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文檔簡介
1、 3.1 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)教學目的 理解中斷的概念v理解中斷系統(tǒng)的結構和類型v掌握中斷系統(tǒng)的中斷響應過程v掌握外部中斷的使用2021-10-151本章內容v中斷的概念v中斷系統(tǒng)的內部結構和控制寄存器v中斷系統(tǒng)的響應過程v中斷仿真實例2021-10-15289C52的中斷系統(tǒng)的中斷系統(tǒng) 3.3.1.1 89C521.1 89C52的中斷系統(tǒng)結構的中斷系統(tǒng)結構一、中斷的概念一、中斷的概念 CPUCPU在處理某一事件在處理某一事件A A時,發(fā)生了另一事件時,發(fā)生了另一事件B B請請求求CPUCPU迅速去處理(迅速去處理(中斷發(fā)生中斷發(fā)生);); CPUCPU暫時中斷當前的工作,轉去處理事件暫時中斷當
2、前的工作,轉去處理事件B B(中中斷響應和中斷服務斷響應和中斷服務);); 待待CPUCPU將事件將事件B B處理完畢后,再回到原來事件處理完畢后,再回到原來事件A A被被中斷的地方繼續(xù)處理事件中斷的地方繼續(xù)處理事件A A(中斷返回中斷返回),這一過),這一過程稱為程稱為中斷中斷 。2021-10-153MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)結構執(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執(zhí)行中斷處理程序中斷返回2021-10-154引起引起CPU中斷的根源,稱為中斷的根源,稱為中斷源中斷源。中斷源向。中斷源向CPU提出提出的中斷請求。的中斷請求。CPU暫時中斷原來的事務暫時中斷原來的事務A,轉去
3、處理事件,轉去處理事件B。對事件對事件B處理完畢后,再回到原來被中斷的地方(即處理完畢后,再回到原來被中斷的地方(即斷點斷點),),稱為中斷返回。實現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為稱為中斷返回。實現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)(中(中斷機構)。斷機構)。2021-10-155 隨著計算機技術的深入應用,應用者發(fā)現(xiàn)隨著計算機技術的深入應用,應用者發(fā)現(xiàn)中斷技術不僅解決了快速主機與慢速中斷技術不僅解決了快速主機與慢速I/O設備設備的數(shù)據(jù)傳送問題,而且還具有如下優(yōu)點:的數(shù)據(jù)傳送問題,而且還具有如下優(yōu)點:v 分時操作分時操作。CPU可以分時為多個可以分時為多個I/O設備設備服務,提高了計算機的利用率;
4、服務,提高了計算機的利用率;v實時響應實時響應。CPU能夠及時處理應用系統(tǒng)的能夠及時處理應用系統(tǒng)的隨機事件,系統(tǒng)的實時性大大增強;隨機事件,系統(tǒng)的實時性大大增強;v可靠性高可靠性高。CPU具有處理設備故障及掉電具有處理設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。等突發(fā)性事件能力,從而使系統(tǒng)可靠性提高。2021-10-156二、二、89C52中斷系統(tǒng)的結構中斷系統(tǒng)的結構 89C52的中斷系統(tǒng)有的中斷系統(tǒng)有6個中斷源,個中斷源,2個優(yōu)先級,個優(yōu)先級,可實現(xiàn)二級中斷嵌套可實現(xiàn)二級中斷嵌套 。 T2中斷中斷2021-10-157中斷源的控制通過設置允許中斷寄存器IE、中斷優(yōu)先級寄存器IP的控
5、制字實現(xiàn)。EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0(MSB)(LSB)IE:允許中斷寄存器控制字EA(IE.7) 總允許位。若EA=0,禁止一切中斷。若EA=1,每個中斷源允許否,則分別由各自的允許位確定。_(IE.6)保留位ET2(IE.5) 定時器2中斷允許位。若ET2=0,禁止定時器2中斷。ES(IE.4) 串行口中斷允許位。若ES=0,禁止串行口中斷。ET1(IE.3) 定時器1中斷允許位,若ET1=0,禁止定時器1中斷。EX1(IE.2)外部中斷1允許位,若EX1=0,禁止外部中斷1ET0(IE.1)定時器0中斷允許位,若ET0=0,禁止定時器0中斷。EX0(IE.0)外部
