《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課件第5章-中斷模塊結(jié)構(gòu)

第5章中斷模塊主要內(nèi)容：1.中斷模塊相關(guān)寄存器；2.中斷執(zhí)行流程；3.中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)。

在CPU和外設(shè)交換信息時(shí)，存在著快速CPU和慢速外設(shè)間的矛盾，機(jī)器內(nèi)部有時(shí)也可能出現(xiàn)突發(fā)事件，為此，計(jì)算機(jī)中通常采用中斷技術(shù)。1.中斷：CPU和外設(shè)并行工作，當(dāng)外設(shè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(或有某種突發(fā)事件發(fā)生)時(shí)向CPU提出請(qǐng)求，CPU暫停正在執(zhí)行的程序轉(zhuǎn)而為該外設(shè)服務(wù)(或處理緊急事件)，處理完畢再回到原斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行原程序。2.中斷源：引起中斷的原因或中斷申請(qǐng)的來(lái)源，稱為中斷源。

可以是I/O設(shè)備、故障、時(shí)鐘、調(diào)試中人為設(shè)置。中斷相關(guān)概念：3.中斷優(yōu)先級(jí)：當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí)向CPU申請(qǐng)中斷時(shí)，CPU優(yōu)先響應(yīng)最需緊急處理的中斷請(qǐng)求，處理完畢再響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別較低的，這種預(yù)先安排的響應(yīng)次序，為中斷優(yōu)先級(jí)。4.中斷的嵌套：在中斷系統(tǒng)中，高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求能中斷正在進(jìn)行的較低級(jí)的中斷源處理。5.中斷系統(tǒng)：能實(shí)現(xiàn)中斷功能并能對(duì)中斷進(jìn)行管理的硬件和軟件，稱為中斷系統(tǒng)。一.中斷控制寄存器TCON----定時(shí)控制寄存器，

IE----中斷允許控制寄存器，IP----中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器.1、TCON88HD7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0定時(shí)器使用位外部中斷使用說(shuō)明：1.IT0和IT1為外中斷INT0

和INT1中斷觸發(fā)方式選擇，若選下降沿觸發(fā)則相應(yīng)位置1；若選低電平觸發(fā)，IT相應(yīng)位置0。2.某中斷源有中斷請(qǐng)求，該中斷標(biāo)志置1，無(wú)中斷請(qǐng)求，該中斷標(biāo)志置03.TR0

和TR1

為定時(shí)器T0和T1工作啟動(dòng)和停止控制。2、

IE中斷允許寄存器A8H

D7D6D5D4D3D2D1D0EAESET1EX1ET0EX00禁止，1允許ET0：定時(shí)器T0中斷允許位,ET0=1，允許T1計(jì)數(shù)溢出中斷；

ET0=0，禁止T0中斷。EX1：外部中斷INT1允許位，

EX1=1，允許INT1中斷；

EX1=0，禁止INT1中斷。EX0：外部中斷INT0允許位，

EX0=1，允許INT0中斷；

EX0=0，禁止INT0中斷。3、IP中斷優(yōu)先級(jí)寄存器B8H

D7D6D5D4D3D2D1D0PT2PSPT1PX1PT0PX00低級(jí)別，1高級(jí)別T0T1串行口

當(dāng)某幾個(gè)中斷源在IP寄存器相應(yīng)位同為1或同為零時(shí)，由內(nèi)部查詢確定優(yōu)先級(jí)，查詢的順序是：CPU優(yōu)先響應(yīng)先查詢的中斷請(qǐng)求T2INT0INT1五個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)別由IP寄存器管理，相應(yīng)位置1，則該中斷源優(yōu)先級(jí)別高，置0的優(yōu)先級(jí)別低。中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)IE0EX0TF0IE1TF1TIESET1EX1ET0RIIP硬件查詢高級(jí)中斷請(qǐng)求低級(jí)中斷請(qǐng)求中斷源INT0INT1中斷入口地址中斷源10IEPX0PSPT1PX1PT0111111111100000EA1≥1SCON11T0T1RXTXIT0IT100TCON中斷入口地址自然優(yōu)先級(jí)自然優(yōu)先級(jí)源允許總允許優(yōu)先級(jí)二、中斷執(zhí)行流程N(yùn)NYYYN執(zhí)行指令中斷標(biāo)志1?(中斷請(qǐng)求?)指令最后一個(gè)T周期?EA=1?允許位=1?CPU判別優(yōu)先權(quán),響應(yīng)優(yōu)先權(quán)高的中斷斷點(diǎn)的PC進(jìn)棧,中斷服務(wù)入口地址送PC撤除中斷標(biāo)志RETI中斷返回,斷點(diǎn)出棧送PC中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)中斷服務(wù)中斷返回中斷服務(wù)中斷服務(wù)程序按規(guī)定的中斷矢量地址存入，由于五個(gè)中斷矢量地址0003H、000BH、0013H、001BH、0023H之間相距很近，往往裝不下一個(gè)中斷服務(wù)程序，通常將中斷服務(wù)程序安排在程序存貯器的其他地址空間，而在矢量地址的單元中安排一條轉(zhuǎn)移指令。

三、應(yīng)用實(shí)例：中斷程序的設(shè)計(jì)

例1.在下圖中P1.4～P1.7接有四個(gè)發(fā)光二極管，P1.0～P1.3接四個(gè)開(kāi)關(guān)，消抖電路產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)，當(dāng)消抖電路的開(kāi)關(guān)來(lái)回拔動(dòng)一次產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)，通過(guò)INT0向CPU申請(qǐng)中斷。

要求：初時(shí)發(fā)光二極管全滅，每中斷一次，P1.0～P1.3所接的開(kāi)關(guān)狀態(tài)反映到發(fā)光二極管上，且要求開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管亮

程序：ORG0000HAJMPMAINORG0003H；INT0中斷入口

AJMPSER1；轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序

ORG0030H；主程序

MAIN:MOVP1，#0FH；高4位燈滅，低四位輸入寫1SETBIT0；邊沿觸發(fā)中斷

SETBEX0；允許外中斷0中斷

SETBEA；開(kāi)中斷開(kāi)關(guān)

SJMP$；等待中斷ORG0050H

SER1：MOVP1，#0FH；P1先寫入“1”且燈滅

MOVA，P1；輸入開(kāi)關(guān)狀態(tài)換到高4位

SWAPA；低4位開(kāi)關(guān)狀態(tài)電平

MOVP1，A；輸出到P1高4位

RETIEND中斷服務(wù)例2.AT89S51的P1口接一個(gè)共陰極的數(shù)碼管，利用消抖開(kāi)關(guān)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)，每來(lái)回拔動(dòng)一次開(kāi)關(guān)，產(chǎn)生一次中斷，用數(shù)碼管顯示中斷的次數(shù)(最多15次，十六進(jìn)制數(shù)顯示)?！罰1.189S51P1.0P1.2P1.4P1.3P1.5P1.6&&1K2INT1驅(qū)動(dòng)器+5VagEAORG0000HAJMPMAINORG0013H；INT1中斷入口

AJMPINT1；轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序

ORG0030H；主程序MAIN：SETBIT1；邊沿觸發(fā)中斷

SETBEX1；允許INT1中斷

SETBEA；開(kāi)中斷開(kāi)關(guān)

MOVR0，#0；計(jì)數(shù)初值為0MOVA，#3FH；“0”的字形碼送AAL1：MOVP1，A；顯示數(shù)碼AL2：CJNER0，#0FH，AL1；沒(méi)滿15次循環(huán)顯示

MOVR7，#0FFH；滿15次，顯‘F’

