第5章MCS5中斷系統(tǒng)

1、關(guān)鍵詞：能力、過程。關(guān)鍵詞：能力、過程。隨機(jī)發(fā)生、隨機(jī)發(fā)生、中止、轉(zhuǎn)到、返回中止、轉(zhuǎn)到、返回中斷概念：中斷概念： CPU正在執(zhí)行程序時(shí)，單片機(jī)外部或內(nèi)部發(fā)生的某一事正在執(zhí)行程序時(shí)，單片機(jī)外部或內(nèi)部發(fā)生的某一事件，請求件，請求CPU迅速去處理。迅速去處理。 CPU暫時(shí)中止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理暫時(shí)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。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。的工作，這稱為中斷。 CPU處理事件的過程，稱為處理事件的過程，稱為CPU的的中斷響應(yīng)過程。中斷響應(yīng)過程

2、。v客人客人中斷源中斷源敲門敲門中斷申請中斷申請門衛(wèi)、秘書門衛(wèi)、秘書中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)客人登記客人登記中斷標(biāo)志中斷標(biāo)志識別、處理識別、處理 中斷響應(yīng)（過程）中斷響應(yīng)（過程）預(yù)約預(yù)約 CPU中斷允許（標(biāo)志）中斷允許（標(biāo)志）接待接待 CPU中斷處理中斷處理送客后繼續(xù)工作送客后繼續(xù)工作 CPU中斷返回中斷返回日常生活中的中斷與計(jì)算機(jī)中斷的比較：日常生活中的中斷與計(jì)算機(jī)中斷的比較：幾個(gè)名詞幾個(gè)名詞v中斷系統(tǒng)：中斷系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)中斷功能的實(shí)現(xiàn)中斷功能的部件部件稱為中斷系統(tǒng)，又稱中斷機(jī)稱為中斷系統(tǒng)，又稱中斷機(jī)構(gòu)。構(gòu)。v中斷源：中斷源：產(chǎn)生中斷的請求源稱為中斷源。產(chǎn)生中斷的請求源稱為中斷源。v中斷申請：中斷申請：

3、中斷源向中斷源向CPU提出的處理請求，稱為中斷請求或提出的處理請求，稱為中斷請求或中斷申請。中斷申請。v中斷響應(yīng)過程：中斷響應(yīng)過程：CPU暫時(shí)中止自身的事物，轉(zhuǎn)去處理事件的暫時(shí)中止自身的事物，轉(zhuǎn)去處理事件的過程，稱為過程，稱為CPU的中斷響應(yīng)過程。的中斷響應(yīng)過程。v中斷服務(wù)：中斷服務(wù)：對事件的整個(gè)處理過程，稱為中斷服務(wù)（或中斷對事件的整個(gè)處理過程，稱為中斷服務(wù)（或中斷處理）。處理）。v中斷返回：中斷返回：中斷處理完畢，在返回到原來被中止的地方，稱中斷處理完畢，在返回到原來被中止的地方，稱為中斷返回。為中斷返回。中斷方式的特點(diǎn)中斷方式的特點(diǎn)1、中斷方式消除了、中斷方式消除了CPU在查詢方式中的等

4、待在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大提高了現(xiàn)象，大大提高了CPU的的工作效率工作效率。2、將從現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過中斷方式及時(shí)傳、將從現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過中斷方式及時(shí)傳送給送給CPU，經(jīng)過處理后可立即作出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過處理后可立即作出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制。采用查詢方式很難做到及時(shí)采集，現(xiàn)場控制。采用查詢方式很難做到及時(shí)采集，實(shí)時(shí)控制實(shí)時(shí)控制。中斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能中斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能v1、分時(shí)操作、分時(shí)操作v2、實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)處理v3、故障處理、故障處理分時(shí)操作分時(shí)操作v計(jì)算機(jī)的中斷系統(tǒng)可以使計(jì)算機(jī)的中斷系統(tǒng)可以使CPUCPU與外設(shè)同時(shí)工作。與外設(shè)同時(shí)工作。vCPUCPU在啟動(dòng)外設(shè)后，便繼續(xù)執(zhí)行主程序；而外設(shè)