6、中斷0允許位,若EX0=0,禁止外部中斷02021-10-1583 3.1.1. .2 89C522 89C52的中斷源的中斷源 一、中斷源(外部引腳引入中斷)一、中斷源(外部引腳引入中斷)2021-10-159 1 1、INT0INT0(P3.2P3.2)外中斷)外中斷0 0。申請信號的有效性可由管。申請信號的有效性可由管理寄存器中的理寄存器中的IT0(TCON.0)IT0(TCON.0)選擇其為低電平有效還是下選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當降沿有效。當CPUCPU檢測到檢測到P3.2P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時,中斷標志號時,中斷標志IE0(TCON.1)
7、IE0(TCON.1)硬件置硬件置1 1,向,向CPUCPU申請中斷。申請中斷。2021-10-1510 2 2、INT1(P3.3INT1(P3.3)外中斷)外中斷1 1。申請信號的有效性可由管申請信號的有效性可由管理寄存器中的理寄存器中的IT1(TCON.2)IT1(TCON.2)選擇其為低電平有效還是下選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當降沿有效。當CPUCPU檢測到檢測到P3.3P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時,中斷標志號時,中斷標志IE1(TCON.3)IE1(TCON.3)硬件置硬件置1,1,向向CPUCPU申請中斷。申請中斷。2021-10-1511 3
8、3、T0T0中斷中斷 (TF0TF0 TCON.5 TCON.5),片內定時),片內定時/ /計數(shù)器計數(shù)器T0T0溢出中斷請求標志。當定時溢出中斷請求標志。當定時/ /計數(shù)計數(shù)器器T0T0發(fā)生溢出時,硬件置位發(fā)生溢出時,硬件置位TF0TF0,并向,并向CPUCPU申請中斷。申請中斷。2021-10-1512 4 4、T1T1中斷中斷 (TF1TF1 TCON.7 TCON.7),片內定時),片內定時/ /計數(shù)器計數(shù)器T1T1溢出中斷請求標志。當定時溢出中斷請求標志。當定時/ /計數(shù)計數(shù)器器T1T1發(fā)生溢出時,置位發(fā)生溢出時,置位TF1TF1,并向,并向CPUCPU申請申請中斷。中斷。2021-
9、10-1513 5 5、串行口中斷:、串行口中斷: RIRI(SCON.0SCON.0)或)或TITI(SCON.1SCON.1),串行口中斷請求標志。當串行),串行口中斷請求標志。當串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時置位口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時置位RIRI或當串行口或當串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時置位發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時置位TITI,向,向CPUCPU申請申請中斷。中斷。 2021-10-1514vT2中斷(中斷(TF2 T2CON.7),片內定時片內定時/計數(shù)器計數(shù)器T2溢出中斷請求標志,當定時溢出中斷請求標志,當定時/計時器計時器T2發(fā)發(fā)生溢出時,置位生溢出時,置位TF2,并向,并向CPU申請中斷。
10、申請中斷。2021-10-1515二、中斷請求標志寄存器(定時二、中斷請求標志寄存器(定時/計數(shù)器控制寄存器)計數(shù)器控制寄存器)1、TCON的中斷標志的中斷標志IT0(TCON.0),外部中斷),外部中斷0觸發(fā)方式控制位。觸發(fā)方式控制位。當當IT0=0時,為電平觸發(fā)方式,低電平有效。時,為電平觸發(fā)方式,低電平有效。當當IT0=1時,為邊沿觸發(fā)方式(下降沿有效)。時,為邊沿觸發(fā)方式(下降沿有效)。IE0(TCON.1),外部中斷),外部中斷0中斷請求標志位。中斷請求標志位。CPU響應后自動清除響應后自動清除IT1(TCON.2),外部中斷),外部中斷1觸發(fā)方式控制位。觸發(fā)方式控制位。IE1(TC
11、ON.3),外部中斷),外部中斷1中斷請求標志位。中斷請求標志位。CPU響應后自動清除響應后自動清除TF0(TCON.5),定時),定時/計數(shù)器計數(shù)器T0溢出中斷請求標志位。自動置位溢出中斷請求標志位。自動置位TF1(TCON.7),定時),定時/計數(shù)器計數(shù)器T1溢出中斷請求標志位。溢出中斷請求標志位。自動置位自動置位 2021-10-1516vTF1,TF0,IE1,IE0在有中斷請求時硬件自在有中斷請求時硬件自動置動置“1”,其中,其中,TF1,TF0在中斷被響應后在中斷被響應后硬件自動清零。硬件自動清零。vIE1,IE0在外部中斷為跳變觸發(fā)方式時,被在外部中斷為跳變觸發(fā)方式時,被響應后由
