中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用課件

第5章中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用

●教學(xué)目標：

介紹中斷、中斷源、中斷系統(tǒng)的概念介紹MCS-51中斷系統(tǒng)及中斷控制介紹中斷處理的過程

介紹中斷應(yīng)用程序的編程

●學(xué)習(xí)要求：

熟悉中斷、中斷源、中斷服務(wù)程序、保護現(xiàn)場、恢復(fù)現(xiàn)場、中斷優(yōu)先級、中斷處理等概念；掌握MCS-51中斷入口地址和各中斷控制寄存器的每位含義及應(yīng)用：包括定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON、串行口控制寄存器SCON、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先控制器IP；掌握中斷初始化和中斷服務(wù)程序的編制。

第5章中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用●教學(xué)目標：15.1概述中斷技術(shù)是計算機中的重要技術(shù)之一。引入中斷技術(shù)作用：（1）實時處理，提高計算機處理故障的能力；（2）解決CPU和外設(shè)之間的速度匹配問題，提高CPU的效率。本章將介紹中斷的概念，并以MCS-51的中斷系統(tǒng)為例介紹中斷的處理過程及應(yīng)用。5.1概述中斷技術(shù)是計算機中的重要技術(shù)之一。25.1.1中斷的概念

中斷——是指中央處理器CPU正在執(zhí)行程序，處理某件事情的時候，外部發(fā)生了某一事件，請求CPU馬上處理，CPU暫時中斷當前的工作，轉(zhuǎn)入處理所發(fā)生的事件，處理完以后，再返回到原來被中斷的地方，繼續(xù)原來的工作。實現(xiàn)中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)。中斷服務(wù)程序——中斷之后所執(zhí)行的處理程序通常稱為中斷服務(wù)程序，原來運行的程序稱為主程序。

斷點——主程序被斷開的位置(地址)稱為斷點。

中斷源——引起中斷的原因，或能發(fā)出中斷申請的來源，稱為中斷源。

中斷請求——中斷源要求服務(wù)的請求稱為中斷請求或中斷申請。5.1.1中斷的概念中斷——是指中央處理器CPU3調(diào)用中斷服務(wù)程序與調(diào)用子程序的區(qū)別：

調(diào)用子程序指令在程序中是事先安排好的，而調(diào)用中斷服務(wù)程序事先卻無法確知，因為“中斷”的發(fā)生是由外設(shè)決定的，程序中無法事先安排調(diào)用指令，因而調(diào)用中斷服務(wù)程序的過程是由硬件自動完成的。調(diào)用中斷服務(wù)程序與調(diào)用子程序的區(qū)別：調(diào)45.1.2中斷源

中斷源——在中斷系統(tǒng)中，將引起中斷請求的設(shè)備或事件的來源，—般統(tǒng)稱為中斷源。常見中斷源：

1．輸入、輸出設(shè)備中斷源一般計算機的輸入、輸出設(shè)備，如鍵盤、磁盤驅(qū)動器、打印機等，可通過接口電路向CPU申請中斷。

2．故障源故障源是產(chǎn)生故障信息的來源。例如：CPU內(nèi)部故障源，如除法中除數(shù)為零時的情況；外部故障源，如電源掉電情況。在電源掉電時可以接入備用的電池供電，以保存存儲器中的信息。當電壓因掉電降到—定值時，就發(fā)出中斷申請，由計算機的中斷系統(tǒng)完成替換備用電源的控制。

3．實時中斷源在實時控制中，常常將被控參數(shù)、信息作為實時中斷源。例如，電壓、電流、溫度等超越上限或下限時，以及繼電器、開關(guān)閉合斷開時，都可以作為中斷源申請中斷。

4．定時／計數(shù)脈沖中斷源內(nèi)部定時／計數(shù)中斷是由單片機內(nèi)部的定時器／計數(shù)器溢出時自動產(chǎn)生的；外部定時/計數(shù)中斷是由外部定時脈沖通過CPU的中斷請求輸入線或定時器／計數(shù)器的輸入線引起的。5.1.2中斷源中斷源——在中斷系統(tǒng)中，將引起55.1.3中斷系統(tǒng)的一般功能中斷系統(tǒng)一般應(yīng)具有如下功能：

1.實現(xiàn)中斷及返回當某一個中斷源發(fā)出中斷申請時，若允許響應(yīng)這個中斷請求，CPU必須在現(xiàn)行的指令執(zhí)行完后，把斷點處的PC值(即下一條應(yīng)執(zhí)行的指令地址)壓入堆棧保存起來，稱為保護斷點，這是由硬件自動完成的。保護現(xiàn)場——響應(yīng)中斷請求后，將有關(guān)的寄存器內(nèi)容和狀態(tài)標志位壓入堆棧保存起來，這稱為保護現(xiàn)場。

恢復(fù)現(xiàn)場——執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，恢復(fù)原保留的寄存器的內(nèi)容和標志位的狀態(tài)，稱恢復(fù)現(xiàn)場，并執(zhí)行返回指令“RETI”，這個過程通過用戶編程來實現(xiàn)。5.1.3中斷系統(tǒng)的一般功能中斷系統(tǒng)一般應(yīng)具有如下6中斷及返回過程如圖5—1所示:

主程序低級中斷高級中斷中斷中斷返回返回圖5-2中斷嵌套流程圖執(zhí)行中斷服務(wù)程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序RETI圖5-1中斷流程圖中斷及返回過程如圖5—1所示:主程序72．實現(xiàn)優(yōu)先權(quán)排隊

優(yōu)先權(quán)——給各中斷源規(guī)定一個優(yōu)先級別，稱為優(yōu)先權(quán)。當兩個或者兩個以上的中斷源同時提出中斷請求時，計算機首先為優(yōu)先權(quán)最高的中斷源服務(wù)，服務(wù)結(jié)束后再響應(yīng)級別較低的中斷源。計算機按中斷源級別高低逐次響應(yīng)的過程稱優(yōu)先權(quán)排隊。這個過程可以通過硬件電路來實現(xiàn)，也可以通過程序查詢來實現(xiàn)。2．實現(xiàn)優(yōu)先權(quán)排隊

優(yōu)先權(quán)——給各中斷源規(guī)定一個優(yōu)83．實現(xiàn)中斷嵌套

當CPU響應(yīng)某一中斷的請求而進行中斷處理時，若有優(yōu)先權(quán)級別更高的中斷源發(fā)出中斷申請，CPU則中斷正在進行的中斷服務(wù)程序，并保留這個程序的斷點(類似于子程序嵌套)，響應(yīng)高級中斷，在高級中斷處理完以后，再繼續(xù)執(zhí)行被中斷的中斷服務(wù)程序。中斷嵌套示意圖如圖5—2所示。中斷申請的中斷源的優(yōu)先權(quán)級別與正在處理的中斷源同級或更低時，CPU暫時不響應(yīng)這個中斷申請，直至正在處理的中斷服務(wù)程序執(zhí)行完以后才去處理新的中斷申請。3．實現(xiàn)中斷嵌套當CPU9

4.實現(xiàn)中斷的撤除

在響應(yīng)中斷申請以后，返回主程序之前，中斷請求應(yīng)該撤除，否則，就等于中斷申請依然存在，這將影響對其它中斷申請的響應(yīng)。MCS-51中斷系統(tǒng)只能對一部分中斷申請，在響應(yīng)后自動撤除，使用中應(yīng)注意。

