單片機(jī)原理第7章中斷系統(tǒng)

第7章中斷系統(tǒng)提要中斷基本概念中斷源及入口地址各SFR的結(jié)構(gòu)、控制作用和設(shè)置方法中斷響應(yīng)過(guò)程中斷應(yīng)用程序的編寫2023年2月5日27.1中斷概述中斷的概念：中斷，中斷系統(tǒng)，中斷源，主程序，中斷服務(wù)子程序，斷點(diǎn)。中斷服務(wù)程序與調(diào)用子程序之區(qū)別中斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)分時(shí)操作實(shí)時(shí)處理故障處理7.1中斷概述中斷系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)中斷及返回：中斷源，中斷請(qǐng)求，中斷允許，中斷響應(yīng)，中斷返回。實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)排隊(duì)：當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的中斷源同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，計(jì)算機(jī)按優(yōu)先級(jí)高低逐次響應(yīng)的過(guò)程稱為優(yōu)先級(jí)排隊(duì)。實(shí)現(xiàn)中斷嵌套：在響應(yīng)某一中斷、進(jìn)行中斷處理過(guò)程中，能夠響應(yīng)優(yōu)先級(jí)更高的中斷源發(fā)出的中斷請(qǐng)求。7.289C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)7.289C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)5個(gè)中斷請(qǐng)求源2個(gè)外部中斷源：INT0、INT13個(gè)內(nèi)部中斷源：片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的溢出中斷源；串行口的發(fā)送/接收中斷4個(gè)與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器中斷請(qǐng)求：定時(shí)和外中斷控制寄存器TCON、串行控制寄存器SCON；中斷允許控制寄存器IE；中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP；中斷入口地址和硬件查詢電路等2023年2月5日6中斷請(qǐng)求：TCON，SCON定時(shí)和外中斷控制寄存器TCON串行控制寄存器SCON2023年2月5日7TCON寄存器地址為88H，位地址為8FH~88H。TF1：T1的溢出中斷標(biāo)志。由硬件置1/清0（也可軟件清0）。TF0：T0的溢出中斷標(biāo)志。（同TF1，只是針對(duì)T0的）IE1：外部中斷1（/INT1）請(qǐng)求標(biāo)志。外部有中斷請(qǐng)求時(shí)，硬件使IE1置1，硬件清0。IE0：外部中斷0（/INT0）請(qǐng)求標(biāo)志。IT1：外部中斷1（/INT1）觸發(fā)類型控制位。IT1=0，低電平觸發(fā)。IT1=1，下降沿觸發(fā)。IT0：外中斷0（/INT0）觸發(fā)類型控制位，用法同IT1。2023年2月5日8SCON寄存器地址為98H，位地址為9FH~98H。TI:串口發(fā)送中斷標(biāo)志位。 發(fā)送完數(shù)據(jù)，硬件使TI置1，軟件清0（CLRTI）RI:串行口接收中斷標(biāo)志位。 硬件置1，軟件清0。2023年2月5日9中斷控制：IE，IP中斷允許寄存器IE—控制中斷的開放或屏蔽中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP—決定中斷優(yōu)先級(jí)2023年2月5日101：CPU開放中斷T2SIOT1INT1T0INT00：屏蔽所有中斷

1:允許中斷，0：禁止中斷T2SIOT1INT1T0INT0 1：高優(yōu)先級(jí)，0：低優(yōu)先級(jí)IE寄存器地址為A8H，位地址為AFH—A8H。EA：中斷允許總控制位，EA=1，CPU開放中斷。EA=0，CPU禁止所有中斷。ES：串行中斷允許控制位，ES=1允許串行口中斷，ES=0，屏蔽 串行口中斷。ET1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1中斷允許控制位。ET1=1，允許T1中斷，ET1=0，禁止T1中斷。EX1：外中斷1允許控制位，EX1=1，允許外中斷1中斷， EX1=0，禁止外中斷1中斷。ET0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷控制位。ET1=1，允許T0中斷，ET1=0，禁止T0中斷。EX0：外中斷0允許控制位，EX1=1，允許外中斷0中斷，EX1=0，禁止外中斷0中斷。2023年2月5日11IE控制字的理解IE=93H，IE=84H，IE=92H，IE=17H？初始化：允許/INT0和T1中斷？例：設(shè)置相關(guān)控制的位操作INT0為邊沿觸發(fā)方式：SETBIT0INT1為電平觸發(fā)方式：CLRIT1INT1為高優(yōu)先級(jí)：SETBPX1允許INT1中斷：SETBEX1

SETBEA2023年2月5日13例：一條指令實(shí)現(xiàn)控制字設(shè)置INT1、T0開中斷，其余禁中斷：MOVIE,#86HT1、串口開中斷，其余禁中斷：MOVIE,#98H全部開中斷：MOVIE,#0FFH全部禁中斷：MOVIE,#00H或CLREA

