8259引腳和工作原理介紹

　　8259A主要功能

　　①一片8259A可以接受并管理8級(jí)可屏蔽中斷請(qǐng)求，通過(guò)8片8259A級(jí)聯(lián)可擴(kuò)展至63級(jí)可屏蔽中斷優(yōu)先控制。

　?、趯?duì)每一級(jí)中斷都可以通過(guò)程序來(lái)屏蔽或允許。

　　③在中斷響應(yīng)周期，8259A可為CPU提供相應(yīng)的中斷類(lèi)型碼。

　　④具有多種工作方式，并可通過(guò)編程來(lái)加以選擇。

　　8259A內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　8259A引腳圖

　　8259A工作方式

　　8259A的中斷管理功能很強(qiáng)，單片可以管理8級(jí)外部中斷，在多片級(jí)聯(lián)方式下最多可以管理64級(jí)外部中斷，并且具有中斷優(yōu)先權(quán)判優(yōu)、中斷嵌套、中斷屏蔽和中斷結(jié)束等多種中斷管理方式。

　　1.中斷優(yōu)先權(quán)方式

　　8259A中斷優(yōu)先權(quán)的管理方式有固定優(yōu)先權(quán)方式和自動(dòng)循環(huán)優(yōu)先權(quán)方式兩種

　　2.中斷嵌套方式

　　8259A的中斷嵌套方式分為完全嵌套和特殊完全嵌套兩種。

　　3.中斷屏蔽方式

　　中斷屏蔽方式是對(duì)8259A的外部中斷源IR7~IRO實(shí)現(xiàn)屏蔽的一種中斷管理方式，有普通屏蔽方式和特殊屏蔽方式兩種。

　　4.中斷結(jié)束方式

　　中斷結(jié)束方式分為：自動(dòng)結(jié)束方式、普通結(jié)束方式和特殊結(jié)束方式

　　5.8259A數(shù)據(jù)線(xiàn)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的連接有緩沖和非緩沖兩種方式。

　　8259A工作原理

　　一個(gè)外部中斷請(qǐng)求信號(hào)通過(guò)中斷請(qǐng)求線(xiàn)IRQ，傳輸?shù)絀MR（中斷屏蔽寄存器），IMR根據(jù)所設(shè)定的中斷屏蔽字（OCW1），決定是將其丟棄還是接受。如果可以接受，則8259A將IRR（中斷請(qǐng)求暫存寄存器）中代表此IRQ的位置置1，以表示此IRQ有中斷請(qǐng)求信號(hào)，并同時(shí)向CPU的INTR（中斷請(qǐng)求）管腳發(fā)送一個(gè)信號(hào)。但CPU這時(shí)可能正在執(zhí)行一條指令，因此CPU不會(huì)立即響應(yīng)。而當(dāng)這CPU正忙著執(zhí)行某條指令時(shí)，還有可能有其余的IRQ線(xiàn)送來(lái)中斷請(qǐng)求，這些請(qǐng)求都會(huì)接受IMR的挑選。如果沒(méi)有被屏蔽，那么這些請(qǐng)求也會(huì)被放到IRR中，也即IRR中代表它們的IRQ的相應(yīng)位會(huì)被置1。

　　當(dāng)CPU執(zhí)行完一條指令時(shí)后，會(huì)檢查一下INTR管腳是否有信號(hào)。如果發(fā)現(xiàn)有信號(hào)，就會(huì)轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)，此時(shí)，CPU會(huì)立即向8259A芯片的INTA（中斷應(yīng)答）管腳發(fā)送一個(gè)信號(hào)。當(dāng)芯片收到此信號(hào)后，判優(yōu)部件開(kāi)始工作，它在IRR中，挑選優(yōu)先級(jí)最高的中斷，將中斷請(qǐng)求送到ISR（中斷服務(wù)寄存器），也即將ISR中代表此IRQ的位置一，并將IRR中相應(yīng)位置零，表明此中斷正在接受CPU的處理。同時(shí)，將它的編號(hào)寫(xiě)入中斷向量寄存器IVR的低三位（IVR正是由ICW2所指定的，不知你是否還記得ICW2的最低三位在指定時(shí)都是0，而在這里，它們被利用了?。┻@時(shí)，CPU還會(huì)送來(lái)第二個(gè)INTA信號(hào)，當(dāng)收到此信號(hào)后，芯片將IVR中的內(nèi)容，也就是此中斷的中斷號(hào)送上通向CPU的數(shù)據(jù)線(xiàn)。

