單片機-第六課--Interrupt

1、2022-2-211 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)2022-2-2125.1 80C51的中斷系統(tǒng)的中斷系統(tǒng) 5.1.1 80C515.1.1 80C51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)去處理事件暫時中斷當前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件B B（中中斷響應和中斷服務(wù)斷響應和中斷服務(wù)）；）； 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

2、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 。2022-2-213MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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2022-2-214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(wù)暫時中斷原來的事務(wù)A，轉(zhuǎn)去處理事件，轉(zhuǎn)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

3、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(gòu)）。斷機構(gòu)）。2022-2-215 隨著計算機技術(shù)的應用，人們發(fā)現(xiàn)中斷技隨著計算機技術(shù)的應用，人們發(fā)現(xiàn)中斷技術(shù)不僅解決了快速主機與慢速術(shù)不僅解決了快速主機與慢速I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送問題，而且還具有如下優(yōu)點：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(shè)備設(shè)備服務(wù)，提高了計算機的利用率；服務(wù)，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(shè)備故障及

4、掉電具有處理設(shè)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。2022-2-216二、二、80C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 80C51的中斷系統(tǒng)有的中斷系統(tǒng)有5個中斷源個中斷源（8052有 6個） ，2個優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷嵌套個優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷嵌套 。2022-2-2175.1.2 80C515.1.2 80C51的中斷源的中斷源 一、中斷源一、中斷源2022-2-218 1 1、 （P3.2P3.2）。可由）?？捎蒊T0(TCON.0)IT0(TCON.0)選擇其為選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當?shù)碗娖接行н€是下降沿有效。當CP

5、UCPU檢測到檢測到P3.2P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號 時 ， 中 斷 標 志引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號 時 ， 中 斷 標 志IE0(TCON.1)IE0(TCON.1)置置1 1，向，向CPUCPU申請中斷。申請中斷。2022-2-219 2 2、(P3.3(P3.3）?？捎桑??？捎蒊T1(TCON.2)IT1(TCON.2)選擇其為低電選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當平有效還是下降沿有效。當CPUCPU檢測到檢測到P3.3P3.3引腳引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志IE1(TCON.3)IE1(TCON.3)置置1,1,向向CPUCPU申請中斷

6、。申請中斷。2022-2-2110 3 3、TF0TF0（TCON.5TCON.5），片內(nèi)定時），片內(nèi)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)器計數(shù)器T0T0發(fā)生發(fā)生溢出時，置位溢出時，置位TF0TF0，并向，并向CPUCPU申請中斷。申請中斷。2022-2-2111 4 4、TF1TF1（TCON.7TCON.7），片內(nèi)定時），片內(nèi)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)器計數(shù)器T1T1發(fā)生發(fā)生溢出時，置位溢出時，置位TF1TF1，并向，并向CPUCPU申請中斷。申請中斷。2022-2-2112

7、5 5、RIRI（SCON.0SCON.0）或）或TITI（SCON.1SCON.1），串行口），串行口中斷請求標志。當串行口接收完一幀串行數(shù)中斷請求標志。當串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時置位據(jù)時置位RIRI或當串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)或當串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時置位時置位TITI，向，向CPUCPU申請中斷。申請中斷。 2022-2-2113二、中斷請求標志二、中斷請求標志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。時，為電平觸發(fā)方式。當當IT0=1時，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。時，為邊沿觸

8、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。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（TCON.3），外部中斷），外部中斷1中斷請求標志位。中斷請求標志位。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。溢出中斷請求標志位。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。 2022-2-21142、SCON的中斷標志的中斷標志vRI（SCON.0），串行口接收中斷標志位。當允），串行口接收中斷標志位。當允許串行口接收數(shù)據(jù)時，