4.實現(xiàn)中斷的撤除

在響應(yīng)中斷申請以后，返105.2MCS-51中斷系統(tǒng)及中斷控制

MCS-51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖5—3所示，與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器有4個，分別為中斷源寄存器(即專用寄存器TCON和SCON的相關(guān)位)、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級控制寄存器IP。MCS-51單片機有5個中斷源，可提供兩個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)二級中斷嵌套。5.2MCS-51中斷系統(tǒng)及中斷控制

MCS-51的中斷11圖5-3MCS-51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖5-3MCS-51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖125.2..1MCS-51中斷源及中斷入口

MCS-51的中斷源可分為三類：外部中斷、定時中斷和串行口中斷。

1．外部中斷類外部中斷是由外部原因引起的，即外部中斷0(INT0)和外部中斷1(INT1)：

INT0——外部中斷0請求信號，由P3.2引腳輸入。由IT0(TCON．0)決定中斷請求信號是低電平有效還是下降沿有效。一旦輸入信號有效，即向CPU申請中斷，并且使IE0＝1。

INT1——外部中斷1請求信號，由P3.3引腳輸入。由IT1(TCON.2)決定中斷請求信號是低電平有效還是下降沿有效。一旦輸入信號有效，即向CPU申請中斷，并且使IE1＝1。5.2..1MCS-51中斷源及中斷入口132．定時中斷類

定時中斷是為滿足定時或計數(shù)溢出處理的需要而設(shè)置的，當定時器／計數(shù)器中的計數(shù)結(jié)構(gòu)發(fā)生計數(shù)溢出時，即表明定時時間到或計數(shù)值已滿，這時就以計數(shù)溢出信號作為中斷請求，去置位一個溢出標志位，這種中斷請求是在單片機芯片內(nèi)部發(fā)生的，無需在芯片上設(shè)置引入端，但在計數(shù)方式時，中斷源可以由單片機芯片外部引入。

TF0—一定時器T0溢出中斷請求。當定時器T0產(chǎn)生溢出時，其中斷請求標志TF0＝1，請求中斷處理。

TF1——定時器T1溢出中斷請求。當定時器T1產(chǎn)生溢出時，其中斷請求標志TF1＝1，請求中斷處理。2．定時中斷類

143．串行口中斷類

串行口中斷是為串行數(shù)據(jù)的傳送需要而設(shè)置的。

RI或TI——串行中斷請求。當接收或發(fā)送完一串行幀數(shù)據(jù)時，使內(nèi)部串行口中斷請求標志RI或TI＝1，并請求中斷。

各中斷源對應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址：

中斷源入口地址外部中斷00003H定時器T0中斷000BH外部中斷10013定時器T1中斷001BH串行口中斷0023H3．串行口中斷類串行口中斷是為串行數(shù)據(jù)的傳155.2..2MCS-51中斷請求

在中斷請求被響應(yīng)前，中斷請求標志分別由特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。

1．TCON中的中斷標志

TCON控制寄存器各位含義：

TCON8FH8DH8BH8AH89H88H

TFl——T1溢出中斷標志。

T1被啟動計數(shù)后，從初值開始加1計數(shù)，直至計滿溢出后，由硬件使TFl＝l，向CPU請求中斷，此標志一直保持到CPU響應(yīng)中斷后，才由硬件自動清“0”。也可用軟件查詢該標志，并由軟件清“0”。

TFlTF0IE1IT1IE0IT0(88H)5.2..2MCS-51中斷請求

在中斷請求16

TF0——T0溢出中斷標志。其操作功能類似于TF1。

IE1——INT1外部中斷1標志。IE1＝1表明外部中斷1向CPU申請中斷。

IT1——外部中斷1觸發(fā)方式控制位。

（1）ITl＝0，外部中斷1為電平觸發(fā)方式，低電平有效。

（2）ITl＝1，外部中斷1控制為邊沿（先高后低的負跳變）觸發(fā)方式。

IE0——INT0外部中斷0標志。其操作功能與IE1類同。

IT0——外部中斷0觸發(fā)方式控制位。其操作功能與IT1類同。

TF0——T0溢出中斷標志。其操作功能類似于TF1。172．SCON中的中斷標志

SCON是串行口控制寄存器，其低2位TI和RI鎖存串口的發(fā)送中斷和接收中斷標志。其格式和各位含義如下：

SCON99H98H

TI——串行發(fā)送中斷標志。CPU將一個字節(jié)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF后啟動發(fā)送，每發(fā)送完一個串行幀，硬件置位TI。TI標志由軟件清除。

RI——串行接收中斷標志。在串行口允許接收時，每接收完一個串行幀，硬件置位RI。RI標志由軟件清除。MCS－51系統(tǒng)復(fù)位后，TCON和SCON中各位均被清“0”。（98H）SMODTIRI2．SCON中的中斷標志

SC185.2.3中斷允許控制

中斷允許寄存器IE格式和各位含義如下：IEAFHACHABHAAHA9HA8HEA——CPU中斷總允許位。EA＝1，CPU開放中斷，每個中斷源是被允許還是被禁止，分別由各自的允許位確定；EA＝0，CPU屏蔽所有的中斷請求，稱關(guān)中斷。

ES——串行口中斷允許位。ES＝1，允許串行口中斷；ES＝0，禁止串行口中斷

ET1一—T1中斷允許位。ET1＝1，允許T1中斷；ET1＝0，禁止T1中斷。

EX1——外部中斷l(xiāng)允許位。EX1＝1，允許外部中斷1中斷；EXl＝0，禁止外部中斷1中斷。

ET0一—T0中斷允許位。ET0＝l，允許T0中斷；ET0＝0，禁止T0中斷。

EX0——外部中斷0允許位。EX0＝1，允許外部中斷0中斷；EX0＝0，禁止外部中斷0中斷。MCS－5l系統(tǒng)復(fù)位后，IE中各中斷允許位均被清“0”，即禁止所有中斷。EA

ESET1EX1ET0EX0（A8H）5.2.3中斷允許控制中斷允許寄存器IE格式和195.2.4中斷優(yōu)先級

中斷優(yōu)先級——系統(tǒng)設(shè)計人員給每個中斷源，事先安排一個中斷響應(yīng)的優(yōu)先順序。然后按照輕重緩急的次序響應(yīng)中斷。中斷源的這種優(yōu)先順序常被稱為中斷優(yōu)先權(quán)級別，或簡稱中斷優(yōu)先級。

專用寄存器IP統(tǒng)一管理中斷優(yōu)先級。它具有兩個中斷優(yōu)先級，由軟件設(shè)置每個中斷源為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷，并可實現(xiàn)兩級中斷嵌套。高優(yōu)先級中斷源可以中斷正在執(zhí)行的低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序，除非在執(zhí)行低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序時設(shè)置了CPU關(guān)中斷或禁止某些高優(yōu)先級中斷源的中斷。同級或低優(yōu)先級的中斷源不能中斷正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序。

5.2.4中斷優(yōu)先級

中斷優(yōu)先級——系統(tǒng)設(shè)計人20專用寄存器IP為中斷優(yōu)先級寄存器，其格式和各位含義如下：

IPBCHBBHBAHB9HB8HPS——串行口中斷優(yōu)先級控制位。PT1——T1中斷優(yōu)先級控制位。PX1——外部中斷l(xiāng)中斷優(yōu)先級控制位。

PT0——T0中斷優(yōu)先級控制位。PX0——外部中斷0中斷優(yōu)先級控制位。

以上對應(yīng)位為1，高優(yōu)先級；為0，低優(yōu)先級。當系統(tǒng)復(fù)位后，IP低5位全部清“0”，將所有中斷源設(shè)置為低優(yōu)先級中斷。

PSPT1PX1PX1PX0（B8H）專用寄存器IP為中斷優(yōu)先級寄存器，其格式和各位含義如下：

21自然優(yōu)先級由硬件形成，排列次序如下：

中斷源自然優(yōu)先級

外部中斷0最高級定時器T0中斷外部中斷1定時器T1中斷串行口中斷最低級當重新設(shè)置優(yōu)先級時，則順序查詢邏輯電路將會相應(yīng)改變排隊順序。例如，給中斷優(yōu)先級寄存器IP中設(shè)置的優(yōu)先級控制字為11H，則PS和PX0均為高優(yōu)先級中斷。當這兩個中斷源同時發(fā)出中斷申請時，CPU將先響應(yīng)自然優(yōu)先級高的PX0的中斷申請，而后響應(yīng)自然優(yōu)先級低的PS的中斷申請。自然優(yōu)先級由硬件形成，排列次序如下：中斷源225.2.5中斷響應(yīng)時間

不同的情況對中斷響應(yīng)的時間不同：（1）最短的響應(yīng)時間，需要5個機器周期。調(diào)用指令本身要用2個機器周期，從外部中斷請求有效到開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序的第一條指令，至少需要3個機器周期。（2）如果遇到中斷受阻的情況，中斷響應(yīng)時間會更長一些。不同中斷受阻情況，附加的等待時間為1~5個機器周期。（3）若系統(tǒng)中只有一個中斷源，則響應(yīng)時間為3～8個機器周期。（4）如果有兩個以上中斷源同時申請中斷，則響應(yīng)時間將更長。

—般情況下，可不考慮響應(yīng)時間，但在精確定時控制的場合需要考慮此問題。5.2.5中斷響應(yīng)時間

不同的情況對中斷響應(yīng)的時235.2.6中斷請求的撤除

CPU響應(yīng)某中斷請求后，在中斷返回前，應(yīng)該撤消該中斷請求，否則會引起另一次中斷。（1）定時器0或1溢出中斷，CPU在響應(yīng)中斷后，中斷請求自動撤除。（2）邊沿激活的外部中斷，CPU在響應(yīng)中斷后，硬件自動清除有關(guān)的中斷請求。（3）串行口中斷，CPU響應(yīng)中斷后，靠軟件來清除相應(yīng)的標志。電平激活的外部中斷撤除方法較復(fù)雜。5.2.6中斷請求的撤除

CPU響應(yīng)某中斷24圖5—4是撤除電平激活的中斷的可行的方案之一。

用P1.0接在觸發(fā)器的S端作為應(yīng)答線，當CPU響應(yīng)中斷后可使用如下兩條指令：

ANLPl，#0FEHORLP1，#01H執(zhí)行第一條指令使P1.0輸出為“0”，其持續(xù)時間為2個機器周期，足以使D觸發(fā)器置位，從而撤除中斷請求。執(zhí)行第二條指令使P1.0變?yōu)椤?”，否則D觸發(fā)器的S端始終有效，INT0端始終為“1”，無法再次申請中斷。圖5—4是撤除電平激活的中斷的可行的方案之一。25圖5-4撤除外部中斷請求的電路

圖5-4撤除外部中斷請求的電路265.3中斷處理過程

一個完整的中斷處理的基本過程應(yīng)該包括：中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷處理以及中斷返回。中斷處理流程圖如圖5-5所示。不同的計算機由于中斷系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)不完全相同，因而中斷響應(yīng)的方式有所不同。在此，僅以MCS—51單片機為例來介紹中斷處理的過程。中止現(xiàn)行程序，保護斷點轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序入口保護現(xiàn)場中斷服務(wù)恢復(fù)現(xiàn)場中斷返回（RETI）

圖5-5中斷處理流程圖中斷響應(yīng)

中斷返回中斷處理中斷請求

CPU響應(yīng)中斷中斷請求5.3中斷處理過程一個完整的中斷處275.3.1中斷請求

中斷請求是中斷源（或者通過接口電路）向CPU發(fā)出請求中斷的信號，要求CPU中斷原來執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去為它服務(wù)。一般單片機提供有多條中斷請求線，當中斷源有服務(wù)要求時，可通過中斷請求線，向CPU發(fā)出信號，請求CPU中斷。

中斷請求信號可以是電平信號，也可以是脈沖信號。中斷請求信號應(yīng)該一直保持到CPU做出反應(yīng)時為止。5.3.1中斷請求

中斷請求是中斷源（285.3.2中斷響應(yīng)

中斷響應(yīng)是在滿足CPU的中斷響應(yīng)條件之后，CPU對中斷源中斷請求的回答。在這一階段，CPU要完成中斷服務(wù)以前的所有準備工作，包括保護斷點和把程序轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序的入口地址(通常稱為矢量地址)。1．CPU的中斷響應(yīng)條件(1)有中斷源發(fā)出中斷申請；(2)中斷總允許位EA＝1，即CPU允許所有中斷源申請中斷；(3)申請中斷的中斷源的中斷允許位為1，即此中斷源可以向CPU申請中斷。5.3.2中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)是在滿足CPU的中29

有下列任何一種情況存在，中斷響應(yīng)都會受到阻斷：(1)CPU正在執(zhí)行一個同級或高一級的中斷服務(wù)程序；(2)當前的機器周期不是正在執(zhí)行的指令的最后一個周期，即正在執(zhí)行的指令完成前，任何中斷請求都得不到響應(yīng)；(3)正在執(zhí)行的指令是返回(RETI)指令或者對專用寄存器IE、IP進行讀／寫的指令，此時，在執(zhí)行RETI或者讀寫IE或IP之后，不會馬上響應(yīng)中斷請求。若存在上述任何一種情況，則不會馬上響應(yīng)中斷，而把該中斷請求鎖存在各自的中斷標志位中，在下一個機器周期再按順序查詢。

由于存在中斷阻斷的情況而未被及時響應(yīng)，待上述封鎖中斷的條件被撤消之后，由于中斷標志還存在，仍會響應(yīng)。有下列任何一種情況存在，中斷響應(yīng)都會受到阻斷302．中斷響應(yīng)過程

MCS-51中斷入口地址和中斷輸入引腳是一一對應(yīng)的，從哪個中斷輸入引腳進入的中斷請求，它的中斷服務(wù)程序入口地址一定是某個固定值。如從INT0（P3.2）引腳進入的中斷請求，轉(zhuǎn)向的中斷入口地址是0003H單元。2．中斷響應(yīng)過程MCS-5315.3.3中斷處理

中斷處理(又稱中斷服務(wù))程序從入口地址開始執(zhí)行，直到返回指令“RETI”為止，這個過程稱為中斷處理。

一般包括保護現(xiàn)場和處理中斷源的請求及恢復(fù)現(xiàn)場三部分內(nèi)容。一般主程序和中斷服務(wù)程序都可能會用到累加器、PSW寄存器和一些其它寄存器。CPU在進入中斷服務(wù)程序后，用到上述寄存器時就會破壞它原來存在寄存器中的內(nèi)容，一旦中斷返回，將會造成主程序的混亂。5.3.3中斷處理中斷處理325.3.4中斷返回

中斷返回是指執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，程序返回到斷點(即原來程序執(zhí)行時被斷開的位置)，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。中斷返回由專門的中斷返回指令“RETI”實現(xiàn)，該指令的功能是把斷點地址取出，送回到程序計數(shù)器PC中去。特別要注意不能用子程序返回指令“RET”代替中斷返回指令“RETI”。5.3.4中斷返回中斷返回是指執(zhí)行完335.4中斷應(yīng)用程序舉例

中斷程序一般包含中斷控制程序（即中斷初始化程序）和中斷服務(wù)程序兩部分。5.4.1中斷初始化程序中斷初始化程序?qū)嵸|(zhì)上就是對TCON、SCON、IE和IP寄存器的管理和控制。只要這些寄存器的相應(yīng)位按照要求進行了狀態(tài)預(yù)置，CPU就會按照人們的意圖對中斷源進行管理和控制。中斷初始化程序一般不獨立編寫，而是包含在主程序中，根據(jù)需要進行編寫。中斷初始化程序需完成以下操作：

1．開中斷；

2．某一中斷源中斷請求的允許與禁止(屏蔽)；

3．確定各中斷源的優(yōu)先級別；

4．若是外部中斷請求，則要設(shè)定觸發(fā)方式是電平觸發(fā)還是邊沿觸發(fā)。5.4中斷應(yīng)用程序舉例中斷程序34例5-1假設(shè)規(guī)定外部中斷0為電平觸發(fā)方式，高優(yōu)先級，試寫出有關(guān)的初始化程序。

解：可用兩種方法完成。

①方法1，用位操作指令完成：SETBEA ；開中斷允許總控制位SETBEX0 ；外中斷0開中斷SETBPX0 ；外中斷0高優(yōu)先級CLRIT0 ；電平觸發(fā)②方法2，用其它指令也可完成同樣功能：MOVIE，#81H ；同時置位EA和EX0ORLIP，#01H ；置位PX0ANLTCON，#0FEH ；使IT0為0

這兩種方法都可以完成題目規(guī)定的要求。一般情況下，用方法1簡單些。因為，在編制中斷初始化程序時，只需知道控制位的名稱就行了，而不必記住它們在寄存器中的確切位置。例5-1假設(shè)規(guī)定外部中斷0為電平觸發(fā)方式，高優(yōu)先級，試寫出355.4.2中斷服務(wù)程序

中斷服務(wù)程序是一種為中斷源的特定情況要求服務(wù)的獨立程序段，以中斷返回指令RETI結(jié)束，中斷服務(wù)完后返回到原來被中斷的地方(即斷點)，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。

中斷服務(wù)程序的固定入口：

0003H單元——外部中斷INT0的中斷服務(wù)程序入口

000BH單元——內(nèi)部定時器／計數(shù)器T0的中斷服務(wù)程序入口

0013H單元——外部中斷INT1的中斷服務(wù)程序入口

001BH單元——內(nèi)部定時器／計數(shù)器T1的中斷服務(wù)程序入口

0023H單元——串行口的中斷服務(wù)程序入口

中斷服務(wù)程序和子程序一樣，在調(diào)用和返回時，也有一個保護斷點和現(xiàn)場的問題。

在中斷響應(yīng)過程中，斷點的保護主要由硬件電路自動實現(xiàn)。它將斷點壓人堆棧，再將中斷服務(wù)程序的入口地址送入程序計數(shù)器PC，使程序轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序，即為中斷源的請求服務(wù)。5.4.2中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)36

中斷時，現(xiàn)場保護由中斷服務(wù)程序來完成。因此在編寫中斷服務(wù)程序時必須考慮保護現(xiàn)場的問題。在MCS—51單片機中，現(xiàn)場一般包括累加器A、工作寄存器R0~R7以及程序狀態(tài)字PSW等。保護的方法與子程序相同。

在編寫中斷服務(wù)程序時還應(yīng)注意以下三點：

(1)各中斷源入口地址之間只相隔8個字節(jié)。中斷服務(wù)程序放在此處，一般容量是不夠的。常用的方法是在中斷入口地址單元處，存放—條無條件轉(zhuǎn)移指令，如“LJMPAddress”，使程序跳轉(zhuǎn)到用戶安排的中斷服務(wù)程序起始地址去。

(2)在執(zhí)行當前中斷程序時，為了禁止更高優(yōu)先級中斷源的中斷請求，可先用軟件關(guān)閉CPU中斷，或屏蔽更高級中斷源的中斷，在中斷返回前再開放被關(guān)閉或被屏蔽的中斷。

(3)在多級中斷情況下，應(yīng)在保護現(xiàn)場之前關(guān)掉中斷，在恢復(fù)現(xiàn)場之后打開中斷。如果在中斷處理時允許有更高級的中斷打斷它，則在保護現(xiàn)場之后開中斷，恢復(fù)現(xiàn)場之前關(guān)中斷。

375.4.3應(yīng)用舉例

在設(shè)計中斷服務(wù)程序時,是按中斷源的要求，根據(jù)中斷處理所要完成的任務(wù)來進行的。

保護現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場一般采用PUSH和POP指令來實現(xiàn)。PUSH和POP指令一般成對出現(xiàn)，以保證寄存器的內(nèi)容不會改變。要注意堆棧操作的“先進后出，后進先出”的原則。5.4.3應(yīng)用舉例

38例5-2設(shè)在主程序中用到了寄存器PSW、ACC、B、DPTR，而在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時需要用到這些寄存器。因此，在中斷服務(wù)程序里要保護PSW、ACC、B、DPTR的內(nèi)容，以免破壞主程序中相應(yīng)用到的寄存器PSW、ACC、B、DPTR內(nèi)容。

程序如下：

SERVICE： PUSH PSW；保護程序狀態(tài)字

PUSH ACC；保護累加器APUSH B； 保護寄存器BPUSH DPL；保護數(shù)據(jù)指針低字節(jié)PUSH DPH；保護數(shù)據(jù)指針高字節(jié)

┇ ；中斷處理POP

DPH；恢復(fù)現(xiàn)場，即恢復(fù)各寄存器內(nèi)容POP DPLPOP BPOP ACCPOP PSWRETI中斷在實時控制中應(yīng)用很多，在后面的章節(jié)中，會陸續(xù)講到。下面舉一例予以介紹。例5-2設(shè)在主程序中用到了寄存器PSW、ACC、B、DP39例5-3

圖5-5為多個故障顯示電路，當系統(tǒng)無故障時，4個故障源輸入端X1～X4全為低電平，顯示燈全滅；當某部分出現(xiàn)故障，其對應(yīng)的輸入由低電平變?yōu)楦唠娖?，從而引起MCS－51單片機中斷，中斷服務(wù)程序的任務(wù)是判定故障源，并用對應(yīng)的發(fā)光二極管LED1～LED4進行顯示。

圖5-5多個故障源進行顯示例5-3圖5-5為多個故障顯示電路，當系統(tǒng)無故障時，4個40編程如下：

ORG0000H ；程序開始

AJMPMAIN ；轉(zhuǎn)主程序

ORG0003H ；外部中斷INT0入口地址

AJMPSERVICE ；轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序MAIN： 0RLP1，#0FFH ；燈全滅，準備讀入

SETBIT0 ；選擇邊沿方式

SETBEX0 ；允許INT0中斷

SETBEA ；CPU開中斷

AJMP$ ；等待中斷SERVICE：JNBP1.3，N1 ；若X1無故障轉(zhuǎn)

CLRP1.4 ；若X1有故障，LED1亮N1： JNBP1.2,N2 ；若X2無故障轉(zhuǎn)

CLRP1.5 ；若X2有故障，LED2亮N2： JNBP1.1,N3 ；若X3無故障轉(zhuǎn)

CLRP1.6 ；若X3有故障，LED3亮N3： JNBP1.0,N4 ；若X4無故障轉(zhuǎn)

CLRP1.7 ；若X4有故障，LED4亮N4: RETI編程如下： ORG0000H 41

這個程序主要分為主程序和中斷服務(wù)程序兩部分。主程序主要完成初始化的工作，中斷服務(wù)程序主要檢測故障源是否發(fā)生，如果某故障源發(fā)生，則將相應(yīng)的指示燈點亮。在此主程序和中斷服務(wù)程序中，沒有存在使用寄存器之間的干涉問題。因此，在中斷服務(wù)程序中不用保護現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場。這個程序主要分為主程序和中斷服務(wù)程序兩42小結(jié)

本章就中斷的概念、中斷系統(tǒng)、中斷控制、中斷處理、中斷服務(wù)程序的編制和應(yīng)用，進行了比較詳細的闡述。引入中斷后，計算機的效率得到了很大的提高，在解決實時控制的問題時，變得非常的靈活和方便，應(yīng)用非常廣泛。主要內(nèi)容有：中斷、中斷源、中斷服務(wù)程序、保護現(xiàn)場、恢復(fù)現(xiàn)場等概念；中斷流程、中斷嵌套、中斷優(yōu)先級、中斷處理等過程的實現(xiàn)；MCS-51中斷入口地址；各中斷控制寄存器的每位含義：包括定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON、串行口控制寄存器SCON、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先控制器IP；中斷初始化和中斷服務(wù)程序的編制等。小43

思考題與習(xí)題五

1.什么叫中斷？中斷系統(tǒng)一般應(yīng)具備哪些功能？

2.中斷服務(wù)程序和子程序的主要區(qū)別是什么？

3．MCS-51中斷系統(tǒng)有幾個中斷源?中斷源的名稱是什么？

4．MCS-51中斷系統(tǒng)有幾級中斷優(yōu)先級?它是如何控制的？

5．MCS-51單片機響應(yīng)中斷后，中斷入口地址各是多少？

6.一個完整的中斷處理的基本過程包括哪些內(nèi)容？

7.中斷響應(yīng)后，是怎樣保護斷點和保護現(xiàn)場的?

8．試編寫一段對中斷系統(tǒng)進行初始化的程序，使之允許INT0、INT1、T0和串行口中斷，且使串行口中斷為高優(yōu)先級中斷。

44第5章中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用

●教學(xué)目標：

介紹中斷、中斷源、中斷系統(tǒng)的概念介紹MCS-51中斷系統(tǒng)及中斷控制介紹中斷處理的過程

介紹中斷應(yīng)用程序的編程

●學(xué)習(xí)要求：

熟悉中斷、中斷源、中斷服務(wù)程序、保護現(xiàn)場、恢復(fù)現(xiàn)場、中斷優(yōu)先級、中斷處理等概念；掌握MCS-51中斷入口地址和各中斷控制寄存器的每位含義及應(yīng)用：包括定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON、串行口控制寄存器SCON、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先控制器IP；掌握中斷初始化和中斷服務(wù)程序的編制。

第5章中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用●教學(xué)目標：455.1概述中斷技術(shù)是計算機中的重要技術(shù)之一。引入中斷技術(shù)作用：（1）實時處理，提高計算機處理故障的能力；（2）解決CPU和外設(shè)之間的速度匹配問題，提高CPU的效率。本章將介紹中斷的概念，并以MCS-51的中斷系統(tǒng)為例介紹中斷的處理過程及應(yīng)用。5.1概述中斷技術(shù)是計算機中的重要技術(shù)之一。465.1.1中斷的概念

中斷——是指中央處理器CPU正在執(zhí)行程序，處理某件事情的時候，外部發(fā)生了某一事件，請求CPU馬上處理，CPU暫時中斷當前的工作，轉(zhuǎn)入處理所發(fā)生的事件，處理完以后，再返回到原來被中斷的地方，繼續(xù)原來的工作。實現(xiàn)中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)。中斷服務(wù)程序——中斷之后所執(zhí)行的處理程序通常稱為中斷服務(wù)程序，原來運行的程序稱為主程序。

斷點——主程序被斷開的位置(地址)稱為斷點。

中斷源——引起中斷的原因，或能發(fā)出中斷申請的來源，稱為中斷源。

中斷請求——中斷源要求服務(wù)的請求稱為中斷請求或中斷申請。5.1.1中斷的概念中斷——是指中央處理器CPU47調(diào)用中斷服務(wù)程序與調(diào)用子程序的區(qū)別：

調(diào)用子程序指令在程序中是事先安排好的，而調(diào)用中斷服務(wù)程序事先卻無法確知，因為“中斷”的發(fā)生是由外設(shè)決定的，程序中無法事先安排調(diào)用指令，因而調(diào)用中斷服務(wù)程序的過程是由硬件自動完成的。調(diào)用中斷服務(wù)程序與調(diào)用子程序的區(qū)別：調(diào)485.1.2中斷源

中斷源——在中斷系統(tǒng)中，將引起中斷請求的設(shè)備或事件的來源，—般統(tǒng)稱為中斷源。常見中斷源：

1．輸入、輸出設(shè)備中斷源一般計算機的輸入、輸出設(shè)備，如鍵盤、磁盤驅(qū)動器、打印機等，可通過接口電路向CPU申請中斷。

2．故障源故障源是產(chǎn)生故障信息的來源。例如：CPU內(nèi)部故障源，如除法中除數(shù)為零時的情況；外部故障源，如電源掉電情況。在電源掉電時可以接入備用的電池供電，以保存存儲器中的信息。當電壓因掉電降到—定值時，就發(fā)出中斷申請，由計算機的中斷系統(tǒng)完成替換備用電源的控制。

3．實時中斷源在實時控制中，常常將被控參數(shù)、信息作為實時中斷源。例如，電壓、電流、溫度等超越上限或下限時，以及繼電器、開關(guān)閉合斷開時，都可以作為中斷源申請中斷。

4．定時／計數(shù)脈沖中斷源內(nèi)部定時／計數(shù)中斷是由單片機內(nèi)部的定時器／計數(shù)器溢出時自動產(chǎn)生的；外部定時/計數(shù)中斷是由外部定時脈沖通過CPU的中斷請求輸入線或定時器／計數(shù)器的輸入線引起的。5.1.2中斷源中斷源——在中斷系統(tǒng)中，將引起495.1.3中斷系統(tǒng)的一般功能中斷系統(tǒng)一般應(yīng)具有如下功能：

