51單片機(jī)(中斷)9.ppt

1、51單片機(jī)接口,中斷系統(tǒng),微機(jī)的輸入/輸出方式,無條件傳送:CPU直接與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)而不必預(yù)先檢查外設(shè)狀態(tài) 條件傳送:又稱為查詢方式， CPU與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)之前，先檢查外設(shè)狀態(tài)，只有在狀態(tài)滿足“準(zhǔn)備好”的情況下才可以傳送數(shù)據(jù)。,中斷傳送:中斷的情況下傳送數(shù)據(jù)。 DMA:外設(shè)不通過CPU，直接將數(shù)據(jù)存入存儲器,中斷的概念,中斷:計算機(jī)在執(zhí)行程序的過程中，當(dāng)出現(xiàn)異常情況或特殊請求時，計算機(jī)停止現(xiàn)行程序的運行，轉(zhuǎn)向這些異常情況或特殊請求的處理，處理結(jié)束后再返回現(xiàn)行程序的斷點處，繼續(xù)執(zhí)行原程序 中斷源：產(chǎn)生中斷的請求源。 中斷返回 中斷服務(wù),中斷的概念,服務(wù)程序的地址信息，使用“中斷向量”方式存放，C

2、PU的中斷機(jī)制會自動查表獲得服務(wù)程序地址，從而能轉(zhuǎn)入服務(wù)程序執(zhí)行。 中斷服務(wù)過程與子程序調(diào)用過程類似，所不同僅在于：通過向量表獲得服務(wù)程序地址。子程序地址通過指令中的Label直接獲得。 一些CPU除了硬件申請中斷外，還允許軟件通過中斷向量表調(diào)用子程序。這個功能稱為“軟中斷”或者“中斷調(diào)用”。此時的“中斷”概念轉(zhuǎn)化成“使用中斷矢量表”。,中斷優(yōu)先級別 MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)允許有幾個中斷源，當(dāng)幾個中斷源同時向CPU請求中斷，要求為它們服務(wù)的時候，CPU優(yōu)先響應(yīng)哪一個中斷請求源呢？此時將優(yōu)先響應(yīng)優(yōu)先級別高的中斷請求源。所謂中斷優(yōu)先級別是指根據(jù)中斷源（所發(fā)生的實時事件）的輕重緩急排隊，優(yōu)先處理

3、最緊急事件的中斷請求。中斷優(yōu)先級別由編程或硬件設(shè)置或規(guī)定。,中斷嵌套 當(dāng)CPU正在處理一個中斷源請求的時候，又發(fā)生了另一個優(yōu)先級別比它高的中斷源請求，如果CPU能夠暫時終止執(zhí)行對原來中斷源的處理程序，轉(zhuǎn)而去處理優(yōu)先級別更高的中斷請求，待處理完后，再繼續(xù)執(zhí)行原來的低級中斷處理程序，這樣的過程稱為中斷嵌套。如圖11-1所示為2級中斷嵌套。,X86的中斷簡介（微機(jī)原理）,X86中斷向量表存放在地址00:000000:03FFH，共1024個地址，256個向量。 每個向量占用4個字節(jié)，它就是子程序的入口地址：段地址：偏移地址CS:IP 每個向量以編號排序：0FFH排序。（中斷向量號） 硬件中斷（事件中

4、斷）發(fā)生時，由8259A芯片發(fā)出此事件對應(yīng)的“中斷向量號”給CPU。 軟件中斷時，使用指令：INT nnH，nn為向量號。 CPU將向量號乘以4后查表并讀取服務(wù)程序地址到CS:IP，進(jìn)而轉(zhuǎn)入服務(wù)程序執(zhí)行。 可編程中斷控制器8259A可以對8個外部中斷進(jìn)行管理，也可以再擴(kuò)展下級8259A。,51單片機(jī)的中斷系統(tǒng),51單片機(jī)的中斷全部都是“事件”中斷，即：由硬件產(chǎn)生！ 51單片機(jī)有5個中斷源，他們是：定時器2個，外部中斷2個，串行接口1個。 中斷產(chǎn)生原因：定時器溢出時；外部中斷引腳電平變低時；串行接口收到數(shù)或者數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時。其中之一“事件發(fā)生”時，都可以申請中斷。 51單片機(jī)的中斷都是“可屏蔽”