INT0、T0開中斷，其余保持不變：ORLIE,#83HINT1、T1開中斷，其余禁中斷：ANLIE,#8CH2023年2月5日14IP寄存器地址為B8H，位地址為BFH~B8H。PS：串行口中斷口優(yōu)先級(jí)控制位，PS=1，串口定義為高優(yōu)先級(jí)中斷，PS=0，串口定義為低優(yōu)先級(jí)中斷。PT1：定時(shí)器1優(yōu)先級(jí)控制位。PT1=1，聲明定時(shí)器1為高優(yōu)先級(jí)中斷，PT1=0定義定時(shí)器1為低優(yōu)先級(jí)中斷。PX1：外中斷1優(yōu)先級(jí)控制位。PT1=1，聲明外中斷1為高優(yōu)先級(jí)中斷，PX1=0定義外中斷1為低優(yōu)先級(jí)中斷。PT0：定時(shí)器0優(yōu)先級(jí)控制位。PT1=1，聲明定時(shí)器0為高優(yōu)先級(jí)中斷，PT1=0定義定時(shí)器0為低優(yōu)先級(jí)中斷。PX0：外中斷0優(yōu)先級(jí)控制位。PT1=1，聲明外中斷0為高優(yōu)先級(jí)中斷，PX1=0定義外中斷0為低優(yōu)先級(jí)中斷。2023年2月5日15中斷優(yōu)先級(jí)控制原則高優(yōu)先級(jí)可以中斷低優(yōu)先級(jí)。同優(yōu)先級(jí)中斷不能互相中斷。同級(jí)的多個(gè)中斷請(qǐng)求出現(xiàn)，按CPU查詢次序確定哪個(gè)請(qǐng)求被響應(yīng)。查詢次序由高到低依次為：

/INT0中斷T0中斷/INT1中斷T1中斷串口中斷例：IP=06H,如果5個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)發(fā)生，求中斷響應(yīng)的次序。2023年2月5日16SFR的控制位和標(biāo)志位控制位是用來(lái)設(shè)置各種工作方式的，通過(guò)編程寫入( 如IT1，IT0，EX0等)。標(biāo)志位是系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)形成的標(biāo)志，可供程序運(yùn)行時(shí)查詢(如IE1，IE0，TF1，TF0等)。3個(gè)階段:中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。一、中斷響應(yīng)1.中斷響應(yīng)條件

1）有中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求；

2）中斷總允許位EA＝1，即CPU開中斷；

3）相應(yīng)的中斷允許位為1，即沒(méi)有屏蔽。

4）不存在中斷響應(yīng)阻斷，包括：CPU未執(zhí)行完一條指令，有同級(jí)或高級(jí)中斷服務(wù)，正在執(zhí)行RETI或是對(duì)IE、IP的寫操作指令。7.3中斷處理過(guò)程一、中斷響應(yīng)2.中斷響應(yīng)過(guò)程1）置優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器。2）清0中斷請(qǐng)求源申請(qǐng)標(biāo)志。3）將程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容（斷點(diǎn)地址）壓入堆棧。4）將被響應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址送程序計(jì)數(shù)器PC。一、中斷響應(yīng)MCS-51機(jī)中，各中斷源及與之對(duì)應(yīng)的入口地址分配如下：各入口地址之間只相隔8個(gè)字節(jié)，一般的中斷服務(wù)程序容納不下。實(shí)際使用時(shí)，通常在這些入口地址處存放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到用戶安排的中斷服務(wù)程序起始地址上去。2023年2月5日20中斷源入口地址外部中斷00003H定時(shí)器T0中斷000BH外部中斷10013H定時(shí)器T1中斷001BH串行口中斷0023H主程序如何避開中斷入口地址主程序需要讓出中斷源所占用的向量地址。 ORG0000H LJMPSTART ORG0030H

START：XXXXXX ；主程序開始程序中沒(méi)用中斷時(shí)，直接從0000H開始寫程序，在原理上并沒(méi)有錯(cuò)，但在實(shí)際工作中最好不這樣做。

2023年2月5日21包含中斷功能的程序結(jié)構(gòu)

