單片機(jī)中斷服務(wù)教材課件

1、第五章 中斷系統(tǒng)硅谷芯微 技術(shù)貢獻(xiàn)網(wǎng)址：www.threeway.cc本章重點： 中斷的工作原理 中斷如何配置 中斷服務(wù)程序書寫格式 中斷是指在計算機(jī)執(zhí)行過程中，當(dāng)出現(xiàn)某種情況，如發(fā)生緊急事件或者其他突發(fā)事件時，由服務(wù)器對象向CPU發(fā)出中斷請求信號，要求CPU暫時中斷當(dāng)前程序的執(zhí)行，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理程序執(zhí)行完畢后，再返回來繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。 5.1 單片機(jī)的輸入/輸出方式 在單片機(jī)中，CPU與外設(shè)不斷地進(jìn)行信息的傳輸，通常有三種方式：5.1.1 程序控制方式 信息傳送過程是在程序控制下進(jìn)行?？梢苑譃橐韵聝煞N方式。 無條件傳送方式：當(dāng)外設(shè)已準(zhǔn)備就緒，那就不必查詢外設(shè)的狀態(tài)

2、而進(jìn)行信息傳輸，稱為無條件傳送方式。 此種信息傳送方式只適用于簡單的外設(shè)。如開關(guān)和數(shù)碼段顯示器等。 條件查詢傳送方式：CPU通過執(zhí)行程序不斷讀取并測試外部設(shè)備狀態(tài)，如果輸入設(shè)備處于準(zhǔn)備好狀態(tài)或輸出設(shè)備為空閑狀態(tài)時，則CPU執(zhí)行傳送信息指令。 由于條件傳送方式是CPU在不斷查詢外部設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)后才進(jìn)行信息傳送，所以也稱為“查詢式傳送”。5.1.2 中斷方式 外部設(shè)備與CPU之間以中斷信號作為數(shù)據(jù)交換的控制信號。當(dāng)外部設(shè)備需要與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，由接口部件向CPU發(fā)出一個請求信號，CPU響應(yīng)這一中斷請求后，便可在中斷服務(wù)程序中完成一個字節(jié)或一個字的信息交換。 中斷控制方式一般用低速外部設(shè)備與

3、CPU之間的信息交換。 中斷控制方式每操作一次，CPU要打斷原來執(zhí)行的程去執(zhí)行一段中斷服務(wù)程序，對速度較高的外部設(shè)備將會產(chǎn)生信息丟失，因此不能采用。5.2 中斷的基本概念 通常將CPU在正常情況下運行的程序稱為“主程序”，把引起中斷的設(shè)備或事件叫做“中斷源”，由中斷源向CPU發(fā)出的請求中斷信號稱為“中斷請求信號”，CPU接收中斷申請終止現(xiàn)行程序稱而轉(zhuǎn)去為服務(wù)對象服務(wù)稱為“中斷響應(yīng)”，為對象服務(wù)的程序稱為為“中斷服務(wù)程序”（也稱中斷處理程序）；現(xiàn)行程序中斷的地方稱為“斷點”，為中斷服務(wù)程序服務(wù)完畢后返回原來的程序稱為“中斷返回”，整個過程成為“中斷”。對比一個生活中看書的例子幫助我們加深理解中斷

4、的過程。MSC-51單片機(jī)中斷結(jié)構(gòu)如圖：5.2.1 MSC-51單片機(jī)中斷源： 對MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)用一句話講叫：“五源中斷，兩級管理”5個中斷源的符號、名稱及產(chǎn)生的條件如下： INT0：外部中斷0，由P32端口線引入，低電平或下跳沿引起。 INT1：外部中斷1，由P33端口線引入，低電平或下跳沿引起。 T0：定時器計數(shù)器0中斷，由T0計滿回零引起。 T1：定時器計數(shù)器l中斷，由T1計滿回零引起。 TIRI：串行IO中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送接收后引起。 由上圖可見，外部中斷有下跳沿引起和低電平引起的選擇；串行中斷有發(fā)送(TI)相接收(R1)的區(qū)別；各個中斷源打開與否，受中斷自身

