單片機(jī)1551單片機(jī)的中斷系統(tǒng)doc

1、有關(guān)中斷的概念仔細(xì)研什么叫中斷？ 舉例：同學(xué)正在教室寫作業(yè)，忽然被人叫出去，回來后，繼續(xù)寫作業(yè)這就是生活中的“中斷”的現(xiàn)象，就是正常的工作過程被外部的事件打斷了。引入計(jì)算機(jī)中斷的概念。中斷的作用：處理斷電保存，解決快速CPU與慢速外設(shè)之間的矛盾等。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”中斷請求源（五源中斷）有了中斷請求，如何通知CPU？通過中斷請求標(biāo)志位來通知CPU。研究一下生活中的中斷，對于我們學(xué)習(xí)單片機(jī)的中斷也很有好處。第一、什么可以引起中斷，生活中很多事件可以引起中斷：有人按了門鈴了，電話鈴響了，你的鬧鐘鬧響了，你燒的水開了.等等諸如此類的事件，我們把可以引起

2、中斷的稱之為中斷源，單片機(jī)中也有一些可以引起中斷的事件，8031中一共有5個(gè)：兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)計(jì)數(shù)/定時(shí)器中斷，一個(gè)串行口中斷。第二、中斷的嵌套與優(yōu)先級處理：設(shè)想一下，我們正在看書，電話鈴響了，同時(shí)又有人按了門鈴，你該先做那樣呢？如果你正是在等一個(gè)很重要的電話，你一般不會去理會門鈴的，而反之，你正在等一個(gè)重要的客人，則可能就不會去理會電話了。如果不是這兩者（即不等電話，也不是等人上門），你可能會按你通常的習(xí)慣去處理?？傊@里存在一個(gè)優(yōu)先級的問題，單片機(jī)中也是如此，也有優(yōu)先級的問題。優(yōu)先級的問題不僅僅發(fā)生在兩個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生的情況，也發(fā)生在一個(gè)中斷已產(chǎn)生，又有一個(gè)中斷產(chǎn)生的情況，比如你正接電話，

3、有人按門鈴的情況，或你正開門與人交談，又有電話響了情況?？紤]一下我們會怎么辦吧。第三、中斷的響應(yīng)過程：當(dāng)有事件產(chǎn)生，進(jìn)入中斷之前我們必須先記住現(xiàn)在看書的第幾頁了，或拿一個(gè)書簽放在當(dāng)前頁的位置，然后去處理不同的事情（因?yàn)樘幚硗炅?，我們還要回來繼續(xù)看書）：電話鈴響我們要到放電話的地方去，門鈴響我們要到門那邊去，也說是不同的中斷，我們要在不同的地點(diǎn)處理，而這個(gè)地點(diǎn)通常還是固定的。計(jì)算機(jī)中也是采用的這種方法，五個(gè)中斷源，每個(gè)中斷產(chǎn)生后都到一個(gè)固定的地方去找處理這個(gè)中斷的程序，當(dāng)然在去之前首先要保存下面將執(zhí)行的指令的地址，以便處理完中斷后回到原來的地方繼續(xù)往下執(zhí)行程序。具體地說，中斷響應(yīng)可以分為以下幾個(gè)

4、步驟：1、保護(hù)斷點(diǎn)，即保存下一將要執(zhí)行的指令的地址，就是把這個(gè)地址送入堆棧。2、尋找中斷入口，根據(jù)5個(gè)不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷，查找5個(gè)不同的入口地址。以上工作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，與編程者無關(guān)。在這5個(gè)入口地址處存放有中斷處理程序（這是程序編寫時(shí)放在那兒的，如果沒把中斷程序放在那兒，就錯(cuò)了，中斷程序就不能被執(zhí)行到）。3、執(zhí)行中斷處理程序。4、中斷返回：執(zhí)行完中斷指令后，就從中斷處返回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行。究竟單片機(jī)是怎么樣找到中斷程序所在位置，又怎么返回的呢？我們稍后再談。MCS-51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：8031單片機(jī)的中斷系統(tǒng)簡單實(shí)用，其基本特點(diǎn)是：有5個(gè)固定的可屏蔽中斷源，3個(gè)在片內(nèi)，2個(gè)在片

5、外，它們在程序存儲器中各有固定的中斷入口地址，由此進(jìn)入中斷服務(wù)程序；5個(gè)中斷源有兩級中斷優(yōu)先級，可形成中斷嵌套；2個(gè)特殊功能寄存器用于中斷控制和條件設(shè)置的 編程。 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：5個(gè)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(shí)器計(jì)數(shù)器0中斷，由T0計(jì)滿回零引起。T1：定時(shí)器計(jì)數(shù)器l中斷，由T1計(jì)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。整個(gè)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖見下圖一所示。由圖一可見，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(

