MCS-51中斷系統(tǒng).ppt

1、第5章 MCS-51中斷系統(tǒng),中斷的概念,中斷舉例,日常生活中的中斷與計算機中斷的比較,中斷與子程序的最主要區(qū)別,中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制,關(guān)鍵詞：能力、過程。 隨機發(fā)生、中止、轉(zhuǎn)到、返回,中斷概念：,CPU正在執(zhí)行程序時，單片機外部或內(nèi)部發(fā)生的某一事件，請求CPU迅速去處理。 CPU暫時中止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理所發(fā)生的事件。 處理完該事件后，再回到原來被中止的地方，繼續(xù)原來的工作，這稱為中斷。 CPU處理事件的過程，稱為CPU的中斷響應(yīng)過程。,客人中斷源敲門中斷申請門衛(wèi)、秘書中斷系統(tǒng)客人登記中斷標(biāo)志識別、處理 中斷響應(yīng)（過程）預(yù)約 CPU中斷允許（標(biāo)志）接待 CPU中斷處理送

2、客后繼續(xù)工作 CPU中斷返回,日常生活中的中斷與計算機中斷的比較：,幾個名詞,中斷系統(tǒng)：實現(xiàn)中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)，又稱中斷機構(gòu)。 中斷源：產(chǎn)生中斷的請求源稱為中斷源。 中斷申請：中斷源向CPU提出的處理請求，稱為中斷請求或中斷申請。 中斷響應(yīng)過程：CPU暫時中止自身的事物，轉(zhuǎn)去處理事件的過程，稱為CPU的中斷響應(yīng)過程。 中斷服務(wù)：對事件的整個處理過程，稱為中斷服務(wù)（或中斷處理）。 中斷返回：中斷處理完畢，在返回到原來被中止的地方，稱為中斷返回。,中斷方式的特點,1、中斷方式消除了CPU在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大提高了CPU的工作效率。 2、將從現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過中斷方式及時傳送給CPU

3、，經(jīng)過處理后可立即作出反應(yīng)，實現(xiàn)現(xiàn)場控制。采用查詢方式很難做到及時采集，實時控制。,中斷技術(shù)實現(xiàn)的功能,1、分時操作 2、實時處理 3、故障處理,分時操作 計算機的中斷系統(tǒng)可以使CPU與外設(shè)同時工作。 CPU在啟動外設(shè)后，便繼續(xù)執(zhí)行主程序；而外設(shè)被啟動后，開始進行準(zhǔn)備工作。當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備就緒時，就向CPU發(fā)出中斷請求，CPU響應(yīng)該中斷請求并為其服務(wù)完畢后，返回原來的斷點處繼續(xù)運行主程序。外設(shè)在得到服務(wù)后，也繼續(xù)進行自己的工作。 因此，CPU可以使多個外設(shè)同時工作，并分時為各外設(shè)提供服務(wù)，從而提高了CPU的利用率和輸入和輸出的速度。,實時處理 當(dāng)計算機用于實時控制時，請求CPU提供服務(wù)時隨機發(fā)生的。

4、有了中斷系統(tǒng)，CPU就可以立即響應(yīng)并加以處理。,故障處理 計算機在運行時往往會出現(xiàn)一些故障，如斷電、存儲器奇偶校驗出錯、運算溢出等。 有了中斷系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)上述情況時，CPU可及時轉(zhuǎn)去執(zhí)行故障處理程序，自行處理故障而不必停機。,中斷與子程序的最主要區(qū)別： 何時轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)向何處？,中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：,中斷源 8051有5個中斷源： （1）外部中斷源 由INT0 、INT1 （ P3.2 、 P3.3 ）端口線引入 （2）內(nèi)部中斷源 定時器T0、 T1溢出及串口的中斷請求 中斷申請 事件發(fā)生：如INT0端口上出現(xiàn)了低電平或下降沿。 如T0定時器發(fā)生了溢出。,中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：,中斷標(biāo)志

5、-自動置位 中斷允許-由CPU參與，靠指令事先設(shè)置。,中斷標(biāo)志各控制位的含義,中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：,1、TF1：定時器/計數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志位。 當(dāng)啟動T1計數(shù)后，T1從初值開始加1計數(shù)，計數(shù)器最高位產(chǎn)生溢出時，由硬件使TF1置1，并向CPU發(fā)出中斷請求。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時，硬件將自動對TF1清0。 2、TF0：定時器/計數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志位。 含義與TF1類同。,3、IE1：外部中斷1的中斷請求標(biāo)志。 INT1（P3.3）。 當(dāng)檢測到外部中斷引腳1 上存在有效的中斷請求信號時，由硬件使IE1置1。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷請求時，由硬件使IE1清0。 4、IE0：外部中斷0的中斷請求

6、標(biāo)志。INT0（P3.2）。 其含義與IE1類同。 5、IT1：外部中斷1的中斷觸發(fā)方式控制位。 IT1=0時，外部中斷1程控為電平觸發(fā)方式。 CPU在每一個機器周期S5P2期間采樣外部中斷請求引腳的輸入電平。若外部中斷1請求為低電平，則使IE1置1；若為高電平，則使IE1清0。,中斷標(biāo)志各控制位的含義,5、IT1：外部中斷1的中斷觸發(fā)方式控制位。 IT1=1時，外部中斷1程控為邊沿觸發(fā)方式。 CPU在每一個機器周期S5P2期間采樣外部中斷請求引腳的輸入電平。如果在相繼的兩個機器周期采樣過程中，一個機器周期采樣到外部中斷1請求引腳為高電平，接著的下一個機器周期采樣到為低電平，則使IE1置1。直