9、每接收完一個串行幀，由許串行口接收數(shù)據(jù)時，每接收完一個串行幀，由硬件置位硬件置位RI。同樣，。同樣，RI必須由軟件清除。必須由軟件清除。vTI（SCON.1），串行口發(fā)送中斷標志位。當），串行口發(fā)送中斷標志位。當CPU將一個發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時，將一個發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時，就啟動了發(fā)送過程。每發(fā)送完一個串行幀，由硬就啟動了發(fā)送過程。每發(fā)送完一個串行幀，由硬件置位件置位TI。CPU響應中斷時，不能自動清除響應中斷時，不能自動清除TI，TI必須由軟件清除。必須由軟件清除。 2022-2-2115一、中斷允許控制一、中斷允許控制 CPU對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個中斷源的開放和屏對

10、中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器蔽是由中斷允許寄存器IE控制的?？刂频摹?.1.3 80C515.1.3 80C51中斷的控制中斷的控制 vEX0(IE.0)，外部中斷，外部中斷0允許位；允許位；vET0(IE.1)，定時，定時/計數(shù)器計數(shù)器T0中斷允許位；中斷允許位； vEX1(IE.2)，外部中斷，外部中斷0允許位；允許位；vET1(IE.3)，定時，定時/計數(shù)器計數(shù)器T1中斷允許位；中斷允許位；vES（IE.4)，串行口中斷允許位；，串行口中斷允許位；vEA (IE.7)， CPU中斷允許（總允許）位。中斷允許（總允許）位。2022-2-2116二、中斷優(yōu)先級

11、控制二、中斷優(yōu)先級控制 80C51單片機有兩個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)二級單片機有兩個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷中斷服務(wù)嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器優(yōu)先級寄存器IP中的相應位的狀態(tài)來規(guī)定的中的相應位的狀態(tài)來規(guī)定的 。vPX0（IP.0），外部中斷），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；vPT0（IP.1），定時），定時/計數(shù)器計數(shù)器T0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；vPX1（IP.2），外部中斷），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；vPT1（IP.3），定時），定時/計數(shù)器計數(shù)器T1優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；vPS （IP.4

12、），串行口優(yōu)先級設(shè)定位；），串行口優(yōu)先級設(shè)定位；vPT2 (IP.5) ，定時，定時/計數(shù)器計數(shù)器T2優(yōu)先級設(shè)定位。優(yōu)先級設(shè)定位。2022-2-2117vPX0（IPH.0），外部中斷），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；vPT0（IPH.1），定時），定時/計數(shù)器計數(shù)器T0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；vPX1（IPH.2），外部中斷），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；vPT1（IPH.3），定時），定時/計數(shù)器計數(shù)器T1優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；vPS （IPH.4），串行口優(yōu)先級設(shè)定位；），串行口優(yōu)先級設(shè)定位；vPT2 (IPH.5) ，定時，定時/計數(shù)器計數(shù)器T2優(yōu)先級設(shè)定位

13、。優(yōu)先級設(shè)定位。而而80C52單片機有四個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)四級單片機有四個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)四級中斷服務(wù)嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級由中斷優(yōu)中斷服務(wù)嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級寄存器先級寄存器IP和和IPH中的相應位的狀態(tài)來規(guī)定的中的相應位的狀態(tài)來規(guī)定的 。2022-2-2118 同一優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時，則有中同一優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時，則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊問題。同一優(yōu)先級的中斷優(yōu)先權(quán)排隊，斷優(yōu)先權(quán)排隊問題。同一優(yōu)先級的中斷優(yōu)先權(quán)排隊，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級形成，其排列如由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級形成，其排列如所示：所示：2022-2-2119v設(shè)置

14、設(shè)置52單片機的單片機的4個中斷源個中斷源,使他們的優(yōu)順使他們的優(yōu)順序為序為T1,INT1,INT0,T0.IPH = 0X08;PT1 = 1;IP = 0X40;PX1 = 1;2022-2-212080C51單片機的中斷優(yōu)先級有三條原則：單片機的中斷優(yōu)先級有三條原則：vCPU同時接收到幾個中斷時，同時接收到幾個中斷時，首先響應優(yōu)先級別最首先響應優(yōu)先級別最高的中斷請求高的中斷請求。v正在進行的中斷過程正在進行的中斷過程不能被新的同級或低優(yōu)先級的不能被新的同級或低優(yōu)先級的中斷請求所中斷中斷請求所中斷。v正在進行的低優(yōu)先級中斷服務(wù)，正在進行的低優(yōu)先級中斷服務(wù)，能被高優(yōu)先級中斷能被高優(yōu)先級中斷請

