8259A主要功能
①一片8259A可以接受并管理8級可屏蔽中斷請求,通過8片8259A級聯可擴展至63級可屏蔽中斷優先控制。
②對每一級中斷都可以通過程序來屏蔽或允許。
③在中斷響應周期,8259A可為CPU提供相應的中斷類型碼。
④具有多種工作方式,并可通過編程來加以選擇。
8259A內部結構

8259A引腳圖

8259A與CPU相連的接口引腳:
Do~D 7:雙向三態數據線,是CPU和8259A進行數據、命令狀態傳送的通道。
WH:寫控制輸入信號,低電平有效。有效時,表明當前正在向8259A寫入命令字。
RD 讀控制輸入信號,低電平有效。有效時,表明CPU正在向8259A讀數據。
Ao: 片內地址選擇信號,用來指出當前8259A的哪個端口被訪問。每片8259A有兩端口地址。
cs 片選輸入信號,低電平有效,通過地址譯碼邏輯電路與地址總線相連。
INT:與CPU的INTR端相連,由8259A向CPU發出中斷請求信號。
INTA:接收來自CPU的中斷響應信號。8259A要求中斷響應信號由兩個負脈沖構成
8259A工作方式
8259A的中斷管理功能很強,單片可以管理8級外部中斷,在多片級聯方式下最多可以管理64級外部中斷,并且具有中斷優先權判優、中斷嵌套、中斷屏蔽和中斷結束等多種中斷管理方式。
1.中斷優先權方式
8259A中斷優先權的管理方式有固定優先權方式和自動循環優先權方式兩種
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8259A的外部中斷源IR7~IRO實現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.中斷結束方式
中斷結束方式分為:自動結束方式、普通結束方式和特殊結束方式
5.8259A數據線與系統數據總線的連接有緩沖和非緩沖兩種方式。
8259A工作原理
一個外部中斷請求信號通過中斷請求線IRQ,傳輸到IMR(中斷屏蔽寄存器),IMR根據所設定的中斷屏蔽字(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有中斷請求信號,并同時向CPU的INTR(中斷請求)管腳發送一個信號。但CPU這時可能正在執行一條指令,因此CPU不會立即響應。而當這CPU正忙著執行某條指令時,還有可能有其余的IRQ線送來中斷請求,這些請求都會接受IMR的挑選。如果沒有被屏蔽,那么這些請求也會被放到IRR中,也即IRR中代表它們的IRQ的相應位會被置1。
當CPU執行完一條指令時后,會檢查一下INTR管腳是否有信號。如果發現有信號,就會轉到中斷服務,此時,CPU會立即向8259A芯片的INTA(中斷應答)管腳發送一個信號。當芯片收到此信號后,判優部件開始工作,它在IRR中,挑選優先級最高的中斷,將中斷請求送到ISR(中斷服務寄存器),也即將ISR中代表此IRQ的位置一,并將IRR中相應位置零,表明此中斷正在接受CPU的處理。同時,將它的編號寫入中斷向量寄存器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都是0,而在這里,它們被利用了!)這時,CPU還會送來第二個INTA信號,當收到此信號后,芯片將IVR中的內容,也就是此中斷的中斷號送上通向CPU的數據線。
這個內容看起來仿佛十分復雜,但如果我們用一個很簡單的比喻來解釋就好理解了。CPU就相當于一個公司的老總,而8259A芯片就相當于這個老總的秘書。現在有很多人想見老總,但老總正在打電話,于是交由秘書先行接待。每個想見老總的人都需要把自己的名片交給秘書,秘書首先看看名片,有沒有老總明確表示不愿見到的人,如果沒有就把它放到一個盒子里面。這時老總的電話還沒打完,但不停的有人遞上名片求見老總,秘書就把符合要求的名片全放在盒子里了。老總打完電話了,探出頭來問秘書:有人想見我嗎?這時,秘書就從盒子里挑選一個級別最高的,并把他的名片交給老總。
這里需要理解的是中斷屏蔽與優先級判定并不是一回事,如果被屏蔽了,那么參加判定的機會也都沒了。在默認情況下,IRQ0的優先級最高,IRQ7最低。當然我們可以更改這個設定,這樣在下面有詳細描述。
當芯片把中斷號送上通往CPU的數據線后,就會檢測ICW4中的EOI是否被置位。如果EOI被置位表示需要自動清除中斷請求信號,則芯片會自動將ISR中的相應位清零。如果EOI沒有被置位,則需要中斷處理程序向芯片發送EOI消息,芯片收到EOI消息后才會將ISR中的相應位清零。
這里的機關存在于這樣一個地方。優先權判定是存在于8259A芯片中的,假如CPU正在處理IRQ1線來的中斷,這時ISR中IRQ1所對應的位是置1的。這時來了一個IRQ2的中斷請求,8259A會將其同ISR中的位進行比較,發現比它高的IRQ1所對應的位被置位,于是8259A會很遺憾的告訴IRQ2:你先在IRR中等等。而如果這時來的是IRQ0,芯片會馬上讓其進入ISR,即將ISR中的IRQ0所對應的位置位,并向CPU發送中斷請求。這時由于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的優先級高,所以IRQ0的位也會被置位,并向CPU發送新的中斷請求。此時ISR中IRQ0與IRQ1的位都是被置位的,這種情況在多重中斷時常常發生,非常正常。
如果EOI被設為自動的,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發送了中斷號就會將ISR中的相應位清零),也就是如果有中斷來,芯片就會馬上再向CPU發出中斷請求,即使CPU正在處理IRQ0的中斷,CPU并不知道誰的優先級高,它只會簡單的響應8259A送來的中斷,因此,這種情況下低優先級的中斷就可能會中斷高優先級的中斷服務程序。所以在PC中,我們總是將EOI位清零,而在中斷服務程序結束的時候才發送EOI消息。
8259A應用實例
在Intel 80486 CPU系統中,使用2片8259A管理中斷,采用級聯方式。主片中的8個中斷請求IR7~IRO除IR2擴展從片以外,其他均為系統使用,從片中的8個中斷請求IR7~IR0供用戶使用。