5、的，即可以關(guān)斷某些不需要的中斷源。,中斷響應(yīng)過程,中斷響應(yīng)的條件：1.事件發(fā)生。2.此中斷被“允許/開通”時并具有更高優(yōu)先級別時。 CPU執(zhí)行完當(dāng)前指令后，將當(dāng)前PC值壓入堆棧，然后按照中斷源不同，將中斷入口地址裝入PC，讀取中斷服務(wù)程序指令并執(zhí)行之。此過程將會耗去至少4個機(jī)器周期。 當(dāng)執(zhí)行到指令RETI時，從堆棧中讀回保存的原PC值并裝入PC，讀取中斷前的“下一條指令”回到斷點處繼續(xù)執(zhí)行。 回到斷點處執(zhí)行一條指令，然后檢測是否有中斷申請，如果有，就重復(fù)2過程。 51單片機(jī)中斷入口地址是固定的，CPU廠家設(shè)計為：不同中斷源對應(yīng)地址自動裝入PC。 有時也將中斷響應(yīng)過程解釋為CPU（硬件）自動執(zhí)行

6、一條長調(diào)用指令：LCALL 入口地址,51單片機(jī)的中斷入口地址,51中斷的入口地址是廠家規(guī)定的，廠家設(shè)計好的，不能改動！編程者必須按照規(guī)定設(shè)計?。承〤PU可以自己設(shè)定） C51使用: “ 中斷函數(shù)名 interrupt n using m” 定義中斷向量和寄存器組,其中n*8+3=入口地址, m為寄存器組號,外部中斷INT0,INT1,CPU可以響應(yīng)外部的中斷申請，只要把申請信號連接到引腳INT0或INT1便可。 INT0,INT1引腳電平由高變底就可申請中斷服務(wù)。 51單片機(jī)允許選擇“下降沿”或者“低電平”申請中斷，通過設(shè)置“IT0；IT1”控制位進(jìn)行選擇。 一旦以上信號變化，就會產(chǎn)生中斷

7、申請標(biāo)志“IE0;IE1” CPU每執(zhí)行一條指令后都要檢測引腳電平變化，因此其反應(yīng)時間最快為1個機(jī)器周期，低電平的時間至少保持1個機(jī)器周期以上。,INT1框圖與INT0一樣。 IT0=1 選擇“下降沿”觸發(fā) IT0=0 選擇“低電平”觸發(fā),“低電平”“下降沿”選擇參考,外部引入的中斷申請信號有時“低電平”時間很長，例如1秒周期的方波，此時低電平時間長達(dá)0.5秒！ 如果中斷服務(wù)程序執(zhí)行時間2毫秒（約1500條指令，假定晶振12兆），那么服務(wù)結(jié)束時，INT引腳仍為“低電平”，于是再次進(jìn)入中斷服務(wù)！周而復(fù)始直到INT引腳變?yōu)楦唠娖?！這是不允許的。 如果采用“下降沿觸發(fā)”，以上情況可以避免。 許多外部

8、芯片在申請中斷期間，CPU對其訪問過后就能自動拆消“低電平”的申請信號，這時采用“低電平”觸發(fā)可以提高抗干擾能力。 一些教材推薦右圖電路進(jìn)行處理：在中斷服務(wù)程序中，通過P1.0送出負(fù)脈沖清除此申請信號。,定時器中斷和串口中斷,定時器溢出時，產(chǎn)生標(biāo)志：TF0和TF1，它們就可以申請中斷。 串行接口有一個發(fā)送緩沖器，其中的數(shù)據(jù)一位一位地順序發(fā)送，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，緩沖器“空”時，置標(biāo)志“TI” 串行接口有一個接收緩沖器，數(shù)據(jù)一位一位地接收，當(dāng)數(shù)據(jù)接收完畢，緩沖器“滿”時，置標(biāo)志“RI”,TI和RI之一變成1時，都會申請中斷。,中斷申請,5個中斷源6個標(biāo)志位,中斷申請,TCON討論,IT0,IT1外部

9、中斷觸發(fā)方式選擇，1選擇下降沿 IE0,IE1外部中斷申請標(biāo)志，1有申請 TR0,TR1定時器“啟停”控制，1啟動 TF0,TF1定時器溢出標(biāo)志，1有溢出 附：TI串口“發(fā)送完畢”標(biāo)志，1發(fā)送完成 附：RI串口“收到數(shù)據(jù)”標(biāo)志，1數(shù)據(jù)收到,中斷申請的撤銷,對IE0,IE1,TF0,TF1,這4個標(biāo)志可以通過執(zhí)行“RETI”指令自動清除。 一些教材說：中斷響應(yīng)后，硬件自動把標(biāo)志位清0，實際工作原理是“RETI”指令的效果。 對TI和RI，需要用指令CLR RI 和CLR TI 將其清除。 前面可以從“中斷入口地址”和中斷申請機(jī)制（RI+TI）看出，無論收到數(shù)或者發(fā)完數(shù)，其中斷入口只有一個：地址0

