中斷系統(tǒng)電子課件

中斷系統(tǒng)2024/9/2615.180C51的中斷系統(tǒng)

5.1.180C51的中斷系統(tǒng)結構一、中斷的概念

CPU在處理某一事件A時，發(fā)生了另一事件B請求CPU迅速去處理（中斷發(fā)生）；

CPU暫時中斷當前的工作，轉去處理事件B（中斷響應和中斷服務）；待CPU將事件B處理完畢后，再回到原來事件A被中斷的地方繼續(xù)處理事件A（中斷返回），這一過程稱為中斷。2024/9/262MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)結構執(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2024/9/263引起CPU中斷的根源，稱為中斷源。中斷源向CPU提出的中斷請求。CPU暫時中斷原來的事務A，轉去處理事件B。對事件B處理完畢后，再回到原來被中斷的地方（即斷點），稱為中斷返回。實現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機構）。2024/9/264

隨著計算機技術的應用，人們發(fā)現(xiàn)中斷技術不僅解決了快速主機與慢速I/O設備的數(shù)據(jù)傳送問題，而且還具有如下優(yōu)點：

分時操作。CPU可以分時為多個I/O設備服務，提高了計算機的利用率；實時響應。CPU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；可靠性高。CPU具有處理設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。2024/9/265二、80C51中斷系統(tǒng)的結構

80C51的中斷系統(tǒng)有5個中斷源（8052有6個）

，2個優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷嵌套

。2024/9/2665.1.280C51的中斷源

一、中斷源2024/9/267

1、（P3.2）?？捎蒊T0(TCON.0)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當CPU檢測到P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志IE0(TCON.1)置1，向CPU申請中斷。2024/9/268

2、(P3.3）?？捎蒊T1(TCON.2)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當CPU檢測到P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志IE1(TCON.3)置1,向CPU申請中斷。2024/9/269

3、TF0（TCON.5），片內(nèi)定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標志。當定時/計數(shù)器T0發(fā)生溢出時，置位TF0，并向CPU申請中斷。2024/9/2610

4、TF1（TCON.7），片內(nèi)定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標志。當定時/計數(shù)器T1發(fā)生溢出時，置位TF1，并向CPU申請中斷。2024/9/2611

5、RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口中斷請求標志。當串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時置位RI或當串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時置位TI，向CPU申請中斷。

2024/9/2612二、中斷請求標志1、TCON的中斷標志IT0（TCON.0），外部中斷0觸發(fā)方式控制位。當IT0=0時，為電平觸發(fā)方式。當IT0=1時，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。IE0（TCON.1），外部中斷0中斷請求標志位。IT1（TCON.2），外部中斷1觸發(fā)方式控制位。IE1（TCON.3），外部中斷1中斷請求標志位。TF0（TCON.5），定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標志位。TF1（TCON.7），定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標志位。

2024/9/26132、SCON的中斷標志RI（SCON.0），串行口接收中斷標志位。當允許串行口接收數(shù)據(jù)時，每接收完一個串行幀，由硬件置位RI。同樣，RI必須由軟件清除。TI（SCON.1），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，就啟動了發(fā)送過程。每發(fā)送完一個串行幀，由硬件置位TI。CPU響應中斷時，不能自動清除TI，TI必須由軟件清除。

2024/9/2614一、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蔽是由中斷允許寄存器IE控制的。5.1.380C51中斷的控制

EX0(IE.0)，外部中斷0允許位；ET0(IE.1)，定時/計數(shù)器T0中斷允許位；EX1(IE.2)，外部中斷0允許位；ET1(IE.3)，定時/計數(shù)器T1中斷允許位；ES（IE.4)，串行口中斷允許位；EA(IE.7)，CPU中斷允許（總允許）位。2024/9/2615二、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)二級中斷服務嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器IP中的相應位的狀態(tài)來規(guī)定的

。PX0（IP.0），外部中斷0優(yōu)先級設定位；PT0（IP.1），定時/計數(shù)器T0優(yōu)先級設定位；PX1（IP.2），外部中斷0優(yōu)先級設定位；PT1（IP.3），定時/計數(shù)器T1優(yōu)先級設定位；PS

（IP.4），串行口優(yōu)先級設定位；PT2(IP.5)，定時/計數(shù)器T2優(yōu)先級設定位。2024/9/2616PX0（IPH.0），外部中斷0優(yōu)先級設定位；PT0（IPH.1），定時/計數(shù)器T0優(yōu)先級設定位；PX1（IPH.2），外部中斷0優(yōu)先級設定位；PT1（IPH.3），定時/計數(shù)器T1優(yōu)先級設定位；PS

（IPH.4），串行口優(yōu)先級設定位；PT2(IPH.5)，定時/計數(shù)器T2優(yōu)先級設定位。而80C52單片機有四個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)四級中斷服務嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級寄存器IP和IPH中的相應位的狀態(tài)來規(guī)定的

。2024/9/2617

同一優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時，則有中斷優(yōu)先權排隊問題。同一優(yōu)先級的中斷優(yōu)先權排隊，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級形成，其排列如所示：2024/9/2618設置52單片機的4個中斷源,使他們的優(yōu)順序為T1,INT1,INT0,T0.