5、被啟動(dòng)在啟動(dòng)外設(shè)后，便繼續(xù)執(zhí)行主程序；而外設(shè)被啟動(dòng)后，開始進(jìn)行準(zhǔn)備工作。當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備就緒時(shí)，就向后，開始進(jìn)行準(zhǔn)備工作。當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備就緒時(shí)，就向CPUCPU發(fā)出中斷請求，發(fā)出中斷請求，CPUCPU響應(yīng)該中斷請求并為其服務(wù)完畢后，響應(yīng)該中斷請求并為其服務(wù)完畢后，返回原來的斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行主程序。外設(shè)在得到服務(wù)后，返回原來的斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行主程序。外設(shè)在得到服務(wù)后，也繼續(xù)進(jìn)行自己的工作。也繼續(xù)進(jìn)行自己的工作。v因此，因此，CPUCPU可以使多個(gè)外設(shè)同時(shí)工作，并分時(shí)為各外設(shè)可以使多個(gè)外設(shè)同時(shí)工作，并分時(shí)為各外設(shè)提供服務(wù)，從而提高了提供服務(wù)，從而提高了CPUCPU的利用率和輸入和輸出的速的利用率和輸入和輸出的速

6、度。度。實(shí)時(shí)處理實(shí)時(shí)處理v當(dāng)計(jì)算機(jī)用于實(shí)時(shí)控制時(shí)，請求當(dāng)計(jì)算機(jī)用于實(shí)時(shí)控制時(shí)，請求CPUCPU提供服務(wù)時(shí)隨機(jī)發(fā)提供服務(wù)時(shí)隨機(jī)發(fā)生的。有了中斷系統(tǒng)，生的。有了中斷系統(tǒng)，CPUCPU就可以立即響應(yīng)并加以處理。就可以立即響應(yīng)并加以處理。故障處理故障處理v計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)往往會出現(xiàn)一些故障，如斷電、存儲計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)往往會出現(xiàn)一些故障，如斷電、存儲器奇偶校驗(yàn)出錯(cuò)、運(yùn)算溢出等。器奇偶校驗(yàn)出錯(cuò)、運(yùn)算溢出等。v有了中斷系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，有了中斷系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，CPUCPU可及時(shí)轉(zhuǎn)去執(zhí)可及時(shí)轉(zhuǎn)去執(zhí)行故障處理程序，自行處理故障而不必停機(jī)。行故障處理程序，自行處理故障而不必停機(jī)。中斷與子程序的最主要區(qū)

7、別：中斷與子程序的最主要區(qū)別： 何時(shí)轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)向何處？何時(shí)轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)向何處？主程序中斷服務(wù)程序主程序子程序LCALL ABCLCALL ABCABC:RETRETI第第K K行行第第K+1行行中斷中斷子程序的調(diào)用子程序的調(diào)用中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：v中斷源中斷源80518051有有5 5個(gè)中斷源：個(gè)中斷源： （1 1）外部中斷源）外部中斷源由由INT0 INT0 、INT1INT1 （ P3.2 P3.2 、 P3.3 P3.3 ）端口線引入）端口線引入 （2 2）內(nèi)部中斷源）內(nèi)部中斷源 定時(shí)器定時(shí)器T0T0、 T1T1溢出及串口的中斷請求溢出及串口的中斷請求v中斷申請

