第12講單片機中斷系統(tǒng)

第12講單片機中斷系統(tǒng)亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程單片機中斷系統(tǒng)本講任務(wù)：了解中斷概念，以INT外部中斷為例詳細(xì)講解中斷程序的編寫方法。亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程引言單片機中的中斷系統(tǒng)是解決突發(fā)事件和多任務(wù)實時處理的最佳方法，熟練掌握中斷技術(shù)的應(yīng)用是一個合格電子工程師必備的能力。亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程為什么要引入中斷原因亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程一個高速主機和一個低速外設(shè)連接時，效率極低，低速外設(shè)工作時無端占用大量CPU時間。一個高速主機和多個低速外設(shè)連接時，高速主機無法進行多任務(wù)并行處理。中斷概念的引出1、生活中的中斷法例子。2、中斷的概念：CPU在處理某一事件A時，發(fā)生了另一事件B的請求（中斷請求）；CPU暫時中斷當(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。亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程中斷源：引起CPU中斷的根源或原因。中斷源向CPU提出中斷請求。中斷發(fā)生的時刻是不能事先確定的。中斷源亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程引起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(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），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(gòu)）。中斷的優(yōu)點亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程早期的計算機系統(tǒng)是不包含中斷系統(tǒng)的。后來為了解決快速主機與慢速外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送問題，引入了中斷系統(tǒng)，它的優(yōu)點：分時操作。CPU可以分時為多個外設(shè)服務(wù)，提高了計算機的利用率；實時響應(yīng)。CPU能夠及時處理應(yīng)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(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。中斷傳送方式特點亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程數(shù)據(jù)傳送的雙方平時各自做自己的工作，一旦甲方要求與乙方進行數(shù)據(jù)傳送，就主動發(fā)出信號提出申請，乙方接到申請后若同意傳送，安排好當(dāng)前的工作，再響應(yīng)與甲方發(fā)生數(shù)據(jù)傳送。完事后，回去繼續(xù)做打斷前的工作。中斷功能強弱是計算機性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志提高CPU效率解決速度矛盾實現(xiàn)并行工作應(yīng)付突發(fā)事件……中斷涉及的幾個環(huán)節(jié)亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程中斷涉及的幾個環(huán)節(jié)①中斷源（前面提到的甲方）②中斷申請（甲方發(fā)出信號提出申請）③開放中斷（乙方同意傳送）④保護現(xiàn)場（安排好當(dāng)前的工作）⑤中斷服務(wù)（響應(yīng)乙方的要求）⑥恢復(fù)現(xiàn)場（完事后，回去……）⑦中斷返回（繼續(xù)做打斷前的工作）亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程80C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程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。1、（P3.2）可由IT0(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，中斷標(biāo)志IE0(TCON.1)置1，向CPU申請中斷。2、(P3.3）可由IT1(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，中斷標(biāo)志IE1(TCON.3置1,向CPU申請中斷。3、TF0（TCON.5），片內(nèi)定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志。當(dāng)定時/計數(shù)器T0發(fā)生溢出時，置位TF0，并向CPU申請中斷。4、TF1（TCON.7），片內(nèi)定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志。當(dāng)定時/計數(shù)器T1發(fā)生溢出時，置位TF1，并向CPU申請中斷。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)時置位RI或當(dāng)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。中斷允許控制亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程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。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。亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON位D7D6D5D4D3D2D1D0功能TF1TR1TF0TR0TE1IT1IE0IT0IT0和IT1是設(shè)置外部中斷的觸發(fā)方式。當(dāng)其為0時，為低電平觸發(fā)方式當(dāng)其為1時，為負(fù)跳變觸發(fā)方式。IE0和IE1是外部中斷標(biāo)志位其他的是定時/計數(shù)器的控制。TF0和TF1是定時器的中斷標(biāo)志。