第5章 STC15F2K60S2單片機中斷系統.ppt

第5章STC15F2K60S2單片機中斷系統，5.1中斷概念5.2STC15F2K60S2單片機中斷系統結構5.3中斷許可及其優(yōu)先級管理5.4單片機中斷處理5.1中斷的概念，在單片機應用系統中，中斷技術主要用于實時監(jiān)測和控制，能夠及時處理外界發(fā)生的事件。 設置中斷系統是為了使CPU具有針對外部緊急事件的處理能力。 當中央處理器的CPU正在處理某些事件時，外部發(fā)出緊急事件請求，使CPU中斷當前工作，處理該緊急事件，處理結束后返回原中斷的位置(斷點)，繼續(xù)原工作的過程。 實現此功能的部件稱為中斷系統，請求CPU中斷的請求源稱為中斷源。 此外，單片機的中斷系統具有多個中斷源，如果多個中斷源同時向CPU請求中斷，則系統按照它們的優(yōu)先級進行處理。 也就是說，響應于中斷優(yōu)先級高的中斷源，響應于優(yōu)先級低的中斷源。 例如，當規(guī)定的鍵掃描處理優(yōu)先于顯示器輸出處理時，CPU可以在處理顯示內容時中斷鍵的動作，處理鍵盤掃描問題，并繼續(xù)顯示處理直至掃描結束。 圖5-1中斷響應和處理過程，5.2STC15F2K60S2單片機中斷系統配置，5.2.1中斷源STC15F2K60S2單片機中斷系統共有14個中斷源外部中斷0(INT0 ) 外部中斷1(INT1)、計時器T1中斷、串行1中斷、A/D轉換中斷、低壓檢測中斷(LVD )、CCP/PWM/PCA中斷、串行2中斷、SPI中斷、外部中斷2 ()、外部中斷3 ()、計時器T2中斷、外部中斷4 ()。 外部中斷2 ()、外部中斷3 ()、計時器T2中斷、外部中斷4 ()等4個中斷源固定為最低優(yōu)先級中斷，其他中斷源有2個中斷優(yōu)先級，可嵌套第2級中斷服務程序。STC15F2K60S2單片機中斷系統的結構圖如圖5-2所示。 這些中斷源與特殊功能寄存器TCON、SCON、S2CON、CCON、PCON、ADC_CONTR、IE、IE2、INT_CLKO、IP等有關，以下首先介紹與中斷源有關的寄存器功能。 此外，STC15F2K60S2單片機中斷系統的結構圖，5.2.2中斷源標志寄存器1.TCON寄存器是定時/計數器T0、T1的控制寄存器，該寄存器是T0和T1的溢出中斷請求標志位TF0 也包含外部中斷0(INT0)和外部中斷1(INT1)的中斷請求標志位IE0和IE1以及外部中斷0和外部中斷1的中斷源的觸發(fā)方式。 TCON寄存器的字節(jié)地址是88H，可具有比特地址，其格式如下： TF1:定時/計數器T1的溢出中斷標志比特。 啟動T1計數時，從初始值開始計數，發(fā)生溢出時，硬件設置TF1，向CPU請求中斷，一直保持到CPU響應中斷為止，硬件清零，TF1軟件也清零。 TR1 :定時/計數器T1的運行控制位。 TR1為1時運行，0時停止運行。 TF0 :定時/計數器T0溢出中斷標志。 其功能與TF1相似。 TR0 :定時/計數器T0的運行控制位。 其功能與TR1類似。IE1 :外部中斷1請求源(INT1/P3.3 )標志位。 當ie-1是1時，外部中斷1請求CPU中斷，并且當CPU響應于該中斷時，硬件清除ie-1。 IT1 :選擇外部中斷1中斷觸發(fā)方式位，IT1為0時，INT1/P3.3端子上的上升沿或下降沿可觸發(fā)外部中斷1。 IT1為1時，采用下降沿觸發(fā)方式。 IE0 :外部中斷0請求源(INT0/P3.2 )標志位。 