Традиционный контроллер прерываний — PIC

Контроллер прерываний (PIC) 8259A является периферийным устройством, которое связано с процессором через ту или иную шину расширения ввода-вы­вода. По этой шине процессор может обращаться к регистрам контроллера, про­граммируя его режимы и управляя им, а также получать от контроллера 8-бит­ный вектор прерывания, для чего в интерфейсе системной шины процессора и шины расширения имеется специальная команда подтверждения прерывания (INTA). Контроллер 8259А имеет 8 входов запросов от источников и один вы­ход общего запроса. Каждому из входов соответствует свой вектор; программированием регистров контроллера задается номер вектора для входа 0, осталь­ным входам соответствуют последующие номера векторов. Каждый вход может быть программно замаскирован — тогда он не вызывает сигнал общего запроса. Контроллер занимает два адреса в пространстве ввода-вывода, программное об­ращение позволяет управлять режимами работы контроллера, а также приори­тетами и масками запросов. Кроме того, контроллер позволяет работать в ре­жиме опроса (poll mode), или полита (polling), обеспечивая идентификацию источника прерывания (с учетом приоритетов) без выработки общего запроса.

С каждым входом запроса в контроллере связано по одному биту в регистрах IRR, IMR и ISR; бит 0 каждого из этих регистров относится ко входу 0, бит 1 — ко входу 1, бит 7 — ко входу 7:

♦ IRR (Interrupt Request Register) — регистр запросов прерываний. В этом ре­
гистре бит устанавливается при обнаружении сигнала прерывания на соот­
ветствующем входе, независимо от маски.

♦ IMR (Interrupt Mask Register) — регистр масок прерываний. Единичное зна­
чение бита означает замаскированность данного входа — по запросу с замас­
кированного входа общий запрос прерывания не генерируется.

♦ ISR (Interrupt Service Register) — регистр обслуживаемого прерывания.

Контроллер прерываний позволяет программировать свои входы на чувстви­тельность к уровню или перепаду сигнала.

♦ Чувствительность к уровню (level sensitive) означает, что контроллер пре­
рываний вырабатывает запрос прерывания процессора по факту обнаруже­
ния определенного уровня на входе IRQx. Если к моменту завершения обра­
ботки этого запроса (после записи команды EOI в регистр контроллера
прерываний) контроллер снова обнаруживает активный уровень на том же
входе DRQx, то он снова формирует запрос на прерывание процессора.

♦ Чувствительность к перепаду (edge sensitive) означает, что контроллер пре­
рываний вырабатывает запрос прерывания процессора только по факту об­
наружения перепада (на ISA — положительного) на входе IRQx. Повторно за­
прос по этому входу возможен только по следующему такому же перепаду,
то есть сигнал предварительно должен вернуться в исходное состояние.

В любом случае сигнал запроса аппаратного прерывания IRQx должен удержи­ваться генерирующей его схемой, по крайней мере, до цикла подтверждения прерывания процессором — именно в этот момент PIC определяет самый при­оритетный незамаскированный запрос и по нему формирует вектор. Если к это­му моменту запрос окажется снятым, источник прерывания корректно иденти­фицирован не будет, и контроллер сообщит ложный вектор прерывания (spurious interrupt), соответствующий его входу с максимальным номером (IRQ7 для пер­вого контроллера и IRQ15 для второго). Обычно периферийные устройства строят так, что сигнал запроса сбрасывается при обращении программы обслу­живания прерывания к соответствующим регистрам адаптера, так что ложных прерываний возникать не должно.

Один контроллер PIC 8259A позволяет обслуживать 8 запросов прерываний; в PC/AT применяется каскадное соединение двух контроллеров, один из которых является ведущим, другой — ведомым. Ведущий контроллер 8259А#1 об­служивает запросы 0, 1, 3-7; его выход подключается ко входу запроса преры­ваний процессора. К его входу 2 подключен ведомый контроллер 8259А#2, который обслуживает запросы 8-15. При этом поддерживается вложенность приоритетов — запросы 8-15 со своим рядом убывающих приоритетов вклини­ваются между запросами 1 и 3 ведущего контроллера, приоритеты запросов ко­торого также убывают с ростом номера. В XT каскадирование не применялось, и один контроллер 8259 А обслуживал все 8 линий запросов.

В IBM PC/XT/AT используется специальный режим вложенных прерываний с фиксированным приоритетом и автоматическим неспецифическим заверше­нием. После инициализации (процедурой POST и при загрузке ОС) все неис­пользуемые входы контроллеров замаскированы (на запросы прерываний не реагируют), а их векторы прерываний указывают на «заглушку» — процедуру с единственной инструкцией IRET. Для подключения обработчика прерывания от устройства первым делом следует загрузить обработчик в память и устано­вить указатель на него в таблице прерываний. Далее следует демаскировать со­ответствующий ему вход в контроллере прерываний. Если обработчик преры­вания удаляется из памяти, предварительно должен быть замаскирован соот­ветствующий ему вход контроллера. Все изменения в таблице прерываний должны выполняться при замаскированных прерываниях, чтобы избежать по­пытки использования вектора в процессе его модификации (это приведет к «вылету» программы — обращению по некорректному адресу).

В современных системных платах функции контроллеров прерываний возлага­ются на чипсет, который может иметь и более гибкие средства управления, чем пара контроллеров 8259А. Процедура инициализации контроллеров может и отличаться от традиционной, но ею занимается тест POST, который «знает» особенности системной платы. Однако в операционном режиме всегда сохраня­ется программная совместимость с 8259А. При работе с контроллером прерыва­ний от программы требуется лишь управлять маской своего запроса (при ини­циализации программы нужно обнулить маску требуемого запроса) и корректно завершать обработку прерываний. Каждая процедура обработки аппаратного прерывания должна завершаться командой EOI (End Of Interruption), посылае­мой контроллеру:

♦ для 1-го контроллера — посылка байта 20h по адресу 020h;

♦ для 2-го контроллера — посылка байта 20h по адресу OAOh; программный
вызов прерывания OAh — завершение для ведущего контроллера; для неко­
торых старых версий BIOS был необходим явный сброс маски запроса в ре­
гистре 2-го контроллера.

Некорректно завершенная процедура не позволит повторно использовать дан­ный или другие запросы прерываний.

Поиск по сайту: