51單片機(jī)學(xué)習(xí)-第六課--Interrupt.ppt

1、2020/8/9,1,中斷系統(tǒng),2020/8/9,2,5.1 80C51的中斷系統(tǒng),5.1.1 80C51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu),一、中斷的概念 CPU在處理某一事件A時(shí)，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(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)）； 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 。,2020/8/9,3,MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu),執(zhí)行主程序,主程序,繼續(xù)執(zhí)行主程序,斷點(diǎn),中斷請求,中斷響應(yīng),執(zhí)行中斷處理程序,中斷返回,2020/8/9,4,引起CPU中斷的根源，稱為中斷源。中斷源向C

2、PU提出的中斷請求。CPU暫時(shí)中斷原來的事務(wù)A，轉(zhuǎn)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(diǎn)），稱為中斷返回。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機(jī)構(gòu)）。,2020/8/9,5,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)中斷技術(shù)不僅解決了快速主機(jī)與慢速I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送問題，而且還具有如下優(yōu)點(diǎn)：,分時(shí)操作。CPU可以分時(shí)為多個I/O設(shè)備服務(wù)，提高了計(jì)算機(jī)的利用率；,實(shí)時(shí)響應(yīng)。CPU能夠及時(shí)處理應(yīng)用系統(tǒng)的隨機(jī)事件，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性大大增強(qiáng)；,可靠性高。CPU具有處理設(shè)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。,2020/8/9,6,二、80C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 80C51的

3、中斷系統(tǒng)有5個中斷源（8052有 6個） ，2個優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)二級中斷嵌套 。,2020/8/9,7,5.1.2 80C51的中斷源 一、中斷源,2020/8/9,8,1、 （P3.2）?？捎蒊T0(TCON.0)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPU檢測到P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時(shí)，中斷標(biāo)志IE0(TCON.1)置1，向CPU申請中斷。,2020/8/9,9,2、(P3.3）?？捎蒊T1(TCON.2)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPU檢測到P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時(shí)，中斷標(biāo)志IE1(TCON.3)置1,向CPU申請中斷。,2020/8/9,10,3、TF0（TC

4、ON.5），片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0發(fā)生溢出時(shí)，置位TF0，并向CPU申請中斷。,2020/8/9,11,4、TF1（TCON.7），片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1發(fā)生溢出時(shí)，置位TF1，并向CPU申請中斷。,2020/8/9,12,5、RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口中斷請求標(biāo)志。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位RI或當(dāng)串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位TI，向CPU申請中斷。,2020/8/9,13,二、中斷請求標(biāo)志 1、TCON的中斷標(biāo)志,IT0（TCON.0），外部中斷0觸發(fā)方式控制位。 當(dāng)IT0=0時(shí)，為電平觸發(fā)

5、方式。 當(dāng)IT0=1時(shí)，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(biāo)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(biāo)志位。 TF0（TCON.5），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志位。 TF1（TCON.7），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志位。,2020/8/9,14,2、SCON的中斷標(biāo)志,RI（SCON.0），串行口接收中斷標(biāo)志位。當(dāng)允許串行口接收數(shù)據(jù)時(shí)，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(biāo)志位。當(dāng)CPU將一個發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖

6、器時(shí)，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(yīng)中斷時(shí)，不能自動清除TI，TI必須由軟件清除。,2020/8/9,15,一、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。,5.1.3 80C51中斷的控制,EX0(IE.0)，外部中斷0允許位； ET0(IE.1)，定時(shí)/計(jì)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(shí)/計(jì)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。,2020/8/9,16,二、中斷優(yōu)先級控制 80C51

7、單片機(jī)有兩個中斷優(yōu)先級，即可實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(wù)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(yīng)位的狀態(tài)來規(guī)定的 。,PX0（IP.0），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位； PT0（IP.1），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0優(yōu)先級設(shè)定位； PX1（IP.2），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位； PT1（IP.3），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1優(yōu)先級設(shè)定位； PS （IP.4），串行口優(yōu)先級設(shè)定位； PT2 (IP.5) ，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2優(yōu)先級設(shè)定位。,2020/8/9,17,PX0（IPH.0），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位； PT0（IPH.1），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0優(yōu)先級設(shè)定位； PX1（IPH.2），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位； PT