12、硬件自動清零,若為電平觸發(fā)方式,響應后由硬件自動清零,若為電平觸發(fā)方式,響應后不會自動清零。響應后不會自動清零。2021-10-1517IE0和和IE1類似,類似,IT0和和IT1類似類似以以IT1為例:為例: IT1=1(軟件置(軟件置1)時,則外部中斷為跳變觸發(fā)方式。)時,則外部中斷為跳變觸發(fā)方式。在每個機器周期采樣在每個機器周期采樣/INT1(P3.3)的輸入電平,)的輸入電平,若一個周期內為高電平,下一個周期為低,則硬件若一個周期內為高電平,下一個周期為低,則硬件置置IE1為為“1”,提出中斷申請;,提出中斷申請; IT1=0時,則時,則/INT1為電平觸發(fā),即是通過檢測為電平觸發(fā),即
13、是通過檢測P3.3的輸入電平(的輸入電平(低電平低電平)來觸發(fā)的,此時)來觸發(fā)的,此時IE1由硬件由硬件置置1。即只要輸入到。即只要輸入到/INT1的外部中斷源為低電平,的外部中斷源為低電平,且且IT1=0,則,則/INT1就已經(jīng)向就已經(jīng)向CPU提出提出中斷申請中斷申請,它,它應始終保持低電平,直到中斷被響應,應始終保持低電平,直到中斷被響應,且應在中斷且應在中斷返回前變回高電平,否則會再次中斷返回前變回高電平,否則會再次中斷。2021-10-1518外部中斷(外部中斷(INT0,INT1)觸發(fā)方式的確)觸發(fā)方式的確定及注意事項定及注意事項v若外部信號為一個頻率信號,要求每個頻率若外部信號為一
14、個頻率信號,要求每個頻率均有中斷,外部中斷應定義為跳變式觸發(fā)。均有中斷,外部中斷應定義為跳變式觸發(fā)。v若外部中斷要求為低電平時申請中斷,則外若外部中斷要求為低電平時申請中斷,則外部中斷應定義為低電平觸發(fā)方式。部中斷應定義為低電平觸發(fā)方式。在電平觸在電平觸發(fā)方式中,發(fā)方式中,CPU響應中斷時,不會消除響應中斷時,不會消除IE1標標志。志。 注:低電平持續(xù)時間注:低電平持續(xù)時間=三個機器周期三個機器周期2021-10-15453.4.5Cx51中斷函數(shù)中斷函數(shù)vCx51編譯器支持在編譯器支持在C源程序中直接開發(fā)中斷源程序中直接開發(fā)中斷程序程序v函數(shù)定義語法如下:函數(shù)定義語法如下: 返回值返回值 函
15、數(shù)名函數(shù)名 interrupt n其中:其中:n的對應關系為的對應關系為 0:外部中斷:外部中斷0;1:定時器:定時器/計數(shù)器計數(shù)器0 2:外部中斷:外部中斷1;3:定時器:定時器/計數(shù)器計數(shù)器1 4:串行口中斷;:串行口中斷;5:定時器:定時器/計數(shù)器計數(shù)器22021-10-15463.4.6 寄存器組切換寄存器組切換v典型的典型的C51程序默認使用寄存器組程序默認使用寄存器組0,寄存器,寄存器組組1,2,3最好在中斷服務程序中使用,以最好在中斷服務程序中使用,以避免用堆棧保存和恢復寄存器。避免用堆棧保存和恢復寄存器。v寄存器組的改變由寄存器組的改變由RS1和和RS0決定。決定。v運行一個中
16、斷任務時,采用不同的寄存器組,運行一個中斷任務時,采用不同的寄存器組,同時把累加器和寄存器同時把累加器和寄存器B壓棧?;旧希蠅簵?。基本上,上下文切換包括兩個進棧指令(下文切換包括兩個進棧指令(Acc,B)和一)和一個簡單的位變化指令(個簡單的位變化指令(RS1,RS0)2021-10-1547使用中斷函數(shù)注意的問題使用中斷函數(shù)注意的問題v1在設計時,要注意的是哪些功能應該放在中斷在設計時,要注意的是哪些功能應該放在中斷程序中,哪些功能應該放在程序中。程序中,哪些功能應該放在程序中。 v2中斷函數(shù)不能傳遞參數(shù)。中斷函數(shù)不能傳遞參數(shù)。v3中斷函數(shù)沒有返回值。中斷函數(shù)沒有返回值。v4中斷函數(shù)調用
17、其他函數(shù),要保證使用相同的寄中斷函數(shù)調用其他函數(shù),要保證使用相同的寄存器組,否則出錯。存器組,否則出錯。v5中斷函數(shù)使用浮點運算要保存浮點寄存器的狀中斷函數(shù)使用浮點運算要保存浮點寄存器的狀態(tài)。態(tài)。5.2 中斷響應過程中斷響應過程2021-10-1548中斷系統(tǒng)應用舉例中斷系統(tǒng)應用舉例例:用單片機設計一個十字路口交通燈模擬控制系統(tǒng),例:用單片機設計一個十字路口交通燈模擬控制系統(tǒng),要求東西、南北兩個方向都通行要求東西、南北兩個方向都通行30S,警告,警告5S,禁止,禁止35S,同時要考慮東西、南北兩個方向出現(xiàn)異常情況,同時要考慮東西、南北兩個方向出現(xiàn)異常情況,出現(xiàn)異常情況時該方向通行出現(xiàn)異常情況時