10、023H。服務(wù)程序需要對這兩個標(biāo)志依次判斷后處理，因此不能簡單地進(jìn)行全部清除。例如對發(fā)送處理后，需要對TI清0，程序再判，如果RI=1則對接收處理，并對RI清0。 這些標(biāo)志使用過后，應(yīng)當(dāng)清除，否則將還會再次申請中斷。,SCON中斷相關(guān)位討論,SCON是串行接口控制寄存器 SM0SM2串口模式選擇位 REN串口允許接收 TB8,RB8串口數(shù)據(jù)第9位 TI串口數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時自動置1，可用于申請中斷服務(wù)，程序服務(wù)后用軟件清0。 RI串口收到數(shù)據(jù)時自動置1，可用于申請中斷服務(wù)，程序服務(wù)后用軟件清0。,中斷控制,中斷允許寄存器IE,可以“位尋址”，正邏輯， 1允許 EA中斷允許總控 EX0INT0中斷允

11、許 ET0T0中斷允許 EX1INT1中斷允許 ET1T1中斷允許 ES串行接口中斷允許 ET2T2中斷允許（52單片機(jī)）,中斷優(yōu)先寄存器IP,51單片機(jī)只允許兩層中斷嵌套。 IP=00時，某個正在執(zhí)行的中斷服務(wù)不會被其它中斷打斷，即：5個中斷是同級優(yōu)先的。 當(dāng)IP中某位被置1時，此中斷可以打斷其它正在服務(wù)的中斷，執(zhí)行新的中斷。 當(dāng)IP中所有位都置1時，就又形成了“同級優(yōu)先” 同級優(yōu)先情況時，如果若干中斷同時發(fā)生，CPU按照：“INT0-T0-INT1-T1-串口”順序依次完成服務(wù)，中間不會發(fā)生“中斷嵌套”。 IP寄存器可以“位尋址” 普遍意義的優(yōu)先（升序）：主程序普通中斷優(yōu)先的中斷。,中斷程

12、序必須保護(hù)現(xiàn)場,為什么要保護(hù)現(xiàn)場？ 當(dāng)中斷服務(wù)時，服務(wù)程序需要用到一些寄存器，例如：A，Rn，PSW，DPTR等寄存器！如果被打斷的程序在這些寄存器中存著數(shù)據(jù)，并且中斷返回后還要使用這些數(shù)據(jù)！那么中斷服務(wù)程序不應(yīng)當(dāng)破壞這些寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)。 將這些寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)設(shè)法保存/保護(hù)起來，稱為“保護(hù)現(xiàn)場”,保護(hù)現(xiàn)場的方法,切換Rn的寄存器“組”。 把一些寄存器內(nèi)容壓入堆棧。 服務(wù)程序沒用到的寄存器不必保存。 Rn寄存器組設(shè)計為一個級別用一組：最多使用3個組！,切換寄存器Rn方法： PUSH PSW MOV PSW,#000XX000B POP PSW RETI 紅色XX表示寄存器組號。也可以用SETB/

13、CLR修改RS1,RS1。 入棧方法： A用ACC代替 DPTR用DPH，DPL代替 最先入棧的寄存器最后出來，必須配對：有進(jìn)有出！,定時器 “定時中斷”舉例,假定使用T0每2mS產(chǎn)生一次中斷，用于調(diào)用動態(tài)顯示程序DISPLAY，主程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DISPLAY ORG 0030H MAIN:,MAIN: MOV SP,#40H MOV WEIZHI,#00 MOV TMOD,#00000001B; T0方式1 MOV TH0,#0F8H; MOV TL0,#30H;F830H=63536=65536-2000 SETB TR0

