总线上的中断线INTR进行扩展。编写程序对8259控制器的IR0和IR1中断请求进行处理。6.4 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。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28259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。表6-1 8259寄存器及命令的访问控制A0D4D3读信号写信号片选操作0010读出ISR,IRR的内容1010读出IMR的内容000100写入OCW2001100写入OCW301100写入ICW11100写入OCW1，ICW2，ICW3，ICW43. 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。两片8259A的端口地址为：主片8259使用020H和021H两个端口；从片使用0A0H和0A1H两个端口。系统初始化两片8259的中断请求信号均采用上升沿触发，采用全嵌套方式，优先级的排列次序为0级最高，依次为1级、8级15级，然后是3级7级。在扩展系统总线上的INTR对应的中断线就是PC机保留中断其中的一个。对INTR中断的初始化PC机已经完成，在使用时主要是将其中断屏蔽打开，修改中断向量。表6-2 PC微机系统中的硬件中断中断号功能中断向量号中断向量地址主8259A IRQ0日时钟/计数器008H0020H0023H主8259A IRQ1键盘09H0024H0027H主8259A IRQ2接从片8259A0AH0028H002BH主8259A IRQ3串行口20BH002CH002FH主8259A IRQ4串行口10CH0030H0033H主8259A IRQ5并行口20DH0034H0037H主8259A IRQ6软盘0EH0038H003BH主8259A IRQ7并行口10FH003CH003FH从8259A IRQ8实时钟70H01C0H01C3H从8259A IRQ9保留71H01C4H01C7H从8259A IRQ10保留72H01C8H01CBH从8259A IRQ11保留73H01CCH01CFH从8259A IRQ12保留74H01D0H01D3H从8259A IRQ13协处理器中断75H01D4H01D7H从8259A IRQ14硬盘控制器76H01D8H01DBH从8259A IRQ15保留77H01DCH01DFH6.5 实验说明及步骤1. 单中断应用实验本实验要求使用总线上INTR中断请求线完成一次单中断应用实验。中断处理程序完成在屏幕上显示字符“9”。实验前先运行CHECK程序，得到INTR所对应的中断号、相应的初始化命令字寄存器ICW及操作命令字寄存器OCW的地址、开屏蔽的命令字、中断矢量地址和PCI卡中断控制寄存器INTCSR的地址。得到这些信息后就可以开始设计实验了。参考程序流程如图6-5所示。实验步骤如下。(1) 确认从PC机引出的两根扁平电缆已经连接在实验平台上。(2) 首先运行CHECK程序，查看INTR中断号及相关信息。(3) 参考实验流程图编写程序，然后编译链接。(4) 将单次脉冲单元的KK1+连接到系统总线上的INTR。(5) 运行程序，按动KK1+按键，观察中断是否产生。2扩展多中断源实验利用实验平台上的8259控制器，可以对总线上的INTR进行扩展。将8259的INT连接到INTR，8259的8路中断请求线IR0IR7就成了单一INTR中断请求线的扩充。这8路中断源共用INTR的中断矢量，共用INTR的中断服务线程。在INTR的中断服务线程中通过对8259OCW3的查询，以确定是IR0IR7中哪个产生中断，然后转到相应的服务线程进行处理。将8259的OCW3中P位置1即可执行查询，查询字格式如图6-6所示。(a)主程序 (b)中断处理程序图6-5 8259中断应用实验(1)参考程序流程图图6-6 8259 OCW3查询命令字格式本实验要求实现8259控制器IR0、IR1两路中断。用KK1+和KK2+模拟两个中断源，在IR0对应的服务程序中显示字符“0”，在IR1对应的服务程序中显示字符“1”。实验程序参考流程如图6-7所示。参考实验电路如图6-8所示。实验步骤如下：(1) 确认从PC机引出的两根扁平电缆已经连接在实验平台上。