5、的允許位和總允許位的控制，并具有高優(yōu)先級和低優(yōu)先級的選擇。中斷允許寄存器IE各控制位的含義：EA中斷允許總控制位。 EA=0,屏蔽所有的中斷請求；EA=1,CPU開放中斷。 對各中斷源的中斷請求是否允許,還要取決于各中斷源的中斷允許控制位的狀態(tài)。ES串行口中斷允許位。 ES=0，禁止串行口中斷；ES=1，允許串行口中斷。ET1定時器/計數(shù)器T1的溢出中斷允許位。 ET1=0，禁止T1中斷；ET1=1，允許T1中斷。EX1外部中斷1的溢出中斷允許位。 EX1=0，禁止外部中斷1中斷；EX1=1，允許外部中斷1中斷。ET0定時器/計數(shù)器T0的溢出中斷允許位。 ET0=0，禁止T0中斷； ET0=1

6、，允許T0中斷。EX0外部中斷0的溢出中斷允許位。EX0=0，禁止外部中斷0中斷；EX0=1，允許外部中斷0中斷。5.2.3 中斷允許寄存器5.2.3中斷優(yōu)先級寄存器IP （如表）中斷優(yōu)先級寄存器IP各控制位的含義：PS串行口中斷優(yōu)先級控制位PT1定時器/計數(shù)器T1中斷優(yōu)先級控制位PX1外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位PT0定時器/計數(shù)器T0中斷優(yōu)先級控制位PX0外部中斷0中斷優(yōu)先級控制位 若某控制位為1，則相應(yīng)的中斷源規(guī)定為高級中斷；反之，為0，則相應(yīng)的中斷源規(guī)定為低級中斷。每個中斷請求源均可編程為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷。優(yōu)先級又分為： 邏輯優(yōu)先級 物理優(yōu)先級 INT0最高 （可以中斷嵌套，最

7、多兩級） T0 INT1 T1 UART最低5.3.1 中斷響應(yīng) 從中斷請求發(fā)生直到被響應(yīng)，準(zhǔn)備去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，此過程即中斷響應(yīng)過程。中斷響應(yīng)過程一般包括如下幾個階段：1. 中斷采樣 中斷采樣主要是針對外部中斷請求信號進(jìn)行的。由于內(nèi)部中斷請求都發(fā)生在芯片內(nèi)部，可以直接查詢特殊寄存器。在每個機(jī)器周期的S5P2期間，各中斷標(biāo)志采樣相應(yīng)的中斷源，并置位相應(yīng)標(biāo)志。2. 中斷查詢查詢到某中斷標(biāo)志為1，則按優(yōu)先級的高低進(jìn)行處理，即響應(yīng)中斷。 由于中斷請求是隨機(jī)發(fā)生的，CPU無法預(yù)先得知，因此中斷查詢要在指令執(zhí)行的每個機(jī)器周期中不停地重復(fù)執(zhí)行。5.3 中斷整個流程 在MCS-51內(nèi)部，系統(tǒng)要先對中斷源進(jìn)

8、行采樣，然后才進(jìn)行響應(yīng)。在每個機(jī)器周期的S5P2中順序采樣中斷源。在下一個周期的S6按優(yōu)先級順序查詢中斷標(biāo)志;如果中斷標(biāo)志為1，在接下來的機(jī)器周期S1期間按優(yōu)先級進(jìn)行中斷處理。 從中斷請求發(fā)生直到被響應(yīng)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序,整個過程均在CPU的控制下有規(guī)律的進(jìn)行。整個過程一般可以分為3個階段：中斷響應(yīng)、中斷處理、中斷返回。3.中斷響應(yīng) 響應(yīng)中斷后，由硬件自動生成長調(diào)用指令“LCALL”，其格式為LCALL addr16，而addr16就是各中斷源的中斷矢量地址。如表所示：響應(yīng)中段過程一般有兩部分構(gòu)成： 首先將程序計數(shù)器PC的內(nèi)容（即斷點地址）壓入堆棧。先低位地址，后高位地址，同時堆棧指針SP加2