18、該方向通行60S,原理圖見教材,原理圖見教材167頁頁 用用12只發(fā)光二極管模擬十字交通燈控制。每個路口只發(fā)光二極管模擬十字交通燈控制。每個路口紅、綠、黃三個,南北方向的紅、綠、黃發(fā)光二極管紅、綠、黃三個,南北方向的紅、綠、黃發(fā)光二極管與單片機的與單片機的P1.0、P1.1、P1.2相連。東西方向的紅、相連。東西方向的紅、綠、黃發(fā)光二極管與單片機的綠、黃發(fā)光二極管與單片機的P1.4、P1.5、P1.6相連。相連。外中斷外中斷0和外中斷和外中斷1接開關模擬異常情況發(fā)生接開關模擬異常情況發(fā)生2021-10-1549紅黃綠綠黃紅紅黃綠紅黃綠D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12北南西
19、東P1.0P1.1P1.2P1.0P1.1P1.2P1.4P1.5P1.6P1.6P1.5P1.42021-10-1550交通燈正常運行時,可分為交通燈正常運行時,可分為4種狀態(tài):狀態(tài)種狀態(tài):狀態(tài)1,東西方向綠燈,東西方向綠燈,南北方向紅燈南北方向紅燈20S;狀態(tài);狀態(tài)2,東西方向黃燈,南北方向紅燈,東西方向黃燈,南北方向紅燈3S;狀態(tài)狀態(tài)3,南北方向綠燈,東西方向紅燈,南北方向綠燈,東西方向紅燈20S;狀態(tài);狀態(tài)4,南北方向,南北方向黃燈黃燈 ,東西方向紅燈,東西方向紅燈3S 。東西方向發(fā)生異常情況時,東西通行,南北禁止,東東西方向發(fā)生異常情況時,東西通行,南北禁止,東西方向綠燈閃,南北方向
20、紅燈閃西方向綠燈閃,南北方向紅燈閃60S,南北方向發(fā)生,南北方向發(fā)生異常情況時,南北通行,東西禁止,南北方向綠燈閃,異常情況時,南北通行,東西禁止,南北方向綠燈閃,東西方向紅燈閃東西方向紅燈閃60S。 主程序中實現(xiàn)交通燈正常運行過程,兩種異常情況主程序中實現(xiàn)交通燈正常運行過程,兩種異常情況用外中斷用外中斷0和外中斷和外中斷1管理,外接開關模擬異常情況發(fā)管理,外接開關模擬異常情況發(fā)生,在中斷服務程序中實現(xiàn)異常處理,主程序開放中生,在中斷服務程序中實現(xiàn)異常處理,主程序開放中斷斷0和外中斷和外中斷1,設置邊沿觸發(fā)方式。,設置邊沿觸發(fā)方式。500MS信號由定信號由定時時/計數(shù)器計數(shù)器0定時定時50MS
21、,循環(huán),循環(huán)10次產(chǎn)生,定時次產(chǎn)生,定時/計數(shù)器計數(shù)器0采用查詢方式采用查詢方式2021-10-1551 匯編語言程序:匯編語言程序: ORG 0000H;復位時程序起始地址;復位時程序起始地址 LJMP MAIN ORG 0003H;外中斷;外中斷0入口入口 LJMP INT_0 ORG 0013H;外中斷;外中斷1入口入口 LJMP INT_1 ORG 0030H;主程序;主程序MAIN:MOV SP,#50H MOV TMOD,#0000 0001B MOV IE,#1000 0101B MOV TCON,#0000 0101BSTART: ;狀態(tài)狀態(tài)1,東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮,
22、東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮20S MOV P1,#0010 00001 MOV R3,#40L1: LCALL DEL500MS DJNZ R3,L12021-10-1552 ;狀態(tài)狀態(tài)2,東西方向黃燈亮,南北方向紅燈亮,東西方向黃燈亮,南北方向紅燈亮3S MOV P1,#0100 0001B MOV R3,#6L2: LCALL DEL500MS DJNZ R3,L2 ;狀態(tài)狀態(tài)3,南北方向綠燈亮,東西方向紅燈亮,南北方向綠燈亮,東西方向紅燈亮20S。 MOV P1,#0001 0010B MOV R3,#40L3: LCALL DEL500MS DJNZ R3,L3 ;狀態(tài)狀態(tài)4,南北方向黃燈亮,東西方向紅燈亮,南北方向黃燈亮,東西方向紅燈亮3S。 MOV P1,#00
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