15、求所中斷請求所中斷。 為了實現(xiàn)上述后兩條原則，為了實現(xiàn)上述后兩條原則，中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有兩中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有兩個用戶不能尋址的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器。個用戶不能尋址的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器。其中一個置其中一個置1，表示正在響應高優(yōu)先級的中斷，它將阻斷后來所有表示正在響應高優(yōu)先級的中斷，它將阻斷后來所有的中斷請求；另一個置的中斷請求；另一個置1，表示正在響應低優(yōu)先級中，表示正在響應低優(yōu)先級中斷，它將阻斷后來所有的低優(yōu)先級中斷請求。斷，它將阻斷后來所有的低優(yōu)先級中斷請求。2022-2-21215.2 80C51單片機中斷處理過程單片機中斷處理過程 一、中斷響應條件一、中斷響應條件v 中斷源有中斷請求；中斷源有中斷

16、請求；v 此中斷源的中斷允許位為此中斷源的中斷允許位為1；v CPU開中斷（即開中斷（即EA=1）。）。vp115同時滿足時，同時滿足時，CPU才有可能響應中斷才有可能響應中斷。5.2.1 5.2.1 中斷響應條件和時間中斷響應條件和時間 2022-2-2122中斷服務(wù)的進入：中斷服務(wù)的進入： CPU執(zhí)行程序過程中，在每個機器周期執(zhí)行程序過程中，在每個機器周期的的S5P2期間，中斷系統(tǒng)對各個中斷源進行期間，中斷系統(tǒng)對各個中斷源進行采樣采樣。這些采樣值在下一個機器周期內(nèi)按。這些采樣值在下一個機器周期內(nèi)按優(yōu)先級和內(nèi)部順序被依次查詢。優(yōu)先級和內(nèi)部順序被依次查詢。 如果某個中斷標志在上一個機器周期的如

17、果某個中斷標志在上一個機器周期的S5P2時被置成了時被置成了1，那么它將于現(xiàn)在的查，那么它將于現(xiàn)在的查詢周期中及時被發(fā)現(xiàn)。接著詢周期中及時被發(fā)現(xiàn)。接著CPU便執(zhí)行一便執(zhí)行一條由中斷系統(tǒng)提供的硬件條由中斷系統(tǒng)提供的硬件LCALL指令，轉(zhuǎn)指令，轉(zhuǎn)向被稱作中斷向量的特定地址單元，進入向被稱作中斷向量的特定地址單元，進入相應的中斷服務(wù)程序。相應的中斷服務(wù)程序。 2022-2-2123遇以下任一條件，硬件將受阻，不產(chǎn)生遇以下任一條件，硬件將受阻，不產(chǎn)生LCALL指令：指令：vCPU正在處理同級或高正在處理同級或高優(yōu)先級中斷；優(yōu)先級中斷；v當前查詢當前查詢的機器周期的機器周期不是所執(zhí)行指令的最后一個機不是

18、所執(zhí)行指令的最后一個機器周期器周期。即在完成所執(zhí)行指令前，不會響應中斷，從。即在完成所執(zhí)行指令前，不會響應中斷，從而保證指令在執(zhí)行過程中不被打斷；而保證指令在執(zhí)行過程中不被打斷；v正在執(zhí)行正在執(zhí)行的指令為的指令為RET、RETI或任何訪問或任何訪問IE或或IP寄寄存器的指令。即只有在這些指令后面至少再執(zhí)行一條存器的指令。即只有在這些指令后面至少再執(zhí)行一條指令時才能接受中斷請求。指令時才能接受中斷請求。 若由于上述條件的阻礙中斷未能得到響應，當條件若由于上述條件的阻礙中斷未能得到響應，當條件消失時該中斷標志卻已不再有效，那么該中斷將不被消失時該中斷標志卻已不再有效，那么該中斷將不被響應。就是說，

