Interrupt單片機中斷系統(tǒng).ppt

2020 2 9 1 中斷系統(tǒng) 2020 2 9 2 中斷系統(tǒng)有什么用 中斷系統(tǒng)怎樣構(gòu)成 如何工作 2020 2 9 3 80C51的中斷系統(tǒng) 80C51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 一 中斷的概念CPU在處理某一事件A時 發(fā)生了另一事件B請求CPU迅速去處理 中斷發(fā)生 CPU暫時中斷當(dāng)前的工作 轉(zhuǎn)去處理事件B 中斷響應(yīng)和中斷服務(wù) 待CPU將事件B處理完畢后 再回到原來事件A被中斷的地方繼續(xù)處理事件A 中斷返回 這一過程稱為中斷 2020 2 9 4 生活中的中斷了解幾個概念 中斷源 中斷標(biāo)志 中斷優(yōu)先級別 某宅男正在游戲 座機響了 接電話 與朋友聊天 繼續(xù)游戲 2020 2 9 5 某宅男正在游戲 座機響了 接電話 繼續(xù)聊天 繼續(xù)游戲 水開了 跑向廚房 關(guān)煤氣 灌開水 2020 2 9 6 某宅男正在游戲 座機響了 女朋友電話 接電話 繼續(xù)聊天 繼續(xù)游戲 水開了 不重要 跑向廚房 關(guān)煤氣 灌開水 2020 2 9 7 MCS 51單片機的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 執(zhí)行主程序 主程序 繼續(xù)執(zhí)行主程序 斷點 中斷請求 中斷響應(yīng) 執(zhí)行中斷處理程序 中斷返回 2020 2 9 8 引起CPU中斷的根源 稱為中斷源 中斷源向CPU提出的中斷請求 CPU暫時中斷原來的事務(wù)A 轉(zhuǎn)去處理事件B 對事件B處理完畢后 再回到原來被中斷的地方 即斷點 稱為中斷返回 實現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng) 中斷機構(gòu) 與調(diào)用子程序有區(qū)別嗎 2020 2 9 9 隨著計算機技術(shù)的應(yīng)用 人們發(fā)現(xiàn)中斷技術(shù)不僅解決了快速主機與慢速I O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送問題 而且還具有如下優(yōu)點 分時操作 CPU可以分時為多個I O設(shè)備服務(wù) 提高了計算機的利用率 實時響應(yīng) CPU能夠及時處理應(yīng)用系統(tǒng)的隨機事件 系統(tǒng)的實時性大大增強 可靠性高 CPU具有處理設(shè)備故障及掉電等突發(fā)性事件能力 從而使系統(tǒng)可靠性提高 2020 2 9 10 二 80C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)80C51的中斷系統(tǒng)有5個中斷源 8052有6個 2個優(yōu)先級 可實現(xiàn)二級中斷嵌套 2020 2 9 11 5 1 280C51的中斷源一 中斷源 2020 2 9 12 1 INT0 P3 2 可由IT0 TCON 0 選擇其為低電平有效還是下降沿有效 當(dāng)CPU檢測到P3 2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時 中斷標(biāo)志IE0 TCON 1 置1 向CPU申請中斷 2020 2 9 13 2 INT1 P3 3 可由IT1 TCON 2 選擇其為低1電平有效還是下降沿有效 當(dāng)CPU檢測到P3 3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時 中斷標(biāo)志IE1 TCON 3 置1 向CPU申請中斷 2020 2 9 14 3 TF0 TCON 5 片內(nèi)定時 計數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志 當(dāng)定時 計數(shù)器T0發(fā)生溢出時 置位TF0 并向CPU申請中斷 2020 2 9 15 4 TF1 TCON 7 片內(nèi)定時 計數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志 當(dāng)定時 計數(shù)器T1發(fā)生溢出時 置位TF1 并向CPU申請中斷 2020 2 9 16 5 RI SCON 0 或TI SCON 1 串行口中斷請求標(biāo)志 