類似于IE1的功能。 IT0 :選擇外部中斷0中斷觸發(fā)方式位，功能與IT1類似。 另外，2.SCON和S2CON寄存器SCON是串行端口1的控制寄存器，其包括串行端口用于收發(fā)中斷的請求標志位TI和RI。 當SCON寄存器的字節(jié)地址為98H時，允許位地址，其形式為：當串行端口1不允許接收，以方式0動作時，在每次接收第8位數據時設置1，以方式1、方式2或方式3動作SM2=0的情況下，在每次接收停止位的中間時設置1，串行端口以方式2或方式3動作，在SM2=1的情況下，在接收到的第9位的數據RI指示接收器已經收到幀數據，串行端口1或者CPU應當向中斷(收到中斷)請求并且RI應當由用戶的中斷服務程序清零。 TI :串行端口1發(fā)送中斷標志。 在串行端口1以方式0發(fā)送情況下，每次發(fā)送8位的數據時，硬件1； 以方式1、方式2或方式3發(fā)送時，在發(fā)送停止比特開始時設置1。 在TI是1的情況下，串行端口正在發(fā)送幀數據，并且串行端口1正在向CPU請求中斷(發(fā)送中斷)。 注意，CPU響應于傳輸中斷請求而在中斷服務程序運行時不把TI清零，TI或者用戶在中斷服務程序期間必須把TI清零。 SCON寄存器的其他位與中斷無關，將在后續(xù)的相關章節(jié)中介紹。 另外，S2CON是串行端口2控制寄存器，字節(jié)地址是9AH，S2CON的各功能與串行端口1控制寄存器SCON相似，其中S2TI和S2RI是串行端口2的收發(fā)中斷標志位。 S2RI :串行端口2接收中斷標志。 串行端口2允許接收，以方式0動作時，在每次接收第8位數據時設置1的方式1、方式2或方式3中動作SM2=0的情況下，在每次接收停止位的中間時設置1的串行端口2以方式2或方式3動作，在S2SM2=1的情況下，接收到的第9位S2RI為1指示串行端口2正在接收幀數據并且向CPU請求中斷(接收中斷)，并且S2RI必須通過用戶的中斷服務程序清零。 S2TI :串行端口2發(fā)送中斷標志。 在串行端口2以方式0發(fā)送情況下，每次發(fā)送8位的數據時，硬件1； 以方式1、方式2或方式3發(fā)送時，在發(fā)送停止比特開始時設置1。 S2TI=1指示串行端口2已傳輸幀數據，并且向CPU請求中斷(傳輸中斷)。 注意，CPU在運行中斷服務程序時不能響應于傳輸中斷請求將S2TI清零，而是S2TI應當由用戶在中斷服務程序期間清零。 3.ADC_CONTR寄存器ADC_CONTR是A/D轉換控制寄存器，字節(jié)地址是BCH，ADC_POWER:ADC電源控制位。 ADC_POWER為0時，關閉ADC電源ADC_POWER為1時，打開ADC的電源。 adc _ flag :可用于請求adc轉換中斷的ADC轉換結束標志位。 A/D轉換完成后，ADC_FLAG設置為1，軟件清除0。 不管在A/D轉換完成之后是在該比特申請中發(fā)生中斷還是軟件查詢了該標志比特的A/D轉換完成，當A/D轉換完成時，ADC_FLAG變?yōu)?，必須清除軟件。 ADC_START:ADC轉換開始控制位，設定為1時開始轉換，轉換結束時為0。 在后續(xù)的相關章節(jié)中介紹A/D轉換控制寄存器ADC_CONTR的其它比特，而與中斷無關。 4.PCON寄存器的PCON是用于電源控制寄存器，并且與低壓檢測中斷相關聯地，PCON格式是LVDF :低壓檢測標志位，同時是低壓檢測中斷請求標志位。 