1.實現(xiàn)中斷及返回當某一個中斷源發(fā)出中斷申請時，若允許響應(yīng)這個中斷請求，CPU必須在現(xiàn)行的指令執(zhí)行完后，把斷點處的PC值(即下一條應(yīng)執(zhí)行的指令地址)壓入堆棧保存起來，稱為保護斷點，這是由硬件自動完成的。保護現(xiàn)場——響應(yīng)中斷請求后，將有關(guān)的寄存器內(nèi)容和狀態(tài)標志位壓入堆棧保存起來，這稱為保護現(xiàn)場。

恢復(fù)現(xiàn)場——執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，恢復(fù)原保留的寄存器的內(nèi)容和標志位的狀態(tài)，稱恢復(fù)現(xiàn)場，并執(zhí)行返回指令“RETI”，這個過程通過用戶編程來實現(xiàn)。5.1.3中斷系統(tǒng)的一般功能中斷系統(tǒng)一般應(yīng)具有如下50中斷及返回過程如圖5—1所示:

主程序低級中斷高級中斷中斷中斷返回返回圖5-2中斷嵌套流程圖執(zhí)行中斷服務(wù)程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序RETI圖5-1中斷流程圖中斷及返回過程如圖5—1所示:主程序512．實現(xiàn)優(yōu)先權(quán)排隊

優(yōu)先權(quán)——給各中斷源規(guī)定一個優(yōu)先級別，稱為優(yōu)先權(quán)。當兩個或者兩個以上的中斷源同時提出中斷請求時，計算機首先為優(yōu)先權(quán)最高的中斷源服務(wù)，服務(wù)結(jié)束后再響應(yīng)級別較低的中斷源。計算機按中斷源級別高低逐次響應(yīng)的過程稱優(yōu)先權(quán)排隊。這個過程可以通過硬件電路來實現(xiàn)，也可以通過程序查詢來實現(xiàn)。2．實現(xiàn)優(yōu)先權(quán)排隊

優(yōu)先權(quán)——給各中斷源規(guī)定一個優(yōu)523．實現(xiàn)中斷嵌套

當CPU響應(yīng)某一中斷的請求而進行中斷處理時，若有優(yōu)先權(quán)級別更高的中斷源發(fā)出中斷申請，CPU則中斷正在進行的中斷服務(wù)程序，并保留這個程序的斷點(類似于子程序嵌套)，響應(yīng)高級中斷，在高級中斷處理完以后，再繼續(xù)執(zhí)行被中斷的中斷服務(wù)程序。中斷嵌套示意圖如圖5—2所示。中斷申請的中斷源的優(yōu)先權(quán)級別與正在處理的中斷源同級或更低時，CPU暫時不響應(yīng)這個中斷申請，直至正在處理的中斷服務(wù)程序執(zhí)行完以后才去處理新的中斷申請。3．實現(xiàn)中斷嵌套當CPU53

4.實現(xiàn)中斷的撤除

在響應(yīng)中斷申請以后，返回主程序之前，中斷請求應(yīng)該撤除，否則，就等于中斷申請依然存在，這將影響對其它中斷申請的響應(yīng)。MCS-51中斷系統(tǒng)只能對一部分中斷申請，在響應(yīng)后自動撤除，使用中應(yīng)注意。

4.實現(xiàn)中斷的撤除

在響應(yīng)中斷申請以后，返545.2MCS-51中斷系統(tǒng)及中斷控制

MCS-51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖5—3所示，與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器有4個，分別為中斷源寄存器(即專用寄存器TCON和SCON的相關(guān)位)、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級控制寄存器IP。MCS-51單片機有5個中斷源，可提供兩個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)二級中斷嵌套。5.2MCS-51中斷系統(tǒng)及中斷控制

MCS-51的中斷55圖5-3MCS-51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖5-3MCS-51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖565.2..1MCS-51中斷源及中斷入口

MCS-51的中斷源可分為三類：外部中斷、定時中斷和串行口中斷。

1．外部中斷類外部中斷是由外部原因引起的，即外部中斷0(INT0)和外部中斷1(INT1)：

INT0——外部中斷0請求信號，由P3.2引腳輸入。由IT0(TCON．0)決定中斷請求信號是低電平有效還是下降沿有效。一旦輸入信號有效，即向CPU申請中斷，并且使IE0＝1。

INT1——外部中斷1請求信號，由P3.3引腳輸入。由IT1(TCON.2)決定中斷請求信號是低電平有效還是下降沿有效。一旦輸入信號有效，即向CPU申請中斷，并且使IE1＝1。5.2..1MCS-51中斷源及中斷入口572．定時中斷類

定時中斷是為滿足定時或計數(shù)溢出處理的需要而設(shè)置的，當定時器／計數(shù)器中的計數(shù)結(jié)構(gòu)發(fā)生計數(shù)溢出時，即表明定時時間到或計數(shù)值已滿，這時就以計數(shù)溢出信號作為中斷請求，去置位一個溢出標志位，這種中斷請求是在單片機芯片內(nèi)部發(fā)生的，無需在芯片上設(shè)置引入端，但在計數(shù)方式時，中斷源可以由單片機芯片外部引入。

TF0—一定時器T0溢出中斷請求。當定時器T0產(chǎn)生溢出時，其中斷請求標志TF0＝1，請求中斷處理。

TF1——定時器T1溢出中斷請求。當定時器T1產(chǎn)生溢出時，其中斷請求標志TF1＝1，請求中斷處理。2．定時中斷類

583．串行口中斷類

串行口中斷是為串行數(shù)據(jù)的傳送需要而設(shè)置的。

RI或TI——串行中斷請求。當接收或發(fā)送完一串行幀數(shù)據(jù)時，使內(nèi)部串行口中斷請求標志RI或TI＝1，并請求中斷。

各中斷源對應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址：

中斷源入口地址外部中斷00003H定時器T0中斷000BH外部中斷10013定時器T1中斷001BH串行口中斷0023H3．串行口中斷類串行口中斷是為串行數(shù)據(jù)的傳595.2..2MCS-51中斷請求

在中斷請求被響應(yīng)前，中斷請求標志分別由特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。

1．TCON中的中斷標志

TCON控制寄存器各位含義：

TCON8FH8DH8BH8AH89H88H

TFl——T1溢出中斷標志。

T1被啟動計數(shù)后，從初值開始加1計數(shù)，直至計滿溢出后，由硬件使TFl＝l，向CPU請求中斷，此標志一直保持到CPU響應(yīng)中斷后，才由硬件自動清“0”。也可用軟件查詢該標志，并由軟件清“0”。

