微機(jī)原理與應(yīng)用-05 中斷系統(tǒng)

第5章MCS-51的中斷系統(tǒng)主要內(nèi)容中斷的概念中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及中斷控制中斷處理過(guò)程外部中斷源的應(yīng)用§5-1中斷的概念

1.輸入輸出方式無(wú)條件傳送

不需要測(cè)試外部設(shè)備的狀態(tài),CPU可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送操作查詢傳送CPU在傳輸數(shù)據(jù)之前進(jìn)行查詢DMA方式 直接存儲(chǔ)器存取方式，CPU讓出數(shù)據(jù)總線，使得外部設(shè)備和存儲(chǔ)器之間直接傳輸。中斷方式實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)外界發(fā)生的事件進(jìn)行及時(shí)實(shí)時(shí)處理。2.中斷的概念計(jì)算機(jī)暫時(shí)中止正在執(zhí)行的主程序,轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序,并在中斷服務(wù)程序執(zhí)行完了之后能自動(dòng)回到原主程序處繼續(xù)執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程叫做“中斷”。某人看書 執(zhí)行主程序 日常事務(wù)電話鈴響 中斷信號(hào)INT=0中斷請(qǐng)求暫?？磿?/p>

暫停執(zhí)行主程序中斷響應(yīng)書中作記號(hào)當(dāng)前PC入棧 保護(hù)斷點(diǎn)電話談話 執(zhí)行I/O程序中斷服務(wù)繼續(xù)看書 返回主程序 中斷返回2.中斷的概念日常事務(wù)主程序中斷服務(wù)程序中斷系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)處理功能的硬件和軟件系統(tǒng)中斷源：產(chǎn)生中斷的請(qǐng)求源中斷請(qǐng)求：中斷源向CPU提出處理要求斷點(diǎn)：原來(lái)程序被中斷的地方中斷服務(wù)：對(duì)中斷事件響應(yīng)的處理過(guò)程中斷返回：結(jié)束中斷服務(wù)程序，返回被中斷的主程序３.中斷的產(chǎn)生I/O設(shè)備:I/O設(shè)備向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求數(shù)據(jù)通道中的中斷源:如磁盤、磁帶等硬件故障:如電源掉電、存儲(chǔ)出錯(cuò)等實(shí)時(shí)時(shí)鐘與計(jì)數(shù)為調(diào)試程序而設(shè)置的中斷４.中斷的功能分時(shí)操作。在多項(xiàng)外部設(shè)備同時(shí)提出中斷請(qǐng)求情況下，CPU能根據(jù)輕重緩急響應(yīng)外設(shè)的中斷請(qǐng)求；CPU可以分時(shí)為多個(gè)I/O設(shè)備服務(wù)，提高了計(jì)算機(jī)的利用率；

CPU與外部設(shè)備并行工作,以中斷方式相聯(lián)系,提高工作效率；實(shí)時(shí)響應(yīng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)變化的各種參數(shù)、信息，做出實(shí)時(shí)監(jiān)控；對(duì)突發(fā)事故，做出緊急處理；可靠性高。CPU具有處理設(shè)備故障及掉電等突發(fā)性事件的能力，從而使系統(tǒng)可靠性提高。§5-2中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一．中斷源信號(hào)2個(gè)外部中斷請(qǐng)求：INT0、INT12個(gè)定時(shí)器計(jì)數(shù)器溢出中斷請(qǐng)求：T0、T11個(gè)串行口1串行幀數(shù)據(jù)發(fā)送、接收結(jié)束中斷請(qǐng)求：TI、RI二.中斷允許控制總允許開關(guān)：EA源允許開關(guān)：ES、ET1、EX1、ET0、EX0三.2級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)控制優(yōu)先級(jí)選擇開關(guān)：PS、PT1、PX1、PT0、PX0P3.2P3.3P3.4P3.5P3.0P3.1一.中斷控制寄存器§5-3中斷系統(tǒng)的控制

1.中斷標(biāo)志位TF1、TF0、IE1、IE0——TCON；RI、TI——SCON=1，有中斷請(qǐng)求；=0，無(wú)中斷請(qǐng)求。CPU響應(yīng)中斷后，中斷標(biāo)志位自動(dòng)清零，但TI/RI標(biāo)志位須軟件清零。

2.外部中斷觸發(fā)方式選擇位：IT0、IT1——TCON=1：負(fù)跳沿觸發(fā)中斷請(qǐng)求；=0：低電平觸發(fā)中斷請(qǐng)求。

3.中斷允許控制位：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0——IE=1開中斷；=0關(guān)中斷。