19、中斷標志曾經(jīng)有效，但未獲響應，查響應。就是說，中斷標志曾經(jīng)有效，但未獲響應，查詢過程在下個機器周期將重新進行。詢過程在下個機器周期將重新進行。2022-2-2124二、中斷響應時間二、中斷響應時間5.2.1 響應時間響應時間-從查詢中斷請求標志位到轉(zhuǎn)向中斷從查詢中斷請求標志位到轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)入口地址所需的機器周期數(shù)。服務(wù)入口地址所需的機器周期數(shù)。（1）最快響應時間最快響應時間以外部中斷的電平觸發(fā)為最快。以外部中斷的電平觸發(fā)為最快。從查詢中斷請求信號到中斷服務(wù)程序需要三個機器周從查詢中斷請求信號到中斷服務(wù)程序需要三個機器周期：期： 1個周期（查詢）個周期（查詢）2個周期（長調(diào)用個周期（長調(diào)用LCA

20、LL）（2）最長時間最長時間若當前指令是若當前指令是RET、RETI和和IP、IE指令，緊接著下一指令，緊接著下一條是乘除指令發(fā)生，則最長為條是乘除指令發(fā)生，則最長為8個周期：個周期：2個周期執(zhí)行當前指令（其中含有個周期執(zhí)行當前指令（其中含有1個周期查詢）個周期查詢）4個周期乘除指令個周期乘除指令2個周期長調(diào)用個周期長調(diào)用8個周期。個周期。2022-2-2125v將相應的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置將相應的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置1（以阻斷（以阻斷后來的同級或低級的中斷請求）。后來的同級或低級的中斷請求）。v執(zhí)行一條硬件執(zhí)行一條硬件LCALL指令，即把程序計指令，即把程序計數(shù)器數(shù)器PC的內(nèi)容壓入堆棧保存，再將

21、相應的的內(nèi)容壓入堆棧保存，再將相應的中斷服務(wù)程序的入口地址送入中斷服務(wù)程序的入口地址送入PC。 (P116)v執(zhí)行中斷服務(wù)程序。執(zhí)行中斷服務(wù)程序。5.2.2 5.2.2 中斷響應過程中斷響應過程 中斷響應過程的前兩步是由中斷系統(tǒng)內(nèi)中斷響應過程的前兩步是由中斷系統(tǒng)內(nèi)部自動完成的，而中斷服務(wù)程序則要由用部自動完成的，而中斷服務(wù)程序則要由用戶編寫程序來完成。戶編寫程序來完成。 2022-2-2126 5.2.3 5.2.3 中斷返回中斷返回RETI指令的具體功能是：指令的具體功能是：v將中斷響應時壓入堆棧保存的斷點地址從棧將中斷響應時壓入堆棧保存的斷點地址從棧頂彈出送回頂彈出送回PC，CPU從原來中

22、斷的地方繼續(xù)從原來中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行程序；執(zhí)行程序；v 將相應中斷優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清將相應中斷優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清0，通知中，通知中斷系統(tǒng)，中斷服務(wù)程序已執(zhí)行完畢。斷系統(tǒng)，中斷服務(wù)程序已執(zhí)行完畢。 注意，不能用注意，不能用RET指令代替指令代替RETI指令。在中指令。在中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序中PUSH指令與指令與POP指令必須成對指令必須成對使用，否則不能正確返回斷點使用，否則不能正確返回斷點 。2022-2-2127 若外部中斷定義為若外部中斷定義為電平觸發(fā)方式電平觸發(fā)方式，中斷標志位，中斷標志位的狀態(tài)隨的狀態(tài)隨CPU在每個機器周期采樣到的外部中斷在每個機器周期采樣到的外部中斷輸入引腳的電平變化而變化，這樣能提高輸入引腳的電平變化而變化，這樣能提高CPU對對外部中斷請求的響應速度。但外部中斷源若有請外部中斷請求的響應速度。但外部中斷源若有請求，必須把有效的求，必須把有效的低電平保持到請求獲得響應時低電平保持到請求獲得響應時為止為止，不然就會漏掉；，不然就會漏掉；而在中斷服務(wù)程序結(jié)束之而在中斷服務(wù)程