在正常操作和空閑操作的狀態(tài)下，當內部操作電壓VCC降到低于低壓檢測閾值電壓時，該位置自動變?yōu)?，這與低壓檢測是否被中止無關。 也就是說，當內部動作電壓VCC低于低壓檢測閾值電壓時，不管是否允許低壓檢測中斷，該比特都會自動變?yōu)?。 在該比特通過軟件清零、清零之后，如果內部操作電壓VCC繼續(xù)下降到低壓檢測閾值電壓以下，則該比特自動設定為1。 在進入停電動作狀態(tài)之前，如果低壓檢測電路不被允許發(fā)生中斷，則在進入停電模式之后，低壓檢測電路不動作，降低功耗。 如果允許低壓檢測中斷的發(fā)生，那么在進入停電模式之后，低壓檢測電路繼續(xù)操作，在內部操作電壓VCC降到低壓檢測閾值電壓之后，發(fā)生低壓檢測中斷，并且MCU可以從停電狀態(tài)恢復。 5.CCON寄存器CCON寄存器是可編程計數器陣列(PCA )模塊控制寄存器，地址為D8H，可進行位地址。 CCON寄存器的型號如下： CF:PCA計數器數組溢出標志位。當PCA計數器溢出時，硬件將CF設置為1。 如果CMOD寄存器的ECF位置是1，則可以利用CF標記來產生中斷。 CF位可以在硬件或軟件中設置為1，但只需在軟件中清零即可。 CR:PCA計數器陣列運行控制位。 當此位為1時，如果啟動PCA計數器陣列計數的此位為0，則關閉PCA計數器。 CCF2:PCA模塊2中斷標志。 如果發(fā)生匹配或捕獲，則此位由硬件1設置。 該位必須在軟件中清零。 CCF1:PCA模塊1中斷標志。 與CCF2功能相似。 CCF0:PCA模塊0中斷標志。 與CCF2功能相似。 6.SPSTAT寄存器SPSTAT寄存器為SPI狀態(tài)寄存器，地址為CDH。 SPIF:SPI傳輸完成標志。 在一次串行傳輸完成之后，將SPIF設置為1，并且如果SPI中斷導通(ESPI=1，EA=1)，則出現中斷。 SPI在主模式下SSIG=0時，通過輸入驅動為低電平時，SPIF也設置表示“模式變更”的1。 軟件通過寫入1來清除SPIF標志。 WCOL:SPI寫入沖突標志。 在數據傳輸中對SPI數據寄存器SPDAT執(zhí)行寫入時，WCOL設置為1，WCOL標志通過從軟件寫入1而清除0。 此外，使用單片機的外部中斷0和外部中斷1，在外部中斷0發(fā)出中斷請求之后點亮藍色LED燈，在外部中斷1發(fā)出中斷請求之后點亮黃色LED燈。 在信號同時到達的條件下，如果需要先點亮該LED燈，該如何實現？ 當兩個中斷請求信號同時到達單片機時，哪個LED指示燈首先亮起？ 5.3中斷許可及其優(yōu)先級管理、STC15F2K60S2單片機的中斷許可控制及優(yōu)先級控制分別由中斷許可寄存器IE、IE2、INT_CLKO(AUXR2)和中斷優(yōu)先級控制寄存器IP、IP2等控制。 5.3.1中斷許可寄存器STC15F2K60S2單片機中的各個中斷源是否開放或禁止由內部中斷許可寄存器IE、IE2和INT_CLKO控制。 中斷采用兩階段控制方式，由總中斷和各中斷源分別控制。 EA:CPU的總中斷許可控制位，EA=1，CPU的總打開中斷，EA=0，CPU阻止所有中斷申請。 EA的作用是使中斷成為兩個階段的控制。 也就是說，首先由EA控制各個中斷源，并且由各個中斷源自身的中斷許可比特來控制各個中斷源。 ELVD :低壓檢測中斷許可位。 ELVD=1，允許低壓檢測中斷的ELVD=0，禁止低壓檢測中斷。 EADC:A/D轉換中斷許可位。 