14、 SETB ET0 SETB EA 其他程序略,中斷服務(wù)程序舉例,DISPLAY: PUSH ACC PUSH PSW SETB RS0 CLR RS1 CLR TR0 MOV TH0,#0F8H MOV TL0,#30H SETB TR0 MOV A,WEIZHI SWAP A MOV R1,A MOV A,WEIZHI ADD A,#BUFF ；顯示緩沖區(qū)地址 MOV R0,A,MOV A,R0 ORL A,R1 SETB P2.6 MOVX R0,A CLR P2.6 INC WEIZHI MOV A,WEIZHI CJNE A,#8,DSP0 DSP0: JC RETURN MOV W

15、EIZHI,#0 RETURN: POP PSW POP ACC RETI,顯示程序,動態(tài)顯示電路解說,顯示數(shù)據(jù)處理,顯示器地址：A14=1或者P2.6=1選中顯示鎖存器74LS273 74LS273鎖存CPU送來的8位數(shù)據(jù)（用MOVX指令，地址可用多種方法指定） 鎖存器低4位為顯示數(shù)據(jù)的BCD碼，經(jīng)74LS47譯碼驅(qū)動，送到數(shù)碼管“筆劃” 高4位為顯示“位置”。經(jīng)74LS138譯碼選擇其中一個數(shù)碼管，經(jīng)三極管驅(qū)動后將其點亮。 每送一個數(shù)據(jù)，只有一個數(shù)碼管亮。 每個數(shù)碼管保持25mS時間發(fā)光，然后點亮另一個數(shù)碼管。 保證每秒鐘對8個數(shù)碼管刷新25次以上。否則顯示器有閃爍感。,11.3 中斷系統(tǒng)

16、應(yīng)用舉例,例1 利用AT89C51的外部中斷實現(xiàn)單步操作。 如圖11-5所示是實現(xiàn)單步操作的簡單電路工作原理圖。,工作原理：由于中斷處理程序中有RETI指令，所以AT89C51響應(yīng)中斷后，執(zhí)行完RETI須返回主程序執(zhí)行一條指令，然后才能響應(yīng)新的中斷。這樣，只要引腳平時為低電平，且編程為電平觸發(fā)，則CPU響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，并在該服務(wù)程序中停留，直到引腳上接收一個脈沖（從低高低），才返回主程序執(zhí)行一條指令，然后又立即進(jìn)入中斷服務(wù)程序，等待下一個脈沖的到來，又返回主程序執(zhí)行一條指令，如此反復(fù)，直到執(zhí)行一個完整的程序。該單步操作可用作調(diào)試檢查程序。,ORG 0000H RESET：AJMP

17、MAIN;主程序 ORG 0003H AJMP INT0;中斷服務(wù)程序 ;初始化程序段 MAIN： CLR IT0;設(shè)置為電平觸發(fā) SETB PX0 ;定義為高優(yōu)先級中斷 SETB EA ; 設(shè)置CPU開放中斷 SETB EX0 ;允許外部中斷中斷。 AJMP $ ;動態(tài)暫存 INT0： NOP HERE0：JNB P3.2，HERE0;=0，循環(huán)轉(zhuǎn)移 HERE1：JB P3.2，HERE1 ;=1，循環(huán)轉(zhuǎn)移 RETI ;中斷返回,例2 編制一段程序，使P1.0端口線上輸出周期為2ms的方波脈沖。設(shè)單片機(jī)晶振頻率Fosc6MHZ。 方法：利用定時器T0作1ms定時，達(dá)到定時值后引起中斷，在中斷

18、服務(wù)程序中，使P1.0的狀態(tài)取一次反，并再次定時1ms。 計算定時初值：機(jī)器周期MC12/fosc2us。所以定時lms所需的機(jī)器周期個數(shù)為500D，亦即0lF4H。設(shè)T0為工作方式1(16位方式)，則定時初值是(01F4H)求補FEOCH,ORG 0000H RESET：AJMP MAIN;主程序 ORG 000BH AJMP IST0;轉(zhuǎn)入T0中斷服務(wù)程序入口地址IST0 ;初始化程序段 MAIN: MOV TMOD, #01H;T0為定時器狀態(tài)，工作方式1 MOV TL0，#0CH;T0的低位定時初值 MOV TH0，#0FEH;T0的高位定時初值 MOV TCON，#10H;打開T0 SETB EA ;EA=1，即允許全局中斷 SETB ET0 ;1ET0=1，即允許T0中斷 AJMP $ ;動態(tài)暫存 IST0： MOV TL0，#0CH ;重置定時器初值 MOV TH0，#0FEH;重置定時器初值 CPL P1.0 ;P1.0取反 RET1 ;中斷返回,習(xí)題,1. 在一個MCS-