4.中斷優(yōu)先級(jí)控制位：PS、PT1、PX1、PT0、PX0——IP2級(jí)優(yōu)先級(jí)：=1，為高優(yōu)先級(jí)；=0，為低優(yōu)先級(jí)。 同一優(yōu)先級(jí)別按內(nèi)部查詢順序排列優(yōu)先級(jí)：

高INT0、T0、INT1、T1、RX/TX低。

5.單片機(jī)復(fù)位時(shí)TCON、SCON、IE、IP清0，所有中斷請(qǐng)求被禁止，5個(gè)中斷源均為低級(jí)中斷，按中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級(jí)排列：高INT0、T0、INT1、T1、RX/TX低二.中斷的嵌套CPU執(zhí)行主程序CPU執(zhí)行低級(jí)中斷服務(wù)程序CPU執(zhí)行高級(jí)中斷服務(wù)程序CPU同一時(shí)間只能響應(yīng)一個(gè)中斷請(qǐng)求,同時(shí)多個(gè)中斷申請(qǐng)時(shí)必須有先有后：?不同優(yōu)先級(jí)的中斷同時(shí)申請(qǐng)——先高后低?相同優(yōu)先級(jí)的中斷同時(shí)申請(qǐng)——按序執(zhí)行?正處理低優(yōu)先級(jí)中斷又接到高級(jí)別中斷——高打斷低?正處理高優(yōu)先級(jí)中斷又接到低級(jí)別中斷——高不理低§5-4中斷的處理過(guò)程中斷請(qǐng)求中斷判優(yōu)中斷條件中斷響應(yīng)中斷處理中斷返回硬件自動(dòng)完成用戶編程完成1.中斷請(qǐng)求被響應(yīng)的條件一個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求被響應(yīng)的基本條件：CPU開中斷：EA=1，允許所有中斷源申請(qǐng)中斷；中斷源的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位為1；中斷源的中斷允許標(biāo)志位為1；無(wú)同級(jí)或更高級(jí)的中斷正在被服務(wù)；2.中斷被封鎖的情況CPU正在處理一個(gè)同級(jí)或更高級(jí)別的中斷請(qǐng)求。因?yàn)榇藭r(shí)相應(yīng)的中斷優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器被置1

當(dāng)前正執(zhí)行指令，不是該指令的最后一個(gè)周期。當(dāng)前正執(zhí)行的指令是返回指令（RETI）（本次中斷還沒(méi)有處理完）或訪問(wèn)IP、IE寄存器（可能會(huì)開、關(guān)中斷或改變中斷的優(yōu)先級(jí)）的指令，則CPU至少再執(zhí)行一條指令才響應(yīng)中斷。CPU每個(gè)機(jī)器周期順序檢查每個(gè)中斷源，當(dāng)檢測(cè)到有中斷請(qǐng)求時(shí)，能否響應(yīng)中斷，還要看下述情況是否存在：存在上述情況之一，CPU不對(duì)中斷進(jìn)行響應(yīng)。3.外部中斷的響應(yīng)時(shí)間外部中斷響應(yīng)時(shí)間：從CPU查詢外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志位到轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序的入口地址所需的時(shí)間。對(duì)于１個(gè)單一中斷：中斷響應(yīng)最短3個(gè)機(jī)器周期：恰在當(dāng)前正執(zhí)行指令的最后１個(gè)機(jī)器周期查詢中斷請(qǐng)求標(biāo)志位＋執(zhí)行LCALL指令（響應(yīng)中斷時(shí)由硬件自動(dòng)生成）需２個(gè)機(jī)器周期；中斷響應(yīng)最長(zhǎng)8個(gè)機(jī)器周期：恰在當(dāng)前正執(zhí)行RETI或與IP、IE寄存器有關(guān)的指令需２個(gè)機(jī)器周期＋４（再執(zhí)行一條最長(zhǎng)的乘、除法指令）＋２（執(zhí)行LCALL指令）4.外部中斷的觸發(fā)方式外部中斷觸發(fā)方式選擇位：IT0、IT1=1：負(fù)跳沿觸發(fā)中斷請(qǐng)求；=0：低電平觸發(fā)中斷請(qǐng)求。低電平觸發(fā)方式：外部中斷請(qǐng)求觸發(fā)器的狀態(tài)隨外部中斷輸入電平的變化而變化，適合外部中斷以低電平輸入且中斷程序能使輸入的低電平變?yōu)楦唠娖降那闆r；負(fù)跳沿觸發(fā)方式：CPU在前一機(jī)器周期采到INT0/INT1引腳為高,后一機(jī)器周期采到為低，則外部中斷請(qǐng)求觸發(fā)器被置１并鎖存負(fù)跳變，適合以負(fù)脈沖（負(fù)脈沖寬度至少保持１個(gè)機(jī)器周期，持續(xù)到中斷發(fā)生）形式輸入的外部中斷請(qǐng)求。5.中斷的撤銷CPU在中斷返回前，把它響應(yīng)的中斷標(biāo)志位(TCON、SCON中的IE0、IE1、TF0、TF1、TI、RI位)復(fù)位成“0”狀態(tài)。中斷源撤消中斷標(biāo)志的方法INT0/INT1負(fù)跳沿觸發(fā)中斷時(shí)，硬件置位，硬件復(fù)位。中斷請(qǐng)求信號(hào)自動(dòng)撤銷。電平觸發(fā)中斷時(shí)，硬件置位，盡管CPU響應(yīng)中斷時(shí)可用硬件自動(dòng)復(fù)位成“0”狀態(tài)，但必須人為撤消中斷請(qǐng)求信號(hào)（軟硬件結(jié)合）T0/T1由硬件置位和復(fù)位（也可由軟件清零），硬件自動(dòng)撤消中斷請(qǐng)求。RI/TI由硬件置位，必須由軟件清零（CLRRI，CLRTI）電平方式外部中斷請(qǐng)求信號(hào)的軟硬件結(jié)合撤銷（教材P110頁(yè)）5.中斷的撤銷所需的負(fù)脈沖可通過(guò)在中斷服務(wù)程序中增加3條指令得到:0RLP1，＃01H；P1.0為1ANLP1，＃0FEH；P1.0為0