當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時置位RI或當(dāng)串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時置位TI 向CPU申請中斷 2020 2 9 17 二 中斷請求標(biāo)志1 TCON的中斷標(biāo)志 IT0 TCON 0 外部中斷0觸發(fā)方式控制位 當(dāng)IT0 0時 為電平觸發(fā)方式 當(dāng)IT0 1時 為邊沿觸發(fā)方式 下降沿有效 IE0 TCON 1 外部中斷0中斷請求標(biāo)志位 IT1 TCON 2 外部中斷1觸發(fā)方式控制位 IE1 TCON 3 外部中斷1中斷請求標(biāo)志位 TF0 TCON 5 定時 計數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志位 TF1 TCON 7 定時 計數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志位 2020 2 9 18 2 SCON的中斷標(biāo)志 RI SCON 0 串行口接收中斷標(biāo)志位 當(dāng)允許串行口接收數(shù)據(jù)時 每接收完一個串行幀 由硬件置位RI 同樣 RI必須由軟件清除 TI SCON 1 串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位 當(dāng)CPU將一個發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時 就啟動了發(fā)送過程 每發(fā)送完一個串行幀 由硬件置位TI CPU響應(yīng)中斷時 不能自動清除TI TI必須由軟件清除 2020 2 9 19 一 中斷允許控制CPU對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的 5 1 380C51中斷的控制 EX0 IE 0 外部中斷0允許位 ET0 IE 1 定時 計數(shù)器T0中斷允許位 EX1 IE 2 外部中斷0允許位 ET1 IE 3 定時 計數(shù)器T1中斷允許位 ES IE 4 串行口中斷允許位 EA IE 7 CPU中斷允許 總允許 位 2020 2 9 20 二 中斷優(yōu)先級控制80C51單片機有兩個中斷優(yōu)先級 即可實現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套 每個中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器IP中的相應(yīng)位的狀態(tài)來規(guī)定的 PX0 IP 0 外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位 PT0 IP 1 定時 計數(shù)器T0優(yōu)先級設(shè)定位 PX1 IP 2 外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位 PT1 IP 3 定時 計數(shù)器T1優(yōu)先級設(shè)定位 PS IP 4 串行口優(yōu)先級設(shè)定位 PT2 IP 5 定時 計數(shù)器T2優(yōu)先級設(shè)定位 2020 2 9 21 同一優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時 則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊問題 同一優(yōu)先級的中斷優(yōu)先權(quán)排隊 由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級形成 其排列如所示 2020 2 9 22 80C51單片機的中斷優(yōu)先級有三條原則 CPU同時接收到幾個中斷時 首先響應(yīng)優(yōu)先級別最高的中斷請求 正在進行的中斷過程不能被新的同級或低優(yōu)先級的中斷請求所中斷 正在進行的低優(yōu)先級中斷服務(wù) 能被高優(yōu)先級中斷請求所中斷 2020 2 9 23 5 280C51單片機中斷處理過程 一 中斷響應(yīng)條件中斷源有中斷請求 此中斷源的中斷允許位為1 CPU開中斷 即EA 1 同時滿足時 CPU才有可能響應(yīng)中斷 5 2 1中斷響應(yīng)條件和時間 2020 2 9 24 中斷服務(wù)的進入 CPU執(zhí)行程序過程中 在每個機器周期的S5P2期間 