第12講單片機(jī)中斷系統(tǒng)

第12講單片機(jī)中斷系統(tǒng)亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程單片機(jī)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(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程引言單片機(jī)中的中斷系統(tǒng)是解決突發(fā)事件和多任務(wù)實(shí)時(shí)處理的最佳方法，熟練掌握中斷技術(shù)的應(yīng)用是一個(gè)合格電子工程師必備的能力。亞博科技51單片機(jī)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(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程一個(gè)高速主機(jī)和一個(gè)低速外設(shè)連接時(shí)，效率極低，低速外設(shè)工作時(shí)無端占用大量CPU時(shí)間。一個(gè)高速主機(jī)和多個(gè)低速外設(shè)連接時(shí)，高速主機(jī)無法進(jìn)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(shí)，發(fā)生了另一事件B的請(qǐng)求（中斷請(qǐng)求）；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。亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程亞博科技51單片機(jī)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(qǐng)求。中斷發(fā)生的時(shí)刻是不能事先確定的。中斷源亞博科技51單片機(jī)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(qǐng)求。CPU暫時(shí)中斷原來的事務(wù)A，轉(zhuǎn)去處理事件B。對(duì)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)）。中斷的優(yōu)點(diǎn)亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是不包含中斷系統(tǒng)的。后來為了解決快速主機(jī)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(diǎn)：分時(shí)操作。CPU可以分時(shí)為多個(gè)外設(shè)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。中斷傳送方式特點(diǎn)亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程數(shù)據(jù)傳送的雙方平時(shí)各自做自己的工作，一旦甲方要求與乙方進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，就主動(dòng)發(fā)出信號(hào)提出申請(qǐng)，乙方接到申請(qǐng)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(qiáng)弱是計(jì)算機(jī)性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志提高CPU效率解決速度矛盾實(shí)現(xiàn)并行工作應(yīng)付突發(fā)事件……中斷涉及的幾個(gè)環(huán)節(jié)亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程中斷涉及的幾個(gè)環(huán)節(jié)①中斷源（前面提到的甲方）②中斷申請(qǐng)（甲方發(fā)出信號(hào)提出申請(qǐng)）③開放中斷（乙方同意傳送）④保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)（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(chǎng)（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(jī)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(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程80C51的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源（8052有6個(gè)），2個(gè)優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)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(cè)到P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí)，中斷標(biāo)志IE0(TCON.1)置1，向CPU申請(qǐng)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(cè)到P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí)，中斷標(biāo)志IE1(TCON.3置1,向CPU申請(qǐng)中斷。3、TF0（TCON.5），片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)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(qǐng)中斷。4、TF1（TCON.7），片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)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(qǐng)中斷。5、RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口中斷請(qǐng)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(qǐng)中斷。中斷允許控制亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程CPU對(duì)中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)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(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。亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程定時(shí)器/計(jì)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(shí)，為低電平觸發(fā)方式當(dāng)其為1時(shí)，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(shí)/計(jì)數(shù)器的控制。TF0和TF1是定時(shí)器的中斷標(biāo)志。TR1和TR0是打開相應(yīng)的定時(shí)器中斷優(yōu)先級(jí)控制亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程80C51單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)都是由中斷優(yōu)先級(jí)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(jí)設(shè)定位；PT0（IP.1），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PX1（IP.2），外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT1（IP.3），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PS（IP.4），串行口優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT2(IP.5)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程同一優(yōu)先級(jí)中的中斷申請(qǐng)不止一個(gè)時(shí)，則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)問題。