EADC=1，允許中斷A/D轉換的EADC=0，禁止中斷A/D轉換。 1、IE寄存器IE寄存器主要負責總中斷許可控制和外部中斷0、外部中斷1、計時器T0、計時器T1、串行1、A/D轉換、低壓檢測等的中斷源中斷許可控制，IE的字節(jié)地址為A8H，可以是位地址。ES :串行端口1中斷許可位。 ES=1，允許串行端口1中斷的ES=0，禁止串行端口1的中斷。 ET1 :定時/計數器T1的溢出中斷允許比特。 ET1=1，允許T1中斷的ET1=0，禁止T1中斷。 EX1:外部中斷1中斷許可位。 EX1=1、允許外部中斷1中斷的EX1=0，禁止外部中斷1中斷。 ET0 :定時/計數器T0的溢出中斷許可比特。 ET0=1，允許T0中斷的ET0=0禁止T0中斷。 EX0 :外部中斷0允許中斷位。 EX0=1，允許外部中斷0中斷禁止EX0=0外部中斷0中斷。ET2 :定時器T2中斷許可比特。 ET2=1時，允許T2中斷的ET2=0，禁止T2中斷。 ESPI:SPI允許中斷位。 ESPI=1，允許SPI中斷的SPI=0，禁止SPI中斷。 ES2 :串行端口2允許中斷位。 ES2=1、允許串行端口2中斷的ES2=0，禁止串行端口2中斷。 STC15F2K60S2單片機復位后，IE和IE2將被清除，所有中斷均被禁止。 若要開放特定的中斷源，必須以程序控制IE和IE2的對應位置1，同時使整體的中斷EA為1。 2.IE2寄存器的地址是AFH，主要負責包括計時器T2、SPI和串行2的中斷源的中斷使能控制。 其形式如下： EX4:外部中斷4 ()中斷許可比特，EX4=1時禁止外部中斷4中斷，EX4=0時禁止外部中斷4中斷，外部中斷4只有下行觸發(fā)。 EX3 :外部中斷3 ()中斷許可位，EX3=1時允許外部中斷3中斷，EX3=0時禁止外部中斷3中斷，外部中斷3只允許下行觸發(fā)。EX2 :外部中斷2 ()中斷許可位，EX2=1時禁止外部中斷2中斷，EX2=0時禁止外部中斷2中斷，外部中斷2只允許下行觸發(fā)。 T2CLKO、T1CLKO、T0CLKO為時鐘輸出控制位，與中斷無關，將在后續(xù)章節(jié)介紹。 3.INT_CLKO寄存器INT_CLKO(AUXR2)是外部中斷2、外部中斷3、外部中斷4中斷許可和時鐘輸出控制寄存器，并且地址為8FH。 其形式如下：在5.3.2中斷優(yōu)先級管理寄存器STC15F2K60S2單片機中，外部中斷2 ()、外部中斷3 ()、外部中斷4 ()， 定時器T2中斷等4個中斷源被固定為最低優(yōu)先級中斷的其他中斷源(外部中斷0、定時器T0中斷、外部中斷1、定時器T1中斷、串行1中斷、A/D轉換中斷、低壓檢測中斷(LVD )、CCP/PWM/PCA SPI中斷等)都有2個中斷優(yōu)先級，即高優(yōu)先級和低優(yōu)先級，可以實現2階段的中斷服務程序的嵌套。 中斷源的優(yōu)先順序通過特殊功能寄存器IP和IP2的對應位設定。 下面介紹這兩個優(yōu)先級管理寄存器。PPCA:PCA中斷優(yōu)先級控制位。 在PPCA=0的情況下，PCA中斷為低優(yōu)先級中斷(優(yōu)先級0 )，在PPCA=1的情況下，PCA中斷為高優(yōu)先級中斷(優(yōu)先級1 )。 PLVD :低壓檢測中斷優(yōu)先級控制位。 PLVD=0時，低壓檢測中斷為低優(yōu)先級中斷(優(yōu)先級PLVD=1時，低壓檢測中斷為高優(yōu)先級中斷(優(yōu)先級1 )。 padc