┆0RLP1，＃01H；P1.0為1利用D觸發(fā)器的置位端SD實(shí)現(xiàn)中斷請(qǐng)求的撤銷6.中斷的響應(yīng)過(guò)程CPU自動(dòng)完成：CPU在T機(jī)器的S5P2，查詢中斷源，設(shè)置中斷標(biāo)志位；判斷中斷響應(yīng)條件滿足，CPU響應(yīng)中斷；由硬件自動(dòng)生成LCALL指令（例如對(duì)INT1的響應(yīng)產(chǎn)生的LCALL指令為：LCALL0013H），自動(dòng)把斷點(diǎn)地址壓入堆棧，并將對(duì)應(yīng)中斷入口地址裝入PC，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。用戶必須完成：中斷初始化：開相應(yīng)中斷源的中斷（IE)、設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)(IP)、設(shè)定外部中斷的觸發(fā)方式；在中斷入口地址存放跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到用戶編寫的中斷服務(wù)程序起始地址；開發(fā)設(shè)計(jì)中斷服務(wù)程序。１.主程序結(jié)構(gòu)

ORG0000HAJMPMAINORG0003HLJMPINT１O(jiān)RG000BHLJMPINT２┆ORG主程序入口地址MAIN：中斷初始化程序┆HERE：SJMPHERE;原地等待中斷申請(qǐng)（或：執(zhí)行其它任務(wù)）ORG中斷服務(wù)程序１入口地址

INT１：┆

RETI

ORG中斷服務(wù)程序２入口地址

INT２：┆

RETI§5-5中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)復(fù)位后，PC置成0000H，CPU從0000H單元開始執(zhí)行指令，所以用無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令跳轉(zhuǎn)到主程序。每個(gè)中斷向量地址間隔8個(gè)單元，完成中斷程序空間少，在中斷處安排一個(gè)無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令中斷源入口地址INT00003HT0000BHINT10013HT1001BHTI/RI0023H２．中斷初始化§5-5中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)例5-1設(shè)置IP寄存器的初始值，使得MCS－51的2個(gè)外中斷請(qǐng)求為高優(yōu)先級(jí)，其它中斷請(qǐng)求為低優(yōu)先級(jí)。

（1）用位操作指令SETBPX0；2個(gè)外中斷為高優(yōu)先級(jí)SETBPX1CLRPS；串行口、2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為低優(yōu)先級(jí)中斷CLRPT0

CLRPT1（2）用字節(jié)操作指令

MOVIP，＃05H或者用:

MOV0B8H，＃05H；B8H為IP寄存器的字節(jié)地址MOVIP，#00000101B；例5-3假設(shè)允許外部中斷0中斷，并設(shè)定它為高級(jí)中斷，其它中斷源為低級(jí)中斷，采用跳沿觸發(fā)方式。在主程序中應(yīng)有如下程序段:SETBEA；EA位置1，CPU開中斷SETBEX0；EX0位置1，允許外部中斷0產(chǎn)生中斷SETBPX0；PX0位置1，外部中斷0為高級(jí)中斷SETBIT0；IT0位置1，外部中斷0為跳沿觸發(fā)方式