IPH=0X08; PT1=1;

IP=0X40; PX1=1;2024/9/261980C51單片機的中斷優(yōu)先級有三條原則：CPU同時接收到幾個中斷時，首先響應優(yōu)先級別最高的中斷請求。正在進行的中斷過程不能被新的同級或低優(yōu)先級的中斷請求所中斷。正在進行的低優(yōu)先級中斷服務，能被高優(yōu)先級中斷請求所中斷。為了實現(xiàn)上述后兩條原則，中斷系統(tǒng)內(nèi)部設有兩個用戶不能尋址的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器。其中一個置1，表示正在響應高優(yōu)先級的中斷，它將阻斷后來所有的中斷請求；另一個置1，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。2024/9/26205.280C51單片機中斷處理過程

一、中斷響應條件中斷源有中斷請求；此中斷源的中斷允許位為1；

CPU開中斷（即EA=1）。p115同時滿足時，CPU才有可能響應中斷。5.2.1中斷響應條件和時間

2024/9/2621中斷服務的進入：

CPU執(zhí)行程序過程中，在每個機器周期的S5P2期間，中斷系統(tǒng)對各個中斷源進行采樣。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。如果某個中斷標志在上一個機器周期的S5P2時被置成了1，那么它將于現(xiàn)在的查詢周期中及時被發(fā)現(xiàn)。接著CPU便執(zhí)行一條由中斷系統(tǒng)提供的硬件LCALL指令，轉向被稱作中斷向量的特定地址單元，進入相應的中斷服務程序。

2024/9/2622遇以下任一條件，硬件將受阻，不產(chǎn)生LCALL指令：CPU正在處理同級或高優(yōu)先級中斷；當前查詢的機器周期不是所執(zhí)行指令的最后一個機器周期。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；正在執(zhí)行的指令為RET、RETI或任何訪問IE或IP寄存器的指令。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。

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。2024/9/2623二、中斷響應時間5.2.1響應時間--從查詢中斷請求標志位到轉向中斷服務入口地址所需的機器周期數(shù)。（1）最快響應時間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程序需要三個機器周期：

1個周期（查詢）＋2個周期（長調(diào)用LCALL）（2）最長時間若當前指令是RET、RETI和IP、IE指令，緊接著下一條是乘除指令發(fā)生，則最長為8個周期：2個周期執(zhí)行當前指令（其中含有1個周期查詢）＋4個周期乘除指令＋2個周期長調(diào)用＝8個周期。2024/9/2624將相應的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置1（以阻斷后來的同級或低級的中斷請求）。執(zhí)行一條硬件LCALL指令，即把程序計數(shù)器PC的內(nèi)容壓入堆棧保存，再將相應的中斷服務程序的入口地址送入PC。(P116)執(zhí)行中斷服務程序。5.2.2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)部自動完成的，而中斷服務程序則要由用戶編寫程序來完成。

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5.2.3中斷返回RETI指令的具體功能是：將中斷響應時壓入堆棧保存的斷點地址從棧頂彈出送回PC，CPU從原來中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行程序；

將相應中斷優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清0，通知中斷系統(tǒng)，中斷服務程序已執(zhí)行完畢。

注意，不能用RET指令代替RETI指令。在中斷服務程序中PUSH指令與POP指令必須成對使用，否則不能正確返回斷點。2024/9/2626若外部中斷定義為電平觸發(fā)方式，中斷標志位的狀態(tài)隨CPU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CPU對外部中斷請求的響應速度。但外部中斷源若有請求，必須把有效的低電平保持到請求獲得響應時為止，不然就會漏掉；而在中斷服務程序結束之前，中斷源又必須撤消其有效的低電平，否則中斷返回之后將再次產(chǎn)生中斷。

電平觸發(fā)方式適合于外部中斷輸入以低電平輸入且中斷服務程序能清除外部中斷請求源的情況。例如，并行接口芯片8255的中斷請求線在接受讀或寫操作后即被復位，因此，以其去請求電平觸發(fā)方式的中斷比較方便。2024/9/2627

若外部中斷定義為邊沿觸發(fā)方式，在相繼連續(xù)的兩次采樣中，一個周期采樣到外部中斷輸入為