單片機原理及應用第6章中斷及其應用

單片機原理及應用第6章中斷及其應用本章介紹中斷的概念、原理和應用。學會中斷，在嵌入式開發(fā)中可以編寫出更加高效、靈活的程序。中斷的概念1定義中斷是一種讓CPU暫停當前工作，轉(zhuǎn)而去處理一個優(yōu)先級更高的事件的機制。2優(yōu)勢可以讓CPU在等待外設響應時執(zhí)行其他任務，提高CPU利用率。硬件中斷由外部設備引起，例如按鍵。軟件中斷由程序內(nèi)部的語句產(chǎn)生，例如循環(huán)中的延時。中斷的原理中斷的觸發(fā)過程分為3個階段：1中斷請求外設產(chǎn)生中斷請求，將中斷請求信號發(fā)送至CPU。2中斷響應CPU響應中斷請求，自動保存當前執(zhí)行的指令以便中斷結(jié)束后恢復執(zhí)行位置。CPU根據(jù)中斷向量表找到對應的中斷服務程序。3中斷處理執(zhí)行中斷服務程序，完成對中斷事件的處理。處理完成后，CPU恢復之前的執(zhí)行狀態(tài)繼續(xù)運行。中斷向量表概念中斷向量表是儲存中斷服務程序入口地址的表格。作用當CPU接收到一個中斷請求時，會取得中斷類型號并在中斷向量表中查找對應的中斷服務程序。修改中斷向量表可以在啟動時初始化，或在程序運行時動態(tài)修改。中斷嵌套與優(yōu)先級中斷嵌套：當一個中斷服務程序正在執(zhí)行時，另一個中斷請求到達，CPU會先保存當前中斷程序現(xiàn)場，然后執(zhí)行新的中斷服務程序。在新的中斷服務程序處理結(jié)束后，CPU會回到原先的中斷程序執(zhí)行。中斷優(yōu)先級：中斷優(yōu)先級越高，中斷服務程序的響應時間越短。CPU可以通過中斷優(yōu)先級寄存器確定中斷的優(yōu)先級。中斷應用定時器中斷：應用于定時器、計數(shù)器等模塊，在一定時間間隔觸發(fā)中斷，并進行相應的操作。外部中斷：應用于按鍵、傳感器等外部設備，引發(fā)中斷事件進行響應。串口中斷：應用于串口通信，當接收到一定量的數(shù)據(jù)后就會產(chǎn)生中斷請求，進行處理并返回數(shù)據(jù)。ADC中斷：應用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換完成后觸發(fā)中斷請求，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。中斷服務程序的編寫匯編語言匯編程序通常直接讀取中斷向量表中的地址，不需要特別的鏈接工作。C語言C語言中，中斷服務程序需要聲明為中斷服務函數(shù)，并使用特殊的鏈接腳本。中斷服務程序的寫法：中斷服務程序必須盡可能簡短，禁止使用過多的分支指令和函數(shù)調(diào)用。在結(jié)束前要恢復現(xiàn)場并使用reti指令返回。可以使用延時等方法避免不必要的中斷請求。中斷的屏蔽與處理異常情況1中斷屏蔽可以通過設置中斷控制寄存器來屏蔽特定中斷，以防止它們干擾程序的正常執(zhí)行。2異常情況處理異常情況包括可屏蔽中斷，在中斷服務程序執(zhí)行中被中斷，以及無法識別的中斷類型等。程序需要在設計時處理這些異常情況。中斷性能的評估與提升中斷性能測試指標：中斷響應時間、中斷處理時間、CPU負載率、系統(tǒng)穩(wěn)定性等。提升中斷性能的方法：優(yōu)化中斷服務程序、提高中斷優(yōu)先級、減少中斷信號等。硬件優(yōu)化優(yōu)化硬件設計可以提