8、中斷申請事件發(fā)生：如事件發(fā)生：如INT0INT0端口上出現(xiàn)了低電平或下降沿。端口上出現(xiàn)了低電平或下降沿。如如T0T0定時(shí)器發(fā)生了溢出。定時(shí)器發(fā)生了溢出。中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：v中斷標(biāo)志中斷標(biāo)志-自動(dòng)置位自動(dòng)置位v中斷允許中斷允許-由由CPUCPU參與，靠指令事先設(shè)置。參與，靠指令事先設(shè)置。EAES ET1 EX1 ET0 EX0 IE（A8H）TF1TF0IE1 IT1 IE0 IT0 TCON（88H）TIRI SCON（98H）中斷標(biāo)志各控制位的含義中斷標(biāo)志各控制位的含義中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：v1、TF1：定時(shí)器：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)

9、數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志位。溢出中斷請求標(biāo)志位。v 當(dāng)啟動(dòng)當(dāng)啟動(dòng)T1計(jì)數(shù)后，計(jì)數(shù)后，T1從初值開始加從初值開始加1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器最高位產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件使最高位產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件使TF1置置1，并向，并向CPU發(fā)出中發(fā)出中斷請求。當(dāng)斷請求。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時(shí)，硬件將自動(dòng)對響應(yīng)中斷時(shí)，硬件將自動(dòng)對TF1清清0。v2、TF0：定時(shí)器：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志位。溢出中斷請求標(biāo)志位。v 含義與含義與TF1類同。類同。 v3、IE1：外部中斷：外部中斷1的中斷請求標(biāo)志。的中斷請求標(biāo)志。 INT1（P3.3）。）。v 當(dāng)檢測到外部中斷引腳當(dāng)檢測到外部中斷引腳1 上存在有效的中斷

10、請求信號上存在有效的中斷請求信號時(shí)，由時(shí)，由硬件使硬件使IE1置置1。當(dāng)。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷請求時(shí)，響應(yīng)中斷請求時(shí)，由硬件使由硬件使IE1清清0。 v4、IE0：外部中斷：外部中斷0的中斷請求標(biāo)志。的中斷請求標(biāo)志。INT0（P3.2）。）。v 其含義與其含義與IE1類同。類同。v5、IT1：外部中斷：外部中斷1的中斷觸發(fā)方式控制位。的中斷觸發(fā)方式控制位。v IT1=0時(shí)時(shí)，外部中斷，外部中斷1程控為程控為電平觸發(fā)方式電平觸發(fā)方式。v CPU在每一個(gè)機(jī)器周期在每一個(gè)機(jī)器周期S5P2期間采樣外部中斷請求引期間采樣外部中斷請求引腳的輸入電平。若外部中斷腳的輸入電平。若外部中斷1請求為低電平，則使請求為

11、低電平，則使IE1置置1；若為高電平，則使若為高電平，則使IE1清清0。 中斷標(biāo)志各控制位的含義中斷標(biāo)志各控制位的含義v5、IT1：外部中斷：外部中斷1的中斷觸發(fā)方式控制位。的中斷觸發(fā)方式控制位。v IT1=1時(shí)，時(shí)，外部中斷外部中斷1程控為程控為邊沿觸發(fā)方式邊沿觸發(fā)方式。v CPU在每一個(gè)機(jī)器周期在每一個(gè)機(jī)器周期S5P2期間采樣外部中斷請求引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(gè)機(jī)器周期采樣過程中，一腳的輸入電平。如果在相繼的兩個(gè)機(jī)器周期采樣過程中，一個(gè)機(jī)器周期采樣到外部中斷個(gè)機(jī)器周期采樣到外部中斷1請求引腳為高電平，接著的下請求引腳為高電平，接著的下一個(gè)機(jī)器周期采樣到為低電平