同一優(yōu)先級(jí)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(jí)形成，其排列如所示：設(shè)置52單片機(jī)的4個(gè)中斷源,使他們的優(yōu)順序?yàn)門1,INT1,INT0,T0.IPH=0X08;PT1=1;IP=0X40;PX1=1;亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程80C51單片機(jī)的中斷優(yōu)先級(jí)有三條原則：CPU同時(shí)接收到幾個(gè)中斷時(shí)，首先響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求。正在進(jìn)行的中斷過程不能被新的同級(jí)或低優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求所中斷。正在進(jìn)行的低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)，能被高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)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(gè)用戶不能尋址的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器。其中一個(gè)置1，表示正在響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)的中斷，它將阻斷后來所有的中斷請(qǐng)求；另一個(gè)置1，表示正在響應(yīng)低優(yōu)先級(jí)中斷，它將阻斷后來所有的低優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求。80C51單片機(jī)中斷處理過程亞博科技51單片機(jī)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(qǐng)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(shí)滿足時(shí)，CPU才有可能響應(yīng)中斷。中斷源：8051的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)。STC12C5A60S2的中斷系統(tǒng)有10個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)或4個(gè)優(yōu)先級(jí)?？蓪?shí)現(xiàn)二級(jí)或四級(jí)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(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程1、中斷請(qǐng)求：中斷事件一旦發(fā)生，中斷源就提交中斷請(qǐng)求（將中斷標(biāo)志位置1），欲請(qǐng)求CPU暫時(shí)放下目前的工作轉(zhuǎn)向?yàn)樵撝袛嘧鲗ｍ?xiàng)服務(wù)。2、中斷使能：雖然中斷源提交了中斷請(qǐng)求，但是，能否得到CPU的響應(yīng)，還要取決于該中斷請(qǐng)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(qǐng)求，記錄斷點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序。對(duì)于INT和TMR中斷，中斷響應(yīng)時(shí)中斷標(biāo)志位會(huì)被硬件自動(dòng)清零。4、中斷處理：對(duì)中斷源進(jìn)行有針對(duì)性的服務(wù)。5、中斷返回：返回到主程序斷點(diǎn)處，繼續(xù)執(zhí)行主程序。1、3、5由硬件自動(dòng)完成。2、4是用戶編程完成。中斷響應(yīng)條件為1、2同時(shí)滿足。中斷請(qǐng)求標(biāo)記的置位和清除亞博科技51單片機(jī)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(qǐng)求時(shí)由硬件置位（置1）中斷請(qǐng)求標(biāo)記，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時(shí)由硬件清除（清0）。電平觸發(fā)方式條件下，中斷請(qǐng)求標(biāo)記由外部中斷源控制。具體是：當(dāng)CPU檢測(cè)到INT引腳上出現(xiàn)低電平時(shí)，中斷標(biāo)志IE由硬件置位，INT引腳上出現(xiàn)高電平時(shí)，中斷標(biāo)志IE由硬件清除。定時(shí)器中斷計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件置位中斷請(qǐng)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(qǐng)求中斷，由硬件置位中斷請(qǐng)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(qǐng)求中斷，由硬件置位中斷請(qǐng)求標(biāo)記TI，TI必須由軟件清除。每個(gè)中斷源的3個(gè)位亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程優(yōu)先級(jí)定義位：每個(gè)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(gè)中斷源均可使能（Enable）或使不能(Disable)中斷請(qǐng)求標(biāo)記位：每個(gè)中斷源均有獨(dú)立的中斷請(qǐng)求標(biāo)記（Flag）中斷請(qǐng)求標(biāo)記的產(chǎn)生：中斷事件發(fā)生時(shí)，由硬件自動(dòng)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求標(biāo)記的清除：中斷事件被響應(yīng)時(shí)，由硬件自動(dòng)清除全局中斷使能位亞博科技51單片機(jī)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(jī)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(hào) { ； }亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程中斷的優(yōu)先級(jí)亞博科技51單片機(jī)開發(fā)板28課配套視頻教程如果多個(gè)中斷源同時(shí)提出了中斷請(qǐng)求，怎么辦？先響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)中斷源，后響應(yīng)低優(yōu)先級(jí)中斷源。屬于相同優(yōu)先級(jí)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(gè)查詢是硬件自動(dòng)幫我們完成的，程序員并不需要為此書寫語句。如果一個(gè)中斷源提出了中斷請(qǐng)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(gè)中斷源提出了中斷請(qǐng)求，CPU會(huì)如何處理？如果新的中斷優(yōu)先級(jí)與當(dāng)前正在處理的中斷是同級(jí)的，則不予響應(yīng)，待當(dāng)前中斷服務(wù)程序