8、1（IPH.3），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1優(yōu)先級設(shè)定位； PS （IPH.4），串行口優(yōu)先級設(shè)定位； PT2 (IPH.5) ，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2優(yōu)先級設(shè)定位。,而80C52單片機(jī)有四個中斷優(yōu)先級，即可實(shí)現(xiàn)四級中斷服務(wù)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(yīng)位的狀態(tài)來規(guī)定的 。,2020/8/9,18,同一優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時(shí)，則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)問題。同一優(yōu)先級的中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)，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：,2020/8/9,19,設(shè)置52單片機(jī)的4個中斷源,使他們的優(yōu)順序?yàn)門1,INT1,INT0,T0.,IPH = 0X08;PT1 = 1;,

9、IP = 0X40;PX1 = 1;,2020/8/9,20,80C51單片機(jī)的中斷優(yōu)先級有三條原則：,CPU同時(shí)接收到幾個中斷時(shí)，首先響應(yīng)優(yōu)先級別最高的中斷請求。 正在進(jìn)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(jìn)行的低優(yōu)先級中斷服務(wù)，能被高優(yōu)先級中斷請求所中斷。,為了實(shí)現(xiàn)上述后兩條原則，中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)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(yīng)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(yīng)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。,2020/8/9,21,5.2 80C51單片機(jī)中斷處理過程,一、中斷響應(yīng)條件 中斷源有中斷

10、請求； 此中斷源的中斷允許位為1； CPU開中斷（即EA=1）。 p115 同時(shí)滿足時(shí)，CPU才有可能響應(yīng)中斷。,5.2.1 中斷響應(yīng)條件和時(shí)間,2020/8/9,22,中斷服務(wù)的進(jìn)入： CPU執(zhí)行程序過程中，在每個機(jī)器周期的S5P2期間，中斷系統(tǒng)對各個中斷源進(jìn)行采樣。這些采樣值在下一個機(jī)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(biāo)志在上一個機(jī)器周期的S5P2時(shí)被置成了1，那么它將于現(xiàn)在的查詢周期中及時(shí)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(zhuǎn)向被稱作中斷向量的特定地址單元，進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。,2020/8/9,23,遇以下任一條件，硬件將受阻，不產(chǎn)生L

11、CALL指令： CPU正在處理同級或高優(yōu)先級中斷； 當(dāng)前查詢的機(jī)器周期不是所執(zhí)行指令的最后一個機(jī)器周期。即在完成所執(zhí)行指令前，不會響應(yīng)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(shí)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(yīng)，當(dāng)條件消失時(shí)該中斷標(biāo)志卻已不再有效，那么該中斷將不被響應(yīng)。就是說，中斷標(biāo)志曾經(jīng)有效，但未獲響應(yīng)，查詢過程在下個機(jī)器周期將重新進(jìn)行。,2020/8/9,24,二、中斷響應(yīng)時(shí)間,5.2.1 響應(yīng)時(shí)間-從查詢中斷請求標(biāo)志位到轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)入口地址所需的機(jī)器周期數(shù)。 （

12、1）最快響應(yīng)時(shí)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(wù)程序需要三個機(jī)器周期： 1個周期（查詢）2個周期（長調(diào)用LCALL） （2）最長時(shí)間 若當(dāng)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(dāng)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。,2020/8/9,25,將相應(yīng)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(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容壓入堆棧保存，再將相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址送入PC。 (P116) 執(zhí)行中斷服務(wù)程序。,5.2.2 中斷響應(yīng)過

13、程,中斷響應(yīng)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(wù)程序則要由用戶編寫程序來完成。,2020/8/9,26,5.2.3 中斷返回,RETI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PC，CPU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0，通知中斷系統(tǒng)，中斷服務(wù)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(wù)程序中PUSH指令與POP指令必須成對使用，否則不能正確返回?cái)帱c(diǎn) 。,2020/8/9,27,若外部中斷定義為電平觸發(fā)方式，中斷標(biāo)志位的狀態(tài)隨CPU在每個機(jī)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(yīng)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(yīng)時(shí)為止，不然就會漏掉；而在中斷服務(wù)程序結(jié)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(wù)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?qū)懖僮骱蠹幢粡?fù)位，因此，以其去請求電平觸發(fā)方式的中斷比較方便。,2020/8/9,28,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