6、TI)相接收(R1)的區(qū)別；各個(gè)中斷源打開與否，受中斷自身的允許位和全局允許位的控制，并具有高優(yōu)先級和低優(yōu)先級的選擇。 中斷請求源：（1）外部中斷請求源：即外中斷0和1，經(jīng)由外部引腳引入的，在單片機(jī)上有兩個(gè)引腳，名稱為INT0、INT1，也就是P3.2、P3.3這兩個(gè)引腳。在內(nèi)部的TCON中有四位是與外中斷有關(guān)的。IT0：INT0觸發(fā)方式控制位，可由軟件進(jìn)和置位和復(fù)位，IT0=0，INT0為低電平觸發(fā)方式，IT0=1，INT0為負(fù)跳變觸發(fā)方式。這兩種方式的差異將在以后再談。IE0：INT0中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)有外部的中斷請求時(shí)，這位就會置1（這由硬件來完成），在CPU響應(yīng)中斷后，由硬件將IE0清

7、0。IT1、IE1的用途和IT0、IE0相同。（2）內(nèi)部中斷請求源TF0：定時(shí)器T0的溢出中斷標(biāo)記，當(dāng)T0計(jì)數(shù)產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件置位TF0。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，再由硬件將TF0清0。TF1：與TF0類似。TI、RI：串行口發(fā)送、接收中斷，在串口中再講解。中斷系統(tǒng)的控制寄存器：中斷允許寄存器IE中斷屏蔽在中斷源與CPU之間有一級控制，類似開關(guān)，其中第一級為一個(gè)總開關(guān)，第二級為五個(gè)分開關(guān)，由IE控制。在MCS-51中斷系統(tǒng)中，中斷的允許或禁止是由片內(nèi)可進(jìn)行位尋址的8位中斷允許寄存器IE來控制的。見下表其中EA是總開關(guān)，如果它等于0，則所有中斷都不允許。ES-串行口中斷允許ET1-定時(shí)器1中斷允許E

8、X1-外中斷1中斷允許ET0-定時(shí)器0中斷允許EX0-外中斷0中斷允許。如果我們要設(shè)置允許外中斷1，定時(shí)器1中斷允許，其它不允許，則IE可以是即8CH，當(dāng)然，我們也可以用位操作指令SETB EASETB ET1SETB EX1來實(shí)現(xiàn)它。中斷優(yōu)先級寄存器IP中斷優(yōu)先原則：（概括為四句話）1、低級不打斷高級2、高級不睬低級3、同級不能打斷4、同級、同時(shí)中斷，事先約定。為什么要有中斷優(yōu)先級？CPU同一時(shí)間只能響應(yīng)一個(gè)中斷請求。若同時(shí)來了兩個(gè)或兩個(gè)以上中斷請求，就必須有先有后。為此將5個(gè)中斷源分成高級、低級兩個(gè)級別，高級優(yōu)先，由IP控制。在MCS-中斷優(yōu)先級中由中斷優(yōu)先級寄存器IP來高置的，IP中某位

9、設(shè)為1，相應(yīng)的中斷就是高優(yōu)先級，否則就是低優(yōu)先級。IP優(yōu)先級別寄存器各位介紹如下：PS：串行口中斷優(yōu)先級控制位。PS=1設(shè)定串行口為高優(yōu)先級中斷；PS=0為低優(yōu)先級中斷。PT1：T1中斷優(yōu)先級控制位。PT1=1設(shè)定定時(shí)器T1為高優(yōu)先級中斷；PT1=0為低優(yōu)先級中斷。PX1：外部中斷1優(yōu)先級控制位。PX1=1設(shè)定定時(shí)器外部中斷1為高優(yōu)先級中斷；PX1=0為低優(yōu)先級中斷。PT0：T0中斷優(yōu)先級控制位。PT0=1設(shè)定定時(shí)器T0為高優(yōu)先級中斷；PT0=0為低優(yōu)先級中斷。PX0：外部中斷0優(yōu)先級控制位。PX0=1設(shè)定定時(shí)器外部中斷0為高優(yōu)先級中斷；PX0=0為低優(yōu)先級中斷。例：設(shè)有如下要求，將T0、外中

10、斷1設(shè)為高優(yōu)先級，其它為低優(yōu)先級，求IP的值。IP的首3位沒用，可任意取值，設(shè)為000，后面根據(jù)要求寫就可以了因此，最終，IP的值就是06H。例：在上例中，如果5個(gè)中斷請求同時(shí)發(fā)生，求中斷響應(yīng)的次序。響應(yīng)次序?yàn)椋憾〞r(shí)器0-外中斷1-外中斷0-實(shí)時(shí)器1-串行中斷。五個(gè)中斷源的自然優(yōu)先級與中斷服務(wù)入口地址外中斷0：0003H定時(shí)器0：000BH外中斷1：0013H定時(shí)器1：001BH串口 ：0023H它們的自然優(yōu)先級由高到低排列。寫到這里，大家應(yīng)當(dāng)明白，為什么前面有一些程序一始我們這樣寫：ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART：這樣寫的目的，就是為了讓出中斷源所占用的向