12、，則使一個(gè)機(jī)器周期采樣到為低電平，則使IE1置置1。直到。直到CPU響應(yīng)響應(yīng)該中斷時(shí)，才由硬件使該中斷時(shí)，才由硬件使IE1清清0。v6、IT0：外部中斷：外部中斷0的中斷觸發(fā)方式控制位。的中斷觸發(fā)方式控制位。 其含義與其含義與IT1類同。類同。中斷標(biāo)志各控制位的含義中斷標(biāo)志各控制位的含義中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：v中斷響應(yīng)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)，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(diǎn)地址、自動(dòng)清除中斷標(biāo)志以及自動(dòng)轉(zhuǎn)向相應(yīng)包括保存斷點(diǎn)地址、自動(dòng)清除中斷標(biāo)志以及自動(dòng)轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序的入口地址的中斷服務(wù)子程

13、序的入口地址-中斷向量。中斷向量。v中斷向量中斷向量中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：v中斷響應(yīng)條件中斷響應(yīng)條件有中斷源發(fā)出中斷請求。有中斷源發(fā)出中斷請求。中斷總允許位中斷總允許位EA=1EA=1，即，即CPUCPU中斷。中斷。申請中斷的中斷源的中斷允許位為申請中斷的中斷源的中斷允許位為1 1，中斷沒有被屏蔽。，中斷沒有被屏蔽。無同級或更高級中斷正在被服務(wù)。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。當(dāng)前的指令周期已經(jīng)結(jié)束。若現(xiàn)行指令為若現(xiàn)行指令為RETIRETI或是訪問或是訪問IEIE或或IPIP指令時(shí)，該指令以及緊指令時(shí)，該指令以及緊接著的另一條指令已執(zhí)行完。接

14、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：中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：v中斷響應(yīng)過程中斷響應(yīng)過程 把當(dāng)前把當(dāng)前PCPC值壓入堆棧，保護(hù)斷點(diǎn)。值壓入堆棧，保護(hù)斷點(diǎn)。 將相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址送入將相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址送入PCPC。 對有些中斷源，對有些中斷源，CPUCPU會自動(dòng)清除中斷標(biāo)志。會自動(dòng)清除中斷標(biāo)志。v中斷響應(yīng)時(shí)間中斷響應(yīng)時(shí)間中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：CPUCPU不是在任何情況下都對中斷請求予以響應(yīng)，而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(shí)間是不同的。不同的情況下對中斷響應(yīng)的時(shí)間是不同的。對于順利的中斷響應(yīng)，其最

15、短的響應(yīng)時(shí)間為對于順利的中斷響應(yīng)，其最短的響應(yīng)時(shí)間為3 3個(gè)機(jī)個(gè)機(jī)器周期。器周期。對于受阻的中斷響應(yīng)，則響應(yīng)時(shí)間會更長一些。對于受阻的中斷響應(yīng)，則響應(yīng)時(shí)間會更長一些。若中斷系統(tǒng)只有一個(gè)中斷源，則響應(yīng)時(shí)間為若中斷系統(tǒng)只有一個(gè)中斷源，則響應(yīng)時(shí)間為3 38 8個(gè)個(gè)機(jī)器周期之間。機(jī)器周期之間。若若M1M1周期的周期的S5P2S5P2前某中斷生效，在前某中斷生效，在S5P2S5P2期間其中斷請求被期間其中斷請求被鎖存到相應(yīng)的標(biāo)志位中去；鎖存到相應(yīng)的標(biāo)志位中去；M2M2恰逢指令的最后一個(gè)機(jī)器周期，恰逢指令的最后一個(gè)機(jī)器周期，且該指令不是且該指令不是RETIRETI或訪問或訪問IEIE、IPIP的指令。于是

16、，的指令。于是，M3M3和和M4M4便可以便可以執(zhí)行硬件執(zhí)行硬件LCALLLCALL指令，指令，M5M5周期將進(jìn)入了中斷服務(wù)程序。周期將進(jìn)入了中斷服務(wù)程序。80C5180C51的中斷響應(yīng)時(shí)間（從標(biāo)志置的中斷響應(yīng)時(shí)間（從標(biāo)志置1 1到進(jìn)入相應(yīng)的中斷服到進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)），務(wù)），至少要至少要3 3個(gè)完整的機(jī)器周期。個(gè)完整的機(jī)器周期。 RETIRETI指令的具體功能是：指令的具體功能是：將中斷響應(yīng)時(shí)壓入堆棧保存的斷點(diǎn)地址從棧頂彈出送回將中斷響應(yīng)時(shí)壓入堆棧保存的斷點(diǎn)地址從棧頂彈出送回PCPC，CPUCPU從原來中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行程序；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)器清將相應(yīng)中