DJNZR7，＄

MOVP1，#0；關(guān)顯示

CLREA；關(guān)中斷

SJMP＄；結(jié)束INT1：INCR0；中斷次數(shù)加1MOVA，R0MOVDPTR，＃TAB；DPTR指向字形碼表首址

MOVCA，@A+DPTR；查表

POPDPHPOPDPL；彈出斷點(diǎn)

MOVDPTR，#AL1PUSHDPLPUSHDPH；修改中斷返回點(diǎn)，AL1壓入堆棧

RETI；AL1地址→PC，返主程序AL處

TAB：DB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DHDB7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CHDB39H，5EH，79H，71H；字形碼表

END

上面程序每中斷一次，執(zhí)行一次中斷服務(wù)程序INT1。在中斷服務(wù)程序中，累計(jì)中斷次數(shù)并查字形表，返回到主程序AL1地址執(zhí)行顯示。

將上面程序重排在同一頁(yè):ORG0000HAJMPMAINORG0013HAJMPINT1ORG0030HMAIN：SETBIT1SETBEX1SETBEAMOVR0，#0MOVA,#3FHAL1：MOVP1，AAL2：CJNER0，#0FH，AL1MOVR7，#0FFHDJNZR7，＄

MOVP1，#0CLREASJMP＄

INT1：INCR0MOVA，R0MOVDPTR，＃TABMOVCA，@A+DPTRPOPDPHPOPDPLMOVDPTR，#AL1PUSHDPLPUSHDPHRETI；AL1地址→PCTAB:DB3FH，06H，5BH，…

END

以上中斷在AL1或AL2兩指令處發(fā)生，究竟是哪一指令處中斷是隨機(jī)的，為保證返回到AL1顯示‘F’

，這里采用修改中斷返回點(diǎn)的辦法，即先從棧中彈出中斷響應(yīng)時(shí)壓入的斷點(diǎn)彈到DPTR中，修改DPTR為用戶需要的返回點(diǎn)，并將其壓入堆棧，再通過(guò)執(zhí)行RETI指令彈出棧中內(nèi)容到PC、彈出的即為修改后的地址，從而返回到主程序中所希望的地址執(zhí)行。

上例中中斷次數(shù)在主程序判斷，目的是了解修改中斷返回點(diǎn)的方法，如果改在中斷服務(wù)程序中判斷，編程簡(jiǎn)潔些，下面僅介紹和上例中的不同部分的程序。

…

MOVR0，#0；計(jì)數(shù)初值為0MOVP1，#3FH；顯示‘0’

MOVDPTR，#TAB；指向字形碼表AGA：SJMP＄；等待中斷INT1：INCR0；中斷次數(shù)加1MOVA，R0MOVCA，@A+DPTR；查字形碼表

MOVP1，A；顯示

CJNER0，#0FH，RE；15次中斷未到轉(zhuǎn)RECLREA；15次到關(guān)中斷

RE：RETI；返回主程序的AGA處

TAB：DB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH,07HDB7FH，6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H，71HC51使用戶能編寫高效的中斷服務(wù)程序，編譯器在規(guī)定的中斷源的矢量地址中放入無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，使CPU響應(yīng)中斷后自動(dòng)地從矢量地址跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的實(shí)際地址，而無(wú)需用戶去安排。中斷服務(wù)程序定義為函數(shù)，函數(shù)的完整定義如下。

其中interruptn表示將函數(shù)聲明為中斷服務(wù)函數(shù)，n為中斷源編號(hào)，可以是0～31間的整數(shù)，編譯器從8n+3處產(chǎn)生中斷向量地址。不允許是帶運(yùn)算符的表達(dá)式，n通常取以下值：返回值函數(shù)名(［參數(shù)］)interruptn［usingm］C51中斷程序的設(shè)計(jì)