　　這個(gè)內(nèi)容看起來(lái)仿佛十分復(fù)雜，但如果我們用一個(gè)很簡(jiǎn)單的比喻來(lái)解釋就好理解了。CPU就相當(dāng)于一個(gè)公司的老總，而8259A芯片就相當(dāng)于這個(gè)老總的秘書(shū)。現(xiàn)在有很多人想見(jiàn)老總，但老總正在打電話(huà)，于是交由秘書(shū)先行接待。每個(gè)想見(jiàn)老總的人都需要把自己的名片交給秘書(shū)，秘書(shū)首先看看名片，有沒(méi)有老總明確表示不愿見(jiàn)到的人，如果沒(méi)有就把它放到一個(gè)盒子里面。這時(shí)老總的電話(huà)還沒(méi)打完，但不停的有人遞上名片求見(jiàn)老總，秘書(shū)就把符合要求的名片全放在盒子里了。老總打完電話(huà)了，探出頭來(lái)問(wèn)秘書(shū)：有人想見(jiàn)我嗎？這時(shí)，秘書(shū)就從盒子里挑選一個(gè)級(jí)別最高的，并把他的名片交給老總。

　　這里需要理解的是中斷屏蔽與優(yōu)先級(jí)判定并不是一回事，如果被屏蔽了，那么參加判定的機(jī)會(huì)也都沒(méi)了。在默認(rèn)情況下，IRQ0的優(yōu)先級(jí)最高，IRQ7最低。當(dāng)然我們可以更改這個(gè)設(shè)定，這樣在下面有詳細(xì)描述。

　　當(dāng)芯片把中斷號(hào)送上通往CPU的數(shù)據(jù)線(xiàn)后，就會(huì)檢測(cè)ICW4中的EOI是否被置位。如果EOI被置位表示需要自動(dòng)清除中斷請(qǐng)求信號(hào)，則芯片會(huì)自動(dòng)將ISR中的相應(yīng)位清零。如果EOI沒(méi)有被置位，則需要中斷處理程序向芯片發(fā)送EOI消息，芯片收到EOI消息后才會(huì)將ISR中的相應(yīng)位清零。

　　這里的機(jī)關(guān)存在于這樣一個(gè)地方。優(yōu)先權(quán)判定是存在于8259A芯片中的，假如CPU正在處理IRQ1線(xiàn)來(lái)的中斷，這時(shí)ISR中IRQ1所對(duì)應(yīng)的位是置1的。這時(shí)來(lái)了一個(gè)IRQ2的中斷請(qǐng)求，8259A會(huì)將其同ISR中的位進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)比它高的IRQ1所對(duì)應(yīng)的位被置位，于是8259A會(huì)很遺憾的告訴IRQ2：你先在IRR中等等。而如果這時(shí)來(lái)的是IRQ0，芯片會(huì)馬上讓其進(jìn)入ISR，即將ISR中的IRQ0所對(duì)應(yīng)的位置位，并向CPU發(fā)送中斷請(qǐng)求。這時(shí)由于IRQ1還在被CPU處理，所以ISR中IRQ1的位也還是被置位的，但由于IRQ0的優(yōu)先級(jí)高，所以IRQ0的位也會(huì)被置位，并向CPU發(fā)送新的中斷請(qǐng)求。此時(shí)ISR中IRQ0與IRQ1的位都是被置位的，這種情況在多重中斷時(shí)常常發(fā)生，非常正常。

　　如果EOI被設(shè)為自動(dòng)的，那么ISR中的位總是被清零的（在EOI被置位的情況下，8259A只要向CPU發(fā)送了中斷號(hào)就會(huì)將ISR中的相應(yīng)位清零），也就是如果有中斷來(lái)，芯片就會(huì)馬上再向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，即使CPU正在處理IRQ0的中斷，CPU并不知道誰(shuí)的優(yōu)先級(jí)高，它只會(huì)簡(jiǎn)單的響應(yīng)8259A送來(lái)的中斷，因此，這種情況下低優(yōu)先級(jí)的中斷就可能會(huì)中斷高優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序。所以在PC中，我們總是將EOI位清零，而在中斷服務(wù)程序結(jié)束的時(shí)候才發(fā)送EOI消息。

　　8259A應(yīng)用實(shí)例

　　在Intel 80486 CPU系統(tǒng)中，使用2片8259A管理中斷，采用級(jí)聯(lián)方式。主片中的8個(gè)中斷請(qǐng)求IR7~IRO除IR2擴(kuò)展從片以外，其他均為系統(tǒng)使用，從片中的8個(gè)中斷請(qǐng)求IR7~IR0供用戶(hù)使用。