第六章中斷系統(tǒng)

6.1微機(jī)的輸入/輸出方式

單片機(jī)在進(jìn)行控制時(shí)，要求把控制程序和原始數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的輸入設(shè)備送入計(jì)算機(jī)。CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送用四種方式：

（1）無條件傳送方式

（2）程序查詢傳送方式

（3）直接存儲(chǔ)器存取（DMA）方式

（4）中斷方式——單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)和處理單片機(jī)外部事件或內(nèi)部事件所提出的中斷請(qǐng)求。6.2中斷的概念CPU正在執(zhí)行程序時(shí)，單片機(jī)外部或內(nèi)部發(fā)生的某一事件，請(qǐng)求CPU迅速去處理。CPU暫時(shí)中止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理所發(fā)生的事件。處理完該事件后，再回到原來被中止的地方，繼續(xù)原來的工作，這稱為中斷。中斷方式優(yōu)點(diǎn)：大大地提高了CPU的工作效率?！衲軌?qū)崿F(xiàn)中斷處理功能的部件稱為中斷系統(tǒng)。

●產(chǎn)生中斷的請(qǐng)求源稱為中斷請(qǐng)求源。

●中斷源向CPU提出的處理請(qǐng)求，稱為中斷請(qǐng)求(或中斷申請(qǐng))。

●

CPU暫時(shí)終止自身的事務(wù)，轉(zhuǎn)去處理中斷事件的過程，稱為CPU的中斷響應(yīng)過程。

●對(duì)事件的整個(gè)處理過程稱為中斷處理。

●中斷返回：處理完畢中斷事件，再回到原來被中止的地方。

沒有中斷，CPU的大量時(shí)間會(huì)浪費(fèi)在原地踏步的操作上。下圖所示：對(duì)事件的整個(gè)處理過程進(jìn)入中斷→保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)→中斷處理恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)→中斷返回所有的過程都需要軟件來設(shè)置中斷技術(shù)的特點(diǎn)分時(shí)操作——CPU可以同多個(gè)外設(shè)“同時(shí)”工作實(shí)時(shí)處理

——CPU及時(shí)處理隨機(jī)事件故障處理——電源掉電、存儲(chǔ)出錯(cuò)、運(yùn)算溢出6.3MCS-51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及中斷源中斷源有以下幾種情況：（1）I/O設(shè)備（2）硬件故障（3）實(shí)時(shí)時(shí)鐘（4）為調(diào)試而設(shè)置的中斷。MCS-51有5個(gè)中斷請(qǐng)求源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可兩級(jí)嵌套。中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：

P140●中斷請(qǐng)求源五個(gè)中斷請(qǐng)求源：（1）INT0*—外部中斷請(qǐng)求0，由引腳INT0*輸入，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE0。（2）INT1*—外部中斷請(qǐng)求1，由引腳INT1*輸入，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE1。（3）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TF0。

（4）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TF1。

（5）串行口中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TI或RI。

對(duì)應(yīng)特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位。下頁為簡(jiǎn)表

MCS-51的中斷系統(tǒng)——中斷標(biāo)志CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI中斷源中斷標(biāo)志位每一個(gè)中斷源都有相應(yīng)的中斷標(biāo)志位；某一個(gè)中斷源申請(qǐng)中斷，相應(yīng)中斷標(biāo)志位置1。6.3.2中斷控制

一、中斷請(qǐng)求標(biāo)志位

A、TCON中的中斷標(biāo)志位

TCON為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器，字節(jié)地址為88H。

包含：（1）T0和T1的溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位TF1和TF0。（2）外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志位IE1與IE0。各標(biāo)志位的功能：IE1——外部中斷請(qǐng)求1的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。IE1=0，無中斷請(qǐng)求。IE1=1，外部中斷1有中斷請(qǐng)求。當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序，由硬件清“0”IE0。●IT1外部中斷1的中斷觸發(fā)方式控制位IT1——選擇外部中斷請(qǐng)求1為負(fù)跳變觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式：IT1=0，為電平觸發(fā)方式，IE1狀態(tài)完全由IT1決定。IT1=1，為負(fù)跳變觸發(fā)方式。IT1可由軟件置“1”或清“0”?！馡T0—外部中斷請(qǐng)求0為負(fù)跳變觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式，意義與IT1類似。

●IE0—外部中斷請(qǐng)求0的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，意義與IE1類似?！馮F0—T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。T0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，由硬件置“1”TF0，向CPU申請(qǐng)中斷，CPU響應(yīng)TF0中斷時(shí)，硬件自動(dòng)清“0”TF0，TF0也可由軟件清0?！馮F1—T1的溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，功能和TF0類似。TR1、TR02個(gè)位與中斷無關(guān)。當(dāng)MCS-51復(fù)位后，TCON被清0，則CPU關(guān)中斷，所有中斷請(qǐng)求被禁止。B、SCON為串行口控制寄存器