11、量地址。當(dāng)然，在程序中沒用中斷時(shí)，直接從0000H開始寫程序，在原理上并沒有錯(cuò)，但在實(shí)際工作中最好不這樣做。優(yōu)先級：單片機(jī)采用了自然優(yōu)先級和人工設(shè)置高、低優(yōu)先級的策略，即可以由程序員設(shè)定那些中斷是高優(yōu)先級、哪些中斷是低優(yōu)先級，由于只有兩級，必有一些中斷處于同一級別，處于同一級別的，就由自然優(yōu)先級確定。開機(jī)時(shí)，每個(gè)中斷都處于低優(yōu)先級，我們可以用指令對優(yōu)先級進(jìn)行設(shè)置。MCS-51的中斷響應(yīng)過程：中斷響應(yīng)的條件：講到這兒，我們依然對于計(jì)算機(jī)響應(yīng)中斷感到神奇，我們?nèi)丝梢皂憫?yīng)外界的事件，是因?yàn)槲覀冇卸喾N“傳感器“眼、耳可以接受不同的信息，計(jì)算機(jī)是如何做到這點(diǎn)的呢？其實(shí)說穿了，一點(diǎn)都不希奇，MCS51工作

12、時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期中都會去查詢一下各個(gè)中斷標(biāo)記，看他們是否是“1“，如果是1，就說明有中斷請求了，所以所謂中斷，其實(shí)也是查詢，不過是每個(gè)周期都查一下而已。這要換成人來說，就相當(dāng)于你在看書的時(shí)候，每一秒鐘都會抬起頭來看一看，查問一下，是不是有人按門鈴，是否有電話。很蠢，不是嗎？可計(jì)算機(jī)本來就是這樣，它根本沒人聰明。 了解了上述中斷的過程，就不難解中斷響應(yīng)的條件了。在下列三種情況之一時(shí)，CPU將封鎖對中斷的響應(yīng)：1、CPU正在處理一個(gè)同級或更高級別的中斷請求。2、現(xiàn)行的機(jī)器周期不是當(dāng)前正執(zhí)行指令的最后一個(gè)周期。我們知道，單片機(jī)有單周期、雙周期、三周期指令，當(dāng)前執(zhí)行指令是單字節(jié)沒有關(guān)系，如果是雙字節(jié)

13、或四字節(jié)的，就要等整條指令都執(zhí)行完了，才能響應(yīng)中斷（因?yàn)橹袛嗖樵兪窃诿總€(gè)機(jī)器周期都可能查到的）。3、當(dāng)前正執(zhí)行的指令是返回批令（RETI）或訪問IP、IE寄存器的指令，則CPU至少再執(zhí)行一條指令才應(yīng)中斷。這些都是與中斷有關(guān)的，如果正訪問IP、IE則可能會開、關(guān)中斷或改變中斷的優(yōu)先級，而中斷返回指令則說明本次中斷還沒有處理完，所以都要等本指令處理結(jié)束，再執(zhí)行一條指令才可以響應(yīng)中斷。中斷響應(yīng)過程CPU每個(gè)機(jī)器周期都需要順序檢查每個(gè)中斷源，當(dāng)檢測到有中斷請求時(shí)，能否響應(yīng)，還要看下述情況是否存在：（1）CPU正處理相同級別或更高級別的中斷；（2）正在執(zhí)行指令，還未到最后一個(gè)機(jī)器周期；（3）正在執(zhí)行的指

14、令是RETI或訪問IP、IE指令，則執(zhí)行完上述指令后，再執(zhí)行一條指令后，才會響應(yīng)新中斷。響應(yīng)過程：（假設(shè)已使某中斷請求標(biāo)志置1）（1）先使相應(yīng)優(yōu)先級狀態(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)中斷請求標(biāo)志（TI、RI除外）2）將當(dāng)前PC內(nèi)容壓入堆棧保護(hù)斷點(diǎn)；3）將中斷服務(wù)子程序入口地址送PC轉(zhuǎn)移。返回過程：（RETI執(zhí)行后）（1）使相應(yīng)優(yōu)先級狀態(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)行原程序。注意：1）保護(hù)斷點(diǎn)與保護(hù)現(xiàn)場以及恢復(fù)斷點(diǎn)與恢復(fù)現(xiàn)場的區(qū)別。2）外部中斷響應(yīng)時(shí)間在3 8個(gè)機(jī)器周期之間。利用外部中斷實(shí)現(xiàn)單步操作。C

15、PU響應(yīng)中斷時(shí)，首先把當(dāng)前指令的下一條指令（就是中斷返回后將要執(zhí)行的指令）的地址送入堆棧，然后根據(jù)中斷標(biāo)記，將相應(yīng)的中斷入口地址送入PC，PC是程序指針，CPU取指令就根據(jù)PC中的值，PC中是什么值，就會到什么地方去取指令，所以程序就會轉(zhuǎn)到中斷入口處繼續(xù)執(zhí)行。這些工作都是由硬件來完成的，不必我們?nèi)タ紤]。這里還有個(gè)問題，大家是否注意到，每個(gè)中斷向量地址只間隔了8個(gè)單元，如0003-000B，在如此少的空間中如何完成中斷程序呢？很簡單，你在中斷處安排一個(gè)LJMP指令，不就可以把中斷程序跳轉(zhuǎn)到任何地方了嗎？一個(gè)完整的主程序看起來應(yīng)該是這樣的：ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP INT0 ；轉(zhuǎn)外中斷0ORG 000B