【大學(xué)課件】單片機(jī)中斷的應(yīng)用

單片機(jī)中斷的應(yīng)用本課程將介紹單片機(jī)中斷的概念、分類、工作原理以及應(yīng)用。什么是中斷中斷是一種機(jī)制，允許處理器暫時(shí)停止當(dāng)前任務(wù)，去處理更緊急的任務(wù)。它是一種異步事件，可以由外部信號(hào)或內(nèi)部事件觸發(fā)。中斷的基本概念1中斷源觸發(fā)中斷的事件或信號(hào)。2中斷請(qǐng)求中斷源發(fā)出的信號(hào)。3中斷向量存儲(chǔ)中斷服務(wù)程序地址的表。4中斷服務(wù)程序處理中斷事件的程序。中斷的優(yōu)點(diǎn)提高效率提高處理速度，及時(shí)響應(yīng)外部事件。增強(qiáng)實(shí)時(shí)性及時(shí)處理緊急事件，保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。簡(jiǎn)化程序減少輪詢，使程序結(jié)構(gòu)更清晰。提高系統(tǒng)可靠性及時(shí)處理錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。中斷的分類外部中斷由外部信號(hào)觸發(fā)，如按鍵、傳感器。內(nèi)部中斷由內(nèi)部事件觸發(fā)，如定時(shí)器溢出、串口接收完成。外部中斷I/O端口連接到外部設(shè)備，接收中斷信號(hào)。中斷控制器接收中斷請(qǐng)求，并向CPU發(fā)送中斷信號(hào)。CPU處理中斷請(qǐng)求，跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序。內(nèi)部中斷1定時(shí)器溢出定時(shí)器計(jì)數(shù)到預(yù)定值后觸發(fā)。2串口接收完成串口接收數(shù)據(jù)完成時(shí)觸發(fā)。3其他事件例如，ADC轉(zhuǎn)換完成、錯(cuò)誤發(fā)生。NMI非屏蔽中斷高優(yōu)先級(jí)不可屏蔽，即使中斷被屏蔽也會(huì)響應(yīng)。特殊事件通常用于處理系統(tǒng)錯(cuò)誤或緊急情況。中斷響應(yīng)過程1中斷請(qǐng)求中斷源發(fā)送中斷信號(hào)。2中斷識(shí)別CPU識(shí)別中斷源。3中斷向量表獲取中斷服務(wù)程序地址。4保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)保存當(dāng)前程序執(zhí)行狀態(tài)。5跳轉(zhuǎn)執(zhí)行跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序編寫要求1快速響應(yīng)高效地處理中斷事件。2恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)中斷發(fā)生前的程序執(zhí)行狀態(tài)。3處理完中斷事件返回到被中斷程序。中斷控制器1中斷請(qǐng)求管理接收來(lái)自各個(gè)設(shè)備的中斷請(qǐng)求。2中斷優(yōu)先級(jí)管理確定中斷請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)，進(jìn)行排隊(duì)和處理。3中斷信號(hào)發(fā)送向CPU發(fā)送中斷信號(hào)。8259A中斷控制器8259A芯片常用的中斷控制器芯片。連接方式通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接到CPU。8259A工作模式完全嵌套模式優(yōu)先級(jí)由硬件設(shè)定，每個(gè)中斷源都有一個(gè)固定優(yōu)先級(jí)。可編程中斷模式通過軟件編程設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)，可以靈活調(diào)整。外部中斷的初始化外部中斷的服務(wù)程序編寫1處理中斷事件根據(jù)中斷源執(zhí)行相應(yīng)的操作。2恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)中斷發(fā)生前的程序執(zhí)行狀態(tài)。3返回返回到被中斷程序。定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷定時(shí)器用于定時(shí)和計(jì)數(shù)，產(chǎn)生中斷信號(hào)。計(jì)數(shù)器用于計(jì)數(shù)外部事件，產(chǎn)生中斷信號(hào)。定時(shí)器中斷的初始化代碼設(shè)置定時(shí)器工作模式、計(jì)數(shù)初值、中斷標(biāo)志位等。寄存器控制定時(shí)器的工作方式和參數(shù)。定時(shí)器中斷服務(wù)程序編寫1處理事件根據(jù)定時(shí)器中斷，執(zhí)行相應(yīng)的操作。2更新計(jì)數(shù)器更新定時(shí)器計(jì)數(shù)器，準(zhǔn)備下一次中斷。串行通信中斷1接收中斷串口收到數(shù)據(jù)時(shí)觸發(fā)。2發(fā)送中斷串口發(fā)送數(shù)據(jù)完成時(shí)觸發(fā)。串口中斷的初始化1波特率設(shè)定設(shè)置串口通信速率。2數(shù)據(jù)格式設(shè)定設(shè)置串口數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位等。3中斷使能開啟串口中斷。串口中斷服務(wù)程序編寫接收中斷服務(wù)程序讀取接收到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理。發(fā)送中斷服務(wù)程序發(fā)送數(shù)據(jù)，并進(jìn)行狀態(tài)檢查。中斷優(yōu)先級(jí)管理優(yōu)先級(jí)設(shè)定根據(jù)中斷事件的重要性分配優(yōu)先級(jí)。中斷處理順序高優(yōu)先級(jí)的中斷優(yōu)先處理，低優(yōu)先級(jí)的中斷等待。嵌套中斷1高優(yōu)先級(jí)中斷在處理低優(yōu)先級(jí)中斷時(shí)，可以被更高優(yōu)先級(jí)中斷打斷。2中斷嵌套多個(gè)中斷嵌套，形成中斷鏈。中斷參數(shù)傳遞全局變量在中斷服務(wù)程序和主程序之間共享數(shù)據(jù)。堆棧通過堆棧傳遞參數(shù)，減少全局變量的使用。中斷的控制與屏蔽中斷使能通過設(shè)置中斷使能寄存器，開啟或關(guān)閉中斷。中斷屏蔽通過設(shè)置中斷屏蔽寄存器，屏蔽特定中斷。中斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)中斷優(yōu)先級(jí)合理分配中斷優(yōu)先級(jí)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。中斷響應(yīng)時(shí)間控制中斷響應(yīng)時(shí)間，滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求。代碼規(guī)范編寫規(guī)范的中斷服務(wù)程序，提高代碼可讀性和可維護(hù)性。中斷應(yīng)用案例分析中斷應(yīng)用注意事項(xiàng)中斷服務(wù)程序的長(zhǎng)度盡量簡(jiǎn)短，減少中斷響應(yīng)時(shí)間。中斷嵌套的深度避免過度嵌套，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。本章小結(jié)