7、到CPU響應(yīng)該中斷時，才由硬件使IE1清0。 6、IT0：外部中斷0的中斷觸發(fā)方式控制位。 其含義與IT1類同。,中斷標(biāo)志各控制位的含義,中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：,中斷響應(yīng) 當(dāng)滿足了中斷響應(yīng)條件，中斷系統(tǒng)就會自主地做出響應(yīng)，包括保存斷點地址、自動清除中斷標(biāo)志以及自動轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序的入口地址-中斷向量。 中斷向量,中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：,中斷響應(yīng)條件 有中斷源發(fā)出中斷請求。 中斷總允許位EA=1，即CPU中斷。 申請中斷的中斷源的中斷允許位為1，中斷沒有被屏蔽。 無同級或更高級中斷正在被服務(wù)。 當(dāng)前的指令周期已經(jīng)結(jié)束。 若現(xiàn)行指令為RETI或是訪問IE或IP指令時，該指令以及緊接

8、著的另一條指令已執(zhí)行完。,中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：,中斷響應(yīng)過程 把當(dāng)前PC值壓入堆棧，保護斷點。 將相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址送入PC。 對有些中斷源，CPU會自動清除中斷標(biāo)志。,中斷響應(yīng)時間,中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：,CPU不是在任何情況下都對中斷請求予以響應(yīng)，而不同的情況下對中斷響應(yīng)的時間是不同的。 對于順利的中斷響應(yīng)，其最短的響應(yīng)時間為3個機器周期。 對于受阻的中斷響應(yīng)，則響應(yīng)時間會更長一些。 若中斷系統(tǒng)只有一個中斷源，則響應(yīng)時間為38個機器周期之間。,若M1周期的S5P2前某中斷生效，在S5P2期間其中斷請求被鎖存到相應(yīng)的標(biāo)志位中去；M2恰逢指令的最后一個機器周期，且該指令不是

9、RETI或訪問IE、IP的指令。于是，M3和M4便可以執(zhí)行硬件LCALL指令，M5周期將進入了中斷服務(wù)程序。 80C51的中斷響應(yīng)時間（從標(biāo)志置1到進入相應(yīng)的中斷服務(wù)），至少要3個完整的機器周期。,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。,中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：,中斷返回, 關(guān)于中斷初始化 關(guān)于中斷向量 關(guān)于中斷服務(wù)子程序 關(guān)

10、于事件的發(fā)生,結(jié)論：硬件及編程上的要求,舉例：,例題： 任務(wù)1描述： 單片機上電，D4燈亮。按動接在P3.2上的開關(guān)，燈滅；再按，再亮。,關(guān)注主程序的框架，關(guān)注四個要素,ORG 0000H SJMP MAIN；上電，轉(zhuǎn)向主程序 ORG 0003H；外部中斷0入口地址 SJMP INSER；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開中斷 CLR P1.0 HERE：SJMP HERE ；等待中斷 ORG 0200H ；中斷服務(wù)程序 INSER：CPL P1.0 RETI ；中

11、斷返回 END,任務(wù)2描述：單片機上電，單燈按1Hz頻率循環(huán)，一旦按下P3.2所接的按鍵，發(fā)光二極管全亮，2秒鐘后，單燈繼續(xù)原來的循環(huán)。,1、流水燈的源程序,2、流水燈的源程序+中斷初始化程序,3、中斷服務(wù)程序及延時子程序,4、 用查詢程序?qū)崿F(xiàn)上述任務(wù),5、從INT0輸入，并采用了去抖動電路。,1、流水燈的源程序 ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0030H ；主程序 MAIN： mov a, #0feh mov r5, #4 Output:mov p1,a rl a call Delay djnz r5, Output Ljmp MAIN Delay: mov r6, #0 m

12、ov r7, #0 Dela: djnz r7, Dela djnz r6, Dela ret end,2、流水燈的源程序+中斷初始化程序 ORG 0000H SJMP MAIN；上電，轉(zhuǎn)向主程序 ORG 0003H；外部中斷0入口地址 SJMP INSER；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開中斷 MAIN1： mov a, #0feh mov r5, #4 Output: mov p1,a rl a call Delay djnz r5, Output Ljmp

13、MAIN1,3、中斷服務(wù)程序及延時子程序 ORG 0200H INSER ：PUSH P1 MOV P1, #00H ACALL DEL2S POP P1 RETI DEL2S: MOV R4, #20 LLL:ACALL DEL100MS DJNZ R4, LLL RET DEL100MS:;2502002=100000 mov r6, #250 Delay: mov r7, #200 Dela: djnz r7, Dela djnz r6, Delay ret END,INSER ：PUSH P1 MOV B, R7 MOV P1, #00H ACALL DEL2S MOV R7, B POP P1 RETI,ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0030H MAIN： mov a