ORG0000H LJMPSTART

ORG0003H LJMPINT0；轉(zhuǎn)外中斷0

ORG000BH

RETI；沒(méi)有用定時(shí)器0中斷，也可在此放一條RETI

ORG0030HSTART：XXXXXXX；主程序從這里開始了，包括

………………；功能模塊及中斷的初始化等

SJMP$INT0: XXXXXXX；中斷服務(wù)程序從這里開始

……………… END ；源程序結(jié)束2023年2月5日22二、中斷處理和返回

如果中斷響應(yīng)條件滿足，CPU自動(dòng)把斷點(diǎn)地址壓入堆棧，給出中斷入口地址，程序計(jì)數(shù)器PC自動(dòng)裝入中斷入口地址，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，為了使中斷處理不影響主程序的運(yùn)行，需要把斷點(diǎn)處有關(guān)寄存器的內(nèi)容和標(biāo)志位的狀態(tài)壓入堆棧區(qū)進(jìn)行保護(hù)?，F(xiàn)場(chǎng)保護(hù)要在中斷服務(wù)程序開始處通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。處理中斷源的請(qǐng)求，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)。二、中斷處理和返回恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。在中斷服務(wù)結(jié)束之后、返回主程序之前，把保存在堆棧區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)從堆棧區(qū)彈出，送回原來(lái)的位置?；謴?fù)現(xiàn)場(chǎng)也需要通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。中斷返回。執(zhí)行中斷返回指令RETI，清除優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器將堆棧內(nèi)保存的斷點(diǎn)地址彈給PC，程序則恢復(fù)到中斷前的位置三、中斷請(qǐng)求的撤除CPU響應(yīng)某中斷請(qǐng)求后，TCON或SCON中的中斷請(qǐng)求標(biāo)志應(yīng)及時(shí)清除，否則會(huì)引起另一次中斷：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的中斷和邊沿觸發(fā)的外部中斷：CPU在響應(yīng)器中斷后，硬件會(huì)自動(dòng)清除有關(guān)的中斷請(qǐng)求。串行口中斷：必須在中斷服務(wù)程序中用軟件的方法清除（即寫一條清除的指令）。電平觸發(fā)的外部中斷：由于引起中斷的低電平信號(hào)在外部引腳上，需要做特殊處理2023年2月5日25電平觸發(fā)的外部中斷的清除對(duì)于電平觸發(fā)的外部中斷，CPU響應(yīng)中斷后，雖然由硬件清除了相應(yīng)的標(biāo)志位，但不能對(duì)外部引腳上的電平進(jìn)行處理。外部引腳上低電平的存在，會(huì)造成重復(fù)中斷?？梢栽陔娐飞显黾訉?duì)外部引起中斷的信號(hào)進(jìn)行處理。P148圖7-5。通過(guò)I/O口輸出一個(gè)信號(hào)，使得外部引腳上的中斷請(qǐng)求信號(hào)變?yōu)楦唠娖健?.4中斷系統(tǒng)的應(yīng)用中斷程序一般包含有兩個(gè)部分：主程序中的中斷初始化。實(shí)現(xiàn)中斷操作任務(wù)的中斷服務(wù)程序。2023年2月5日27主程序中斷初始化：用戶對(duì)中斷控制的相關(guān)特殊功能寄存器中的各有關(guān)控制位進(jìn)行賦值?；静襟E：開中斷：置位相應(yīng)中斷源的中斷允許標(biāo)志及EA。設(shè)定所用中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)。對(duì)外部中斷應(yīng)設(shè)定中斷請(qǐng)求信號(hào)形式（電平觸發(fā)/脈沖下降沿觸發(fā)）。對(duì)于定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷應(yīng)設(shè)置工作方式（定時(shí)/計(jì)數(shù)）。初始化相應(yīng)中斷源所對(duì)應(yīng)的功能模塊定時(shí)器/串行口的設(shè)置注：在主程序中任何地點(diǎn)都可設(shè)置中斷初始化。只有在中斷初始化開中斷后，有中斷源請(qǐng)求中斷時(shí)才響應(yīng)中斷，將程序轉(zhuǎn)移到該中斷源的入口地址處，進(jìn)入中斷服務(wù)操作。2023年2月5日28中斷服務(wù)程序主要任務(wù)：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，處理中斷請(qǐng)求，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，中斷返回將ACC、PSW及與主程序有關(guān)的寄存器入棧處理相關(guān)事件，中斷要實(shí)現(xiàn)的主要功能出棧RETI中斷服務(wù)程序的一般格式CLR EA ；關(guān)中斷PUSHPSW

；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHA…SETB EA ；開中斷，允許CPU響應(yīng)高級(jí)中斷… ；服務(wù)程序CLR EA ；關(guān)中斷，如果沒(méi)有高級(jí)中斷斜體部分不要。POPA

；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)POPPSW…SETB EA ；開中斷RETI ；中斷返回2023年2月5日30中斷服務(wù)程序的注意事項(xiàng)各中斷源的入口矢量地址之間，相隔8個(gè)單元，通常是在中斷入口矢量地址單元處存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，轉(zhuǎn)至存儲(chǔ)器其他的任何空間去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。若要在執(zhí)行當(dāng)前中斷程序時(shí)禁止更高優(yōu)先級(jí)中斷，應(yīng)用軟件關(guān)閉CPU中斷，或屏蔽更高級(jí)中斷源的中斷，在中斷返回前再開放中斷。在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，為了不使現(xiàn)場(chǎng)信息受到破壞或造成混亂，一般應(yīng)