中斷系統(tǒng)對各個中斷源進行采樣 這些采樣值在下一個機器周期內(nèi)按優(yōu)先級和內(nèi)部順序被依次查詢 如果某個中斷標(biāo)志在上一個機器周期的S5P2時被置成了1 那么它將于現(xiàn)在的查詢周期中及時被發(fā)現(xiàn) 接著CPU便執(zhí)行一條由中斷系統(tǒng)提供的硬件LCALL指令 轉(zhuǎn)向被稱作中斷向量的特定地址單元 進入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序 2020 2 9 25 遇以下任一條件 硬件將受阻 不產(chǎn)生LCALL指令 CPU正在處理同級或高優(yōu)先級中斷 當(dāng)前查詢的機器周期不是所執(zhí)行指令的最后一個機器周期 即在完成所執(zhí)行指令前 不會響應(yīng)中斷 從而保證指令在執(zhí)行過程中不被打斷 正在執(zhí)行的指令為RET RETI或任何訪問IE或IP寄存器的指令 即只有在這些指令后面至少再執(zhí)行一條指令時才能接受中斷請求 若由于上述條件的阻礙中斷未能得到響應(yīng) 當(dāng)條件消失時該中斷標(biāo)志卻已不再有效 那么該中斷將不被響應(yīng) 就是說 中斷標(biāo)志曾經(jīng)有效 但未獲響應(yīng) 查詢過程在下個機器周期將重新進行 2020 2 9 26 執(zhí)行一條硬件LCALL指令 即把程序計數(shù)器PC的內(nèi)容壓入堆棧保存 再將相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址送入PC 執(zhí)行中斷服務(wù)程序 5 2 2中斷響應(yīng)過程 中斷響應(yīng)過程的前一步是由中斷系統(tǒng)內(nèi)部自動完成的 而中斷服務(wù)程序則要由用戶編寫程序來完成 2020 2 9 27 5 2 3中斷返回 RETI指令的具體功能是 將中斷響應(yīng)時壓入堆棧保存的斷點地址從棧頂彈出送回PC CPU從原來中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行程序 將相應(yīng)中斷優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清0 通知中斷系統(tǒng) 中斷服務(wù)程序已執(zhí)行完畢 注意 不能用RET指令代替RETI指令 在中斷服務(wù)程序中PUSH指令與POP指令必須成對使用 否則不能正確返回斷點 2020 2 9 28 應(yīng)用舉例例1 利用定時 計數(shù)器T0的方式1 產(chǎn)生10ms的定時 并使P1 0引腳上輸出周期為20ms的方波 采用中斷方式 設(shè)系統(tǒng)時鐘頻率為12MHz 計算計數(shù)初值X 由于晶振為12MHz 所以機器周期Tcy為1 s 所以 N t Tcy 10 10 3 1 10 6 10000X 65536 10000 55536 D8F0H即應(yīng)將D8H送入TH0中 F0H送入TL0中 2020 2 9 29 ORG0000HLJMPMAIN 跳轉(zhuǎn)到主程序ORG000BH T0的中斷入口地址LJMPDVT0 轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序ORG0100HMAIN MOVTMOD 01H 置T0工作于方式1MOVTH0 0D8H 裝入計數(shù)初值MOVTL0 0F0HSETBET0 T0開中斷SETBEA CPU開中斷SETBTR0 啟動T0SJMP 等待中斷DVT0 CPLP1 0 P1 0取反輸出MOVTH0 0D8H 重新裝入計數(shù)值MOVTL0 0F0HRETI 中斷返回END 2020 2 9 30 練習(xí) 選擇T1方式2用于定時 在P1 1輸出周期為1ms的方波 晶振f 6MHz 使用中斷方式 計算初值 X 6D 06H TH1 06H TL1 06H 2020 2 9 31 例3 時鐘頻率為12MHz 編程實現(xiàn) P1 1引腳上輸出周期為1s 占空比為20 的脈沖信號 分析 程序 ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPT0INTORG0030HMAIN MOVSP 60HMOVR7 0 MOVTMOD 01HMOVTH0 D8HMOVTL0 F0HSETBEASETBET0SETBTR0SJMP 2020 2 9 32 例2 試編程 使P1 7口相連的發(fā)光二極管按照一外部脈沖的節(jié)奏閃爍 電路圖在P106 ORG0000HLJMP