(2) 首先运行CHECK程序，查看INTR中断号及相关信息。(3) 参考实验流程图编写程序，然后编译链接。(4) 参考实验接线图连接实验电路。(5) 运行程序，按动KK1+、KK2+按键，观察中断响应是否正常。(a)主程序 (b)中断处理程序图6-7 8259中断应用实验(2)参考程序流程图图6-8 8259中断应用实验(2)参考接线图6.6 思考题1. 在编程过程中，用到了哪些操作命令字？2. 在执行中断服务程序之前，保存了哪些断点？为什么？单一中断应用实验参考程序;*根据CHECK配置信息修改下列符号值*INTR_IVADD EQU _H ;INTR对应的中断矢量地址INTR_OCW1 EQU _H ;INTR对应PC机内部8259的OCW1地址INTR_OCW2 EQU _H ;INTR对应PC机内部8259的OCW2地址INTR_IM EQU _H ;INTR对应的中断屏蔽字PCI_INTCSR EQU _H ;PCI卡中断控制寄存器地址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?)STACK1 ENDSDATA SEGMENT CS_BAK DW ? ;保存INTR原中断处理程序入口段地址的变量IP_BAK DW ? ;保存INTR原中断处理程序入口偏移地址的变量IM_BAK DB ? ;保存INTR原中断屏蔽字的变量DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA MOV DS,AX CLI MOV DX,PCI_INTCSR SUB DX,19H IN AL,DX MOV DX,PCI_INTCSR ;初始化PCI卡中断控制寄存器 MOV AX,1F00H ;向PCI_INTCSR中写入003F1F00H OUT DX,AX ADD DX,2 MOV AX,003FH OUT DX,AX MOV AX,0000H ;替换INTR的中断矢量 MOV ES,AX MOV DI,INTR_IVADD MOV AX,ES:DI MOV IP_BAK,AX ;保存INTR原中断处理程序入口偏移地址 MOV AX,OFFSET MYISR MOV ES:DI,AX ;设置当前中断处理程序入口偏移地址 ADD DI,2 MOV AX,ES:DI MOV CS_BAK,AX ;保存INTR原中断处理程序入口段地址 MOV AX,SEG MYISR MOV ES:DI,AX ;设置当前中断处理程序入口段地址 MOV DX,INTR_OCW1 ;设置中断屏蔽寄存器，打开INTR的屏蔽位 IN AL,DX MOV IM_BAK,AL ;保存INTR原中断屏蔽字 AND AL,INTR_IM OUT DX,AL STIWAIT1: MOV AH,1 ;判断是否有按键按下 INT 16H JZ WAIT1 ;无按键则跳回继续等待，有则退出 QUIT: CLI MOV DX,PCI_INTCSR ;恢复PCI卡中断控制寄存器 MOV AX,0000H OUT DX,AX MOV AX,0000H ;恢复INTR原中断矢量 MOV ES,AX MOV DI,INTR_IVADD MOV AX,IP_BAK ;恢复INTR原中断处理程序入口偏移地址 MOV ES:DI,AX ADD DI,2 MOV AX,CS_BAK ;恢复INTR原中断处理程序入口段地址 MOV ES:DI,AX MOV DX,INTR_OCW1 ;恢复INTR原中断屏蔽寄存器的屏蔽字 MOV AL,IM_BAK OUT DX,AL STI MOV AX,4C00H ;返回到DOS INT 21HMYISR PROC NEAR ;中断处理程序MYISR MOV AL,39H MOV AH,0EH INT 10H MOV AL,20H INT 10HOVER: MOV DX,PCI_INTCSR SUB DX,19H IN AL,DX MOV DX,PCI_INTCSR ;清PCI卡中断控制寄存器标志位 ADD DX,2 MOV AX,003FH OUT DX,AX MOV DX,INTR_OCW2 ;向PC机内部8259发送中断结束命令 MOV AL,20H OUT DX,AL MOV AL,20H OUT 20H,AL IRETMYISR ENDP CODE ENDS END START