字節(jié)地址為98H。串行口的發(fā)送中斷和接收中斷的中斷請(qǐng)求標(biāo)志TI和RI，格式如下：各標(biāo)志位的功能：（1）TI—發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。串口每發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，硬件自動(dòng)置“1”TI。必須在中斷服務(wù)程序中用軟件對(duì)TI標(biāo)志清“0”。（2）RI—接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。串口接收完一個(gè)數(shù)據(jù)幀，硬件自動(dòng)置“1”RI標(biāo)志。必須在中斷服務(wù)程序中用軟件對(duì)RI標(biāo)志清“0”。二、中斷允許控制

中斷允許控制寄存器IECPU對(duì)中斷源的開放或屏蔽，由片內(nèi)的中斷允許寄存器IE控制（兩級(jí)控制）。字節(jié)地址為A8H，可位尋址。格式如下：IE中各位的功能如下：（1）中斷允許總控制位EA（IE.7位）:EA=0，所有中斷請(qǐng)求被屏蔽。EA=1，CPU開放中斷，但五個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求是否允許，還要由IE中的5個(gè)中斷請(qǐng)求允許控制位決定。（2）ES：串行口中斷允許位

0：禁止串行口中斷；

1：允許串行口中斷。

（3）ET1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的溢出中斷允許位

0：禁止T1溢出中斷；

1：允許T1溢出中斷。（4）EX1：外部中斷1中斷允許位 0：禁止外部中斷1中斷； 1：允許外部中斷1中斷。（5）ET0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的溢出中斷允許位 0：禁止T0溢出中斷； 1：允許T0溢出中斷。（6）EX0：外部中斷0中斷允許位。 0：禁止外部中斷0中斷； 1：允許外部中斷0中斷。

MCS-51復(fù)位后，IE清0，所有中斷請(qǐng)求被禁止。若使某一個(gè)中斷源被允許中斷，除了IE相應(yīng)的位的被置“1”，還必須使EA位=1。改變IE的內(nèi)容，可由位操作指令來實(shí)現(xiàn)，即：

SETBbit；CLRbit。例例6-1若允許片內(nèi)2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷，禁止其它中斷源的中斷請(qǐng)求。編寫設(shè)置IE的相應(yīng)程序段。

（1）用位操作指令來編寫如下程序段：

CLRES ；禁止串行口中斷

CLREX1 ；禁止外部中斷1中斷

CLREX0 ；禁止外部中斷0中斷

SETBET0；允許T0中斷

SETBET1；允許中斷

SETBEA；CPU開中斷

（2）用字節(jié)操作指令來編寫：MOVIE，#8AH或者用：MOV0A8H，#8AH；A8H為IE寄存器字節(jié)地址三、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP

兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套。如圖所示：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)來控制的。

中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP，其字節(jié)地址為B8H。

IP各個(gè)位的含義：

（1）PS——串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位

1：高優(yōu)先級(jí)中斷；

0：低優(yōu)先級(jí)中斷。（2）PT1——定時(shí)器T1中斷優(yōu)先級(jí)控制位 1：高優(yōu)先級(jí)中斷； 0：低優(yōu)先級(jí)中斷。（3）PX1——外部中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位 1：高優(yōu)先級(jí)中斷； 0：低優(yōu)先級(jí)中斷。（4）PT0——定時(shí)器T0中斷優(yōu)先級(jí)控制位

1：高優(yōu)先級(jí)中斷；

0：低優(yōu)先級(jí)中斷。

（5）PX0——外部中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位

1：高優(yōu)先級(jí)中斷；

0：低優(yōu)先級(jí)中斷?？梢娪绍浖筛淖兏髦袛嘣吹闹袛鄡?yōu)先級(jí)。在同時(shí)收到幾個(gè)同一優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求時(shí)，優(yōu)先響應(yīng)哪一個(gè)中斷，取決于內(nèi)部的查詢順序。查詢順序如下：

中斷源中斷級(jí)別 外部中斷0 最高 T0溢出中斷 外部中斷1 T1溢出中斷 串行口中斷 最低優(yōu)先級(jí)設(shè)置原則？可歸納為下面三條基本規(guī)則：（1）低優(yōu)先級(jí)可被高優(yōu)先級(jí)中斷，反之則不能。（2）同級(jí)中斷不會(huì)被它的同級(jí)中斷源所中斷。（3）若CPU正在執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)的中斷，則不能被任何中斷源所中斷。例例6-2

設(shè)置IP寄存器的初始值，使2個(gè)外中斷請(qǐng)求為高優(yōu)先級(jí)，其它中斷請(qǐng)求為低優(yōu)先級(jí)。（1）用位操作指令 SETBPX0；2個(gè)外中斷為高優(yōu)先級(jí) SETBPX1 CLRPS；串口為低優(yōu)先級(jí)中斷CLRPT0；T0低優(yōu)先級(jí)中斷 CLRPT1；T1低優(yōu)先級(jí)中斷（2）用字節(jié)操作指令

MOVIP，#05H

或：

MOV0B8H，#05H；B8H為IP寄存器的字節(jié)地址

6.4響應(yīng)中斷請(qǐng)求的條件

一、一個(gè)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)，需滿足以下必要條件：（1）IE寄存器中的中斷總允許位EA=1。（2）該中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求，即該中斷源對(duì)應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志為“1”。（3）該中斷源的中斷允許位=1，即該中斷沒有被屏蔽。（4）無同級(jí)或更高級(jí)中斷正在被服務(wù)。