17、斷優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清0 0，通知中斷系統(tǒng)，中斷，通知中斷系統(tǒng)，中斷服務(wù)程序已執(zhí)行完畢。服務(wù)程序已執(zhí)行完畢。注意，不能用注意，不能用RETRET指令代替指令代替RETIRETI指令。在中斷服務(wù)程序中指令。在中斷服務(wù)程序中PUSHPUSH指令與指令與POPPOP指令必須成對使用，否則不能正確返回?cái)帱c(diǎn)。指令必須成對使用，否則不能正確返回?cái)帱c(diǎn)。中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷控制：v中斷返回中斷返回 關(guān)于中斷初始化關(guān)于中斷初始化 關(guān)于中斷向量關(guān)于中斷向量 關(guān)于中斷服務(wù)子程序關(guān)于中斷服務(wù)子程序 關(guān)于事件的發(fā)生關(guān)于事件的發(fā)生結(jié)論：硬件及編程上的要求結(jié)論：硬件及編程上的要求舉例：XTAL218

18、XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A14

19、27U1AT89C51C11nFX1CRYSTALC21nFC322uFResistorResistorR11kD1LED-REDD2LED-REDD3LED-REDD4LED-REDResistorResistorR2220ResistorResistorR3220ResistorResistorR4220ResistorResistorR5220 單片機(jī)上電，單片機(jī)上電，D4燈亮。按動(dòng)接在燈亮。按動(dòng)接在P3.2上的開關(guān)，燈滅；上的開關(guān)，燈滅；再按，再亮。再按，再亮。 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

20、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 P1.0HERE：SJMP HERE ；等待中斷 ORG 0200H ；中斷服務(wù)程序INSER：CPL P1.0 RETI ；中斷返回 END單片機(jī)上電，單燈按單片機(jī)上電，單燈按1Hz頻率循環(huán)，一旦按下頻率循環(huán)，一旦按下P3.2所接所接的按鍵，發(fā)光二極管全亮，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)。秒鐘后，單燈繼續(xù)原來的循環(huán)。1、流水燈的源程序、流水燈的源程序2、流水燈的源程序、流水燈的源程序+中斷初始化程序中

21、斷初始化程序3、中斷服務(wù)程序及延時(shí)子程序、中斷服務(wù)程序及延時(shí)子程序4、 用查詢程序?qū)崿F(xiàn)上述任務(wù)用查詢程序?qū)崿F(xiàn)上述任務(wù)5、從、從INT0輸入，并采用了去抖動(dòng)電路。輸入，并采用了去抖動(dòng)電路。1、流水燈的源程序流水燈的源程序 ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0030H ；主程序MAIN： mov a, #0feh mov r5, #4Output: mov p1,a rl a call Delay djnz r5, Output Ljmp MAINDelay: mov r6, #0 mov r7, #0Dela: djnz r7, Dela djnz r6, Delaretend開始

22、開始設(shè)置初始值設(shè)置初始值設(shè)移位次數(shù)設(shè)移位次數(shù)數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出左移一位左移一位延時(shí)延時(shí)移位完移位完 成？成？是是否否主程序框圖主程序框圖2、流水燈的源程序流水燈的源程序+中斷初始化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, #4Output: mov p1,a rl a call Delay djnz r5, Output Ljmp MAIN13、中斷服務(wù)程序及延時(shí)子程序中斷服務(wù)程序及延時(shí)子程序 ORG 0200HINSE