TFlTF0IE1IT1IE0IT0(88H)5.2..2MCS-51中斷請求

在中斷請求60

TF0——T0溢出中斷標志。其操作功能類似于TF1。

IE1——INT1外部中斷1標志。IE1＝1表明外部中斷1向CPU申請中斷。

IT1——外部中斷1觸發(fā)方式控制位。

（1）ITl＝0，外部中斷1為電平觸發(fā)方式，低電平有效。

（2）ITl＝1，外部中斷1控制為邊沿（先高后低的負跳變）觸發(fā)方式。

IE0——INT0外部中斷0標志。其操作功能與IE1類同。

IT0——外部中斷0觸發(fā)方式控制位。其操作功能與IT1類同。

TF0——T0溢出中斷標志。其操作功能類似于TF1。612．SCON中的中斷標志

SCON是串行口控制寄存器，其低2位TI和RI鎖存串口的發(fā)送中斷和接收中斷標志。其格式和各位含義如下：

SCON99H98H

TI——串行發(fā)送中斷標志。CPU將一個字節(jié)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF后啟動發(fā)送，每發(fā)送完一個串行幀，硬件置位TI。TI標志由軟件清除。

RI——串行接收中斷標志。在串行口允許接收時，每接收完一個串行幀，硬件置位RI。RI標志由軟件清除。MCS－51系統(tǒng)復(fù)位后，TCON和SCON中各位均被清“0”。（98H）SMODTIRI2．SCON中的中斷標志

SC625.2.3中斷允許控制

中斷允許寄存器IE格式和各位含義如下：IEAFHACHABHAAHA9HA8HEA——CPU中斷總允許位。EA＝1，CPU開放中斷，每個中斷源是被允許還是被禁止，分別由各自的允許位確定；EA＝0，CPU屏蔽所有的中斷請求，稱關(guān)中斷。

ES——串行口中斷允許位。ES＝1，允許串行口中斷；ES＝0，禁止串行口中斷

ET1一—T1中斷允許位。ET1＝1，允許T1中斷；ET1＝0，禁止T1中斷。

EX1——外部中斷l(xiāng)允許位。EX1＝1，允許外部中斷1中斷；EXl＝0，禁止外部中斷1中斷。

ET0一—T0中斷允許位。ET0＝l，允許T0中斷；ET0＝0，禁止T0中斷。

EX0——外部中斷0允許位。EX0＝1，允許外部中斷0中斷；EX0＝0，禁止外部中斷0中斷。MCS－5l系統(tǒng)復(fù)位后，IE中各中斷允許位均被清“0”，即禁止所有中斷。EA

ESET1EX1ET0EX0（A8H）5.2.3中斷允許控制中斷允許寄存器IE格式和635.2.4中斷優(yōu)先級

中斷優(yōu)先級——系統(tǒng)設(shè)計人員給每個中斷源，事先安排一個中斷響應(yīng)的優(yōu)先順序。然后按照輕重緩急的次序響應(yīng)中斷。中斷源的這種優(yōu)先順序常被稱為中斷優(yōu)先權(quán)級別，或簡稱中斷優(yōu)先級。

專用寄存器IP統(tǒng)一管理中斷優(yōu)先級。它具有兩個中斷優(yōu)先級，由軟件設(shè)置每個中斷源為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷，并可實現(xiàn)兩級中斷嵌套。高優(yōu)先級中斷源可以中斷正在執(zhí)行的低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序，除非在執(zhí)行低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序時設(shè)置了CPU關(guān)中斷或禁止某些高優(yōu)先級中斷源的中斷。同級或低優(yōu)先級的中斷源不能中斷正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序。

5.2.4中斷優(yōu)先級

中斷優(yōu)先級——系統(tǒng)設(shè)計人64專用寄存器IP為中斷優(yōu)先級寄存器，其格式和各位含義如下：

IPBCHBBHBAHB9HB8HPS——串行口中斷優(yōu)先級控制位。PT1——T1中斷優(yōu)先級控制位。PX1——外部中斷l(xiāng)中斷優(yōu)先級控制位。

PT0——T0中斷優(yōu)先級控制位。PX0——外部中斷0中斷優(yōu)先級控制位。

以上對應(yīng)位為1，高優(yōu)先級；為0，低優(yōu)先級。當系統(tǒng)復(fù)位后，IP低5位全部清“0”，將所有中斷源設(shè)置為低優(yōu)先級中斷。

PSPT1PX1PX1PX0（B8H）專用寄存器IP為中斷優(yōu)先級寄存器，其格式和各位含義如下：

65自然優(yōu)先級由硬件形成，排列次序如下：

中斷源自然優(yōu)先級

外部中斷0最高級定時器T0中斷外部中斷1定時器T1中斷串行口中斷最低級當重新設(shè)置優(yōu)先級時，則順序查詢邏輯電路將會相應(yīng)改變排隊順序。例如，給中斷優(yōu)先級寄存器IP中設(shè)置的優(yōu)先級控制字為11H，則PS和PX0均為高優(yōu)先級中斷。當這兩個中斷源同時發(fā)出中斷申請時，CPU將先響應(yīng)自然優(yōu)先級高的PX0的中斷申請，而后響應(yīng)自然優(yōu)先級低的PS的中斷申請。自然優(yōu)先級由硬件形成，排列次序如下：中斷源665.2.5中斷響應(yīng)時間

不同的情況對中斷響應(yīng)的時間不同：（1）最短的響應(yīng)時間，需要5個機器周期。調(diào)用指令本身要用2個機器周期，從外部中斷請求有效到開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序的第一條指令，至少需要3個機器周期。（2）如果遇到中斷受阻的情況，中斷響應(yīng)時間會更長一些。不同中斷受阻情況，附加的等待時間為1~5個機器周期。（3）若系統(tǒng)中只有一個中斷源，則響應(yīng)時間為3～8個機器周期。（4）如果有兩個以上中斷源同時申請中斷，則響應(yīng)時間將更長。

—般情況下，可不考慮響應(yīng)時間，但在精確定時控制的場合需要考慮此問題。5.2.5中斷響應(yīng)時間

不同的情況對中斷響應(yīng)的時675.2.6中斷請求的撤除

CPU響應(yīng)某中斷請求后，在中斷返回前，應(yīng)該撤消該中斷請求，否則會引起另一次中斷。（1）定時器0或1溢出中斷，CPU在響應(yīng)中斷后，中斷請求自動撤除。（2）邊沿激活的外部中斷，CPU在響應(yīng)中斷后，硬件自動清除有關(guān)的中斷請求。（3）串行口中斷，CPU響應(yīng)中斷后，靠軟件來清除相應(yīng)的標志。電平激活的外部中斷撤除方法較復(fù)雜。5.2.6中斷請求的撤除

CPU響應(yīng)某中斷68圖5—4是撤除電平激活的中斷的可行的方案之一。

用P1.0接在觸發(fā)器的S端作為應(yīng)答線，當CPU響應(yīng)中斷后可使用如下兩條指令：

ANLPl，#0FEHORLP1，#01H執(zhí)行第一條指令使P1.0輸出為“0”，其持續(xù)時間為2個機器周期，足以使D觸發(fā)器置位，從而撤除中斷請求。執(zhí)行第二條指令使P1.0變?yōu)椤?”，否則D觸發(fā)器的S端始終有效，INT0端始終為“1”，無法再次申請中斷。圖5—4是撤除電平激活的中斷的可行的方案之一。69圖5-4撤除外部中斷請求的電路

圖5-4撤除外部中斷請求的電路705.3中斷處理過程

一個完整的中斷處理的基本過程應(yīng)該包括：中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷處理以及中斷返回。中斷處理流程圖如圖5-5所示。不同的計算機由于中斷系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)不完全相同，因而中斷響應(yīng)的方式有所不同。在此，僅以MCS—51單片機為例來介紹中斷處理的過程。中止現(xiàn)行程序，保護斷點轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序入口保護現(xiàn)場中斷服務(wù)恢復(fù)現(xiàn)場中斷返回（RETI）