２．中斷初始化§5-5中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)§5-5中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)SETBEACLREAPUSHPSWPUSHACCPUSHDPHPUSHDPL

POPDPLPOPDPHPOPACCPOPPSW３.中斷服務(wù)程序保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：當(dāng)前PC值，PSW、工作寄存器和SFR等?；謴?fù)現(xiàn)場(chǎng)：完成中斷服務(wù)后，將保存在堆棧中的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)恢復(fù)。如果當(dāng)前中斷服務(wù)程序不允許被中斷，則其前后的開中斷和關(guān)中斷２條指令可去掉。RETI可去掉響應(yīng)過(guò)程：（假設(shè)已使某中斷請(qǐng)求標(biāo)志置1）（1）先使相應(yīng)優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器置1；（2）執(zhí)行一個(gè)硬件子程序的調(diào)用：1）硬件清零相應(yīng)中斷請(qǐng)求標(biāo)志（TI、RI除外）2）將當(dāng)前PC內(nèi)容壓入堆?！Ｗo(hù)斷點(diǎn)；3）將中斷服務(wù)子程序入口地址送PC——轉(zhuǎn)移。返回過(guò)程：（RETI執(zhí)行后）（1）使相應(yīng)優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器清0。（2）從堆棧中彈出棧頂?shù)膬蓚€(gè)字節(jié)內(nèi)容送PC——恢復(fù)斷點(diǎn)。（3）CPU接著中斷處繼續(xù)執(zhí)行原主程序?！?-5中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)３.中斷服務(wù)程序例5-4：中斷舉例用中斷控制完成這一輸入輸出過(guò)程，每請(qǐng)求中斷一次，完成一個(gè)讀/寫操作單片機(jī)讀P1.0口的狀態(tài)，把這個(gè)狀態(tài)送到P1.7的指示燈去。當(dāng)P1.0為高電平時(shí)指示燈亮，當(dāng)P1.0為低電平時(shí)則指示燈不亮。RS觸發(fā)器INT0+5VP1.7P1.0+5V+5V&&1KΩ1KΩ８０５１O(jiān)RG0000HAJMPMAIN;上電自動(dòng)轉(zhuǎn)向主程序ORG0003H;INT0的入口地址AJMPWINT;指向中斷服務(wù)程序子程序ORG0100H;主程序MAIN:SETBIT0;選擇邊沿觸發(fā)方式SETBEX0;允許外部中斷0SETBEA;允許總中斷HERE:AJMPHERE;主程序踏步ORG0200HWINT:MOVA,#0FFH;

MOVP1,A;P1準(zhǔn)雙向口設(shè)定輸入態(tài)MOVA,P1;取開關(guān)數(shù)RRA;P1.0送P1.7MOVP1,A;輸出驅(qū)動(dòng)燈泡發(fā)光RETI;中斷返回END中斷返回到何處？例5-5：中斷舉例通過(guò)外部中斷1,在中斷服務(wù)中將B寄存器里的內(nèi)容左環(huán)移一位。已知:(B)=01Ｈ,要求采用邊沿觸發(fā),低優(yōu)先級(jí)。此例的實(shí)際意義：在INT1引腳接一個(gè)按鈕開關(guān)到地，每按一下按鈕就申請(qǐng)一次中斷，中斷服務(wù)則是依次點(diǎn)亮八盞燈中的一盞P1.0P1.7INT13008051ORG0000HLJMPMAINORG0013H;中斷矢量LJMPINTMAIN:SETBEA;開總中斷允許“開關(guān)”SETBEX1;開外部中斷1允許“開關(guān)”CLRPX1;0優(yōu)先級(jí)（也可不要此句）SETBIT1;邊沿觸發(fā)MOVB,#01H;給B寄存器賦初值HERE:SJMPHERE;原地等待中斷申請(qǐng)INT：MOVA，B;自B寄存器中取數(shù)RLA;左環(huán)移一次MOVB，A;存回B,備下次取用MOVP1，A;輸出到P1口RETI;中斷返回當(dāng)外部中斷源多于中斷輸入引腳時(shí)，可采取以下措施：1.用定時(shí)器計(jì)數(shù)輸入信號(hào)端T0、T1作外部中斷入口引腳;2.用串行口接收端RXD作外部中斷入口引腳;3.用一個(gè)中斷入口接受多個(gè)外部中斷源，并加入中斷查詢