TR1和TR0是打開相應(yīng)的定時器中斷優(yōu)先級控制亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程80C51單片機有兩個中斷優(yōu)先級，即可實現(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/計數(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/計數(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/計數(shù)器T2優(yōu)先級設(shè)定位。亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程同一優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時，則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊問題。同一優(yōu)先級的中斷優(yōu)先權(quán)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：設(shè)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;亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程80C51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(yīng)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(wù)，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(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。80C51單片機中斷處理過程亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程中斷響應(yīng)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）。以上三條同時滿足時，CPU才有可能響應(yīng)中斷。中斷源：8051的中斷系統(tǒng)有5個中斷源，2個優(yōu)先級。STC12C5A60S2的中斷系統(tǒng)有10個中斷源，2個優(yōu)先級或4個優(yōu)先級?？蓪崿F(xiàn)二級或四級中斷服務(wù)嵌套。一次中斷過程的完整步驟亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程1、中斷請求：中斷事件一旦發(fā)生，中斷源就提交中斷請求（將中斷標(biāo)志位置1），欲請求CPU暫時放下目前的工作轉(zhuǎn)向為該中斷作專項服務(wù)。2、中斷使能：雖然中斷源提交了中斷請求，但是，能否得到CPU的響應(yīng)，還要取決于該中斷請求能否通過若干關(guān)卡送達(dá)CPU（中斷使能位等于1，關(guān)卡放行），這些關(guān)卡有以下兩類：此中斷源的中斷允許位；全局中斷允許位。3、中斷響應(yīng)：如果一路放行，則CPU響應(yīng)該中斷請求，記錄斷點，跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序。對于INT和TMR中斷，中斷響應(yīng)時中斷標(biāo)志位會被硬件自動清零。4、中斷處理：對中斷源進行有針對性的服務(wù)。5、中斷返回：返回到主程序斷點處，繼續(xù)執(zhí)行主程序。1、3、5由硬件自動完成。2、4是用戶編程完成。中斷響應(yīng)條件為1、2同時滿足。中斷請求標(biāo)記的置位和清除亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程外部中斷下降沿觸發(fā)方式條件下，在產(chǎn)生中斷請求時由硬件置位（置1）中斷請求標(biāo)記，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時由硬件清除（清0）。電平觸發(fā)方式條件下，中斷請求標(biāo)記由外部中斷源控制。具體是：當(dāng)CPU檢測到INT引腳上出現(xiàn)低電平時，中斷標(biāo)志IE由硬件置位，INT引腳上出現(xiàn)高電平時，中斷標(biāo)志IE由硬件清除。定時器中斷計數(shù)溢出時由硬件置位中斷請求標(biāo)記，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷由硬件清除。串口中斷當(dāng)串行口接收完一幀數(shù)據(jù)后請求中斷，由硬件置位中斷請求標(biāo)記RI，RI必須由軟件清除。當(dāng)串行口發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后請求中斷，由硬件置位中斷請求標(biāo)記TI，TI必須由軟件清除。每個中斷源的3個位亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程優(yōu)先級定義位：每個中斷源可以選擇中斷優(yōu)先權(quán)（Priority二選一或四選一）中斷使能位：每個中斷源均可使能（Enable）或使不能(Disable)中斷請求標(biāo)記位：每個中斷源均有獨立的中斷請求標(biāo)記（Flag）中斷請求標(biāo)記的產(chǎn)生：中斷事件發(fā)生時，由硬件自動產(chǎn)生中斷請求標(biāo)記的清除：中斷事件被響應(yīng)時，由硬件自動清除全局中斷使能位亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程EA：全局中斷使能位（總允許位）。=0：全局中斷禁止；=1：全局中斷允許。中斷服務(wù)函數(shù)亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程中斷函數(shù)的寫法void函數(shù)名()interrupt中斷編號 { ； }亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程中斷的優(yōu)先級亞博科技51單片機開發(fā)板28課配套視頻教程如果多個中斷源同時提出了中斷請求，怎么辦？先響應(yīng)高優(yōu)先級中斷源，后響應(yīng)低優(yōu)先級中斷源。屬于相同優(yōu)先級的中斷源，則根據(jù)其內(nèi)部中斷查詢順序，先查詢的先響應(yīng)，后查詢的后響應(yīng)。注意：這個查詢是硬件自動幫我們完成的，程序員并不需要為此書寫語句。如果一個中斷源提出了中斷請求，已經(jīng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行其中斷服務(wù)程序了，期間又有一個中斷源提出了中斷請求，CPU會如何處理？如果新的中斷優(yōu)先級與當(dāng)前正在處理的中斷是同級的，則不予響應(yīng)，待當(dāng)前中斷服務(wù)程序