圖5-5中斷處理流程圖中斷響應(yīng)

中斷返回中斷處理中斷請求

CPU響應(yīng)中斷中斷請求5.3中斷處理過程一個完整的中斷處715.3.1中斷請求

中斷請求是中斷源（或者通過接口電路）向CPU發(fā)出請求中斷的信號，要求CPU中斷原來執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去為它服務(wù)。一般單片機提供有多條中斷請求線，當中斷源有服務(wù)要求時，可通過中斷請求線，向CPU發(fā)出信號，請求CPU中斷。

中斷請求信號可以是電平信號，也可以是脈沖信號。中斷請求信號應(yīng)該一直保持到CPU做出反應(yīng)時為止。5.3.1中斷請求

中斷請求是中斷源（725.3.2中斷響應(yīng)

中斷響應(yīng)是在滿足CPU的中斷響應(yīng)條件之后，CPU對中斷源中斷請求的回答。在這一階段，CPU要完成中斷服務(wù)以前的所有準備工作，包括保護斷點和把程序轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序的入口地址(通常稱為矢量地址)。1．CPU的中斷響應(yīng)條件(1)有中斷源發(fā)出中斷申請；(2)中斷總允許位EA＝1，即CPU允許所有中斷源申請中斷；(3)申請中斷的中斷源的中斷允許位為1，即此中斷源可以向CPU申請中斷。5.3.2中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)是在滿足CPU的中73

有下列任何一種情況存在，中斷響應(yīng)都會受到阻斷：(1)CPU正在執(zhí)行一個同級或高一級的中斷服務(wù)程序；(2)當前的機器周期不是正在執(zhí)行的指令的最后一個周期，即正在執(zhí)行的指令完成前，任何中斷請求都得不到響應(yīng)；(3)正在執(zhí)行的指令是返回(RETI)指令或者對專用寄存器IE、IP進行讀／寫的指令，此時，在執(zhí)行RETI或者讀寫IE或IP之后，不會馬上響應(yīng)中斷請求。若存在上述任何一種情況，則不會馬上響應(yīng)中斷，而把該中斷請求鎖存在各自的中斷標志位中，在下一個機器周期再按順序查詢。

由于存在中斷阻斷的情況而未被及時響應(yīng)，待上述封鎖中斷的條件被撤消之后，由于中斷標志還存在，仍會響應(yīng)。有下列任何一種情況存在，中斷響應(yīng)都會受到阻斷742．中斷響應(yīng)過程

MCS-51中斷入口地址和中斷輸入引腳是一一對應(yīng)的，從哪個中斷輸入引腳進入的中斷請求，它的中斷服務(wù)程序入口地址一定是某個固定值。如從INT0（P3.2）引腳進入的中斷請求，轉(zhuǎn)向的中斷入口地址是0003H單元。2．中斷響應(yīng)過程MCS-5755.3.3中斷處理

中斷處理(又稱中斷服務(wù))程序從入口地址開始執(zhí)行，直到返回指令“RETI”為止，這個過程稱為中斷處理。

一般包括保護現(xiàn)場和處理中斷源的請求及恢復(fù)現(xiàn)場三部分內(nèi)容。一般主程序和中斷服務(wù)程序都可能會用到累加器、PSW寄存器和一些其它寄存器。CPU在進入中斷服務(wù)程序后，用到上述寄存器時就會破壞它原來存在寄存器中的內(nèi)容，一旦中斷返回，將會造成主程序的混亂。5.3.3中斷處理中斷處理765.3.4中斷返回

中斷返回是指執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，程序返回到斷點(即原來程序執(zhí)行時被斷開的位置)，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。中斷返回由專門的中斷返回指令“RETI”實現(xiàn)，該指令的功能是把斷點地址取出，送回到程序計數(shù)器PC中去。特別要注意不能用子程序返回指令“RET”代替中斷返回指令“RETI”。5.3.4中斷返回中斷返回是指執(zhí)行完775.4中斷應(yīng)用程序舉例

中斷程序一般包含中斷控制程序（即中斷初始化程序）和中斷服務(wù)程序兩部分。5.4.1中斷初始化程序中斷初始化程序?qū)嵸|(zhì)上就是對TCON、SCON、IE和IP寄存器的管理和控制。只要這些寄存器的相應(yīng)位按照要求進行了狀態(tài)預(yù)置，CPU就會按照人們的意圖對中斷源進行管理和控制。中斷初始化程序一般不獨立編寫，而是包含在主程序中，根據(jù)需要進行編寫。中斷初始化程序需完成以下操作：

1．開中斷；

2．某一中斷源中斷請求的允許與禁止(屏蔽)；

3．確定各中斷源的優(yōu)先級別；

4．若是外部中斷請求，則要設(shè)定觸發(fā)方式是電平觸發(fā)還是邊沿觸發(fā)。5.4中斷應(yīng)用程序舉例中斷程序78例5-1假設(shè)規(guī)定外部中斷0為電平觸發(fā)方式，高優(yōu)先級，試寫出有關(guān)的初始化程序。

解：可用兩種方法完成。

①方法1，用位操作指令完成：SETBEA ；開中斷允許總控制位SETBEX0 ；外中斷0開中斷SETBPX0 ；外中斷0高優(yōu)先級CLRIT0 ；電平觸發(fā)②方法2，用其它指令也可完成同樣功能：MOVIE，#81H ；同時置位EA和EX0ORLIP，#01H ；置位PX0ANLTCON，#0FEH ；使IT0為0

這兩種方法都可以完成題目規(guī)定的要求。一般情況下，用方法1簡單些。因為，在編制中斷初始化程序時，只需知道控制位的名稱就行了，而不必記住它們在寄存器中的確切位置。例5-1假設(shè)規(guī)定外部中斷0為電平觸發(fā)方式，高優(yōu)先級，試寫出795.4.2中斷服務(wù)程序

中斷服務(wù)程序是一種為中斷源的特定情況要求服務(wù)的獨立程序段，以中斷返回指令RETI結(jié)束，中斷服務(wù)完后返回到原來被中斷的地方(即斷點)，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。

中斷服務(wù)程序的固定入口：

0003H單元——外部中斷INT0的中斷服務(wù)程序入口

000BH單元——內(nèi)部定時器／計數(shù)器T0的中斷服務(wù)程序入口

0013H單元——外部中斷INT1的中斷服務(wù)程序入口

001BH單元——內(nèi)部定時器／計數(shù)器T1的中斷服務(wù)程序入口

0023H單元——串行口的中斷服務(wù)程序入口

中斷服務(wù)程序和子程序一樣，在調(diào)用和返回時，也有一個保護斷點和現(xiàn)場的問題。

在中斷響應(yīng)過程中，斷點的保護主要由硬件電路自動實現(xiàn)。它將斷點壓人堆棧，再將中斷服務(wù)程序的入口地址送入程序計數(shù)器PC，使程序轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序，即為中斷源的請求服務(wù)。5.4.2中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)80

中斷時，現(xiàn)場保護由中斷服務(wù)程序來完成。