9、。 其次將對應(yīng)中斷源的中斷矢量地址裝入程序計數(shù)器PC，去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷響應(yīng)是有條件的，包含以下方面： 1.中斷源有中斷請求 2.中斷總允許位EA=1。 3.發(fā)出中斷請求的中斷源的中斷允許控制位為1。 在滿足以上條件的基礎(chǔ)上，若有下列任何一種情況存在，硬件生成的長調(diào)用指令“LCALL”將被封鎖。 1.CPU正在執(zhí)行一個同級或高優(yōu)先級的中斷服務(wù)程序。 2.正在執(zhí)行的指令尚未執(zhí)行完。 3.正在執(zhí)行中斷返回指令RETI或者對寄存器IE、IP進(jìn)行讀/寫的指令。CPU在執(zhí)行完上述指令之后，要再執(zhí)行一條指令，才能響應(yīng)中斷請求。 對于實時性要求高的系統(tǒng)，還應(yīng)該考慮中斷響應(yīng)的時間。 注意：中斷服務(wù)程序的

10、放置。各中斷矢量區(qū)僅8個字節(jié)。通常是在中斷矢量區(qū)中安排一條無條件轉(zhuǎn)移指令，使程序執(zhí)行轉(zhuǎn)向在其它地址中存放的中斷服務(wù)程序。5.3.2 中斷處理 當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時，將進(jìn)行中斷處理。 首先：由硬件直接產(chǎn)生一個固定的地址，即矢量地址。由矢量地址指出每個中斷源設(shè)備的中斷服務(wù)程序的入口。此種方法通常稱為矢量中斷。 其次：執(zhí)行中斷服務(wù)程序。當(dāng)CPU識別出某個中斷源時，由硬件直接給出一個與該中斷源相對應(yīng)的矢量地址，從而轉(zhuǎn)入各自中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序即CPU響應(yīng)中斷后，處理中斷源請求事件的程序。從中斷入口地址開始執(zhí)行，直到返回指令（RETI）為止。此過程一般包括三部分內(nèi)容： 1.是保護(hù)現(xiàn)場。 2.是處理中

11、斷源的請求。 3.是恢復(fù)現(xiàn)場。 所謂現(xiàn)場是指中斷發(fā)生時單片微機(jī)中存儲單元、寄存器、特殊功能寄存器中的數(shù)據(jù)或標(biāo)志位等。例如A、B、Rn等。保護(hù)的方法可以有以下幾種： 1.通過堆棧操作指令PUSH direct。 2.通過工作寄存器區(qū)的切換。 3.通過單片微機(jī)內(nèi)部存儲器單元暫存。 現(xiàn)場保護(hù)一般位于中斷服務(wù)程序的前面。 在結(jié)束中斷服務(wù)程序返回斷點處之前要恢復(fù)現(xiàn)場。與保護(hù)現(xiàn)場的方法對應(yīng)，多使用POP 指令。 注意：保護(hù)和恢復(fù)遵循“從哪里來，回哪里去”的原則。ORG 0000H LJMP MAIN ;上電，轉(zhuǎn)向主程序 ORG 0003H ;外部中斷0入口地址 LJMP I_INT0 ;轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序 ORG 0030H ;主程序MAIN： SETB EX0 ;允許外部中斷0中斷 SETB IT0 ;選擇邊沿觸發(fā)方式 SETB EA ;CPU開總中斷允許位 SJMP $ ;無限執(zhí)行這條語句，等待中斷到來I_INT0： MOV A, #11111110B ;初值賦給累加器A MOV P1,A ;輸出驅(qū)動LED發(fā)光 RETI ;中斷