0外部中斷0；

1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷

2外部中斷1；

3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷

4串行口發(fā)送與接收中斷

Usingm定義函數(shù)使用的工作寄存器組，m的取值范圍為0～3，可缺省，它對(duì)目標(biāo)代碼的影響是：函數(shù)入口處將當(dāng)前寄存器保存，使用m指定的寄存器組，函數(shù)退出時(shí)原寄存器組恢復(fù)。選不同的工作寄存器組，可方便實(shí)現(xiàn)寄存器組的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)。

再入:屬性關(guān)鍵字reentrant將函數(shù)定義為再入的，在C51中，普通函數(shù)(非再入的)不能遞歸調(diào)用，只有再入函數(shù)才可被遞歸調(diào)用。中斷服務(wù)函數(shù)不允許用于外部函數(shù)，它對(duì)目標(biāo)代碼影響如下：①當(dāng)調(diào)用函數(shù)時(shí)，SFR中的ACC、B、DPH、DPL和PSW(當(dāng)需要時(shí)入棧)。②如果不使用寄存器組切換，中斷函數(shù)所需的所有工作寄存器Rn都入棧。③函數(shù)退出前，所有工作寄存器出棧。④函數(shù)由“RETI”指令終止。

例1：C語(yǔ)言編程#include<reg51.h>int0()interrupt0/*INT0中斷函數(shù)*/｛P1=0x0f;/*輸入端先置1，燈滅*/P1<<=4;/*讀入開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并左移四位，｝使開(kāi)關(guān)反映在發(fā)光二極管上*/main()｛

EA=1;/*開(kāi)中斷總開(kāi)關(guān)*/EX0=1;/*允許INT0中斷*/IT0=1;/*下降沿產(chǎn)生中斷*/while(1);/*等待中斷*/

｝

主函數(shù)執(zhí)行while(1)；語(yǔ)句進(jìn)入死循環(huán)等待中斷，當(dāng)撥動(dòng)INT0的開(kāi)關(guān)后，進(jìn)入中斷函數(shù)，讀入P1.0～P1.3的開(kāi)關(guān)狀態(tài)并將狀態(tài)數(shù)據(jù)右移四位到P1.4～P1.7的位置上輸出控制LED亮，執(zhí)行完中斷，返回到等待中斷的while(1)語(yǔ)句，等待下一次的中斷。

法1：在主程序中控制中斷次數(shù)

#include<reg51.h>chari;codechartab［16］=｛0x3f,0x06,0x5b,0x4F,0x66，0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71｝;int1()interrupt2｛i++；/*計(jì)中斷次數(shù)*/P1=tab［i］;/*查表，次數(shù)送顯示*/

｝

例2:用C語(yǔ)言編程，可有兩種編程方法。

main()

｛

EA=1;EX1=1;IT1=1;ap5:P1=0x3f;/*顯示“0”*/for(i=0;i＜16;);/*當(dāng)I<16等待中斷*/gotoap5;/*當(dāng)i=16重復(fù)下一輪16次中*/

｝

法二：在中斷服務(wù)程序中控制中斷次數(shù)#include<reg51·h>chari;codechartab［16］=｛0x3f,0x06,0x5b,0x4F0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71｝;int()interrupt2｛

i++if(i＜16)P1=tab［i］；

else｛i=0;P1=0x3f;｝｝

main()｛

EA=1;EX1=1;IT1=1;P1=0x3f；

while(1);/*等待中斷*/

｝四、

外部設(shè)備中斷的接入

在前面的示例中，中斷信號(hào)是按鍵動(dòng)作模擬產(chǎn)生的，如果是某事件或某設(shè)備產(chǎn)生，將該事件或該設(shè)備轉(zhuǎn)變成低電平或脈沖下降沿引入INT中斷請(qǐng)求端即可，圖5-5和圖5-6是采用中斷方式輸入、輸出的接口，圖中省去了應(yīng)答信號(hào)。如果外設(shè)需要應(yīng)答信號(hào)，可由并行口設(shè)定。8XX51

輸