單片機(jī)原理及應(yīng)用第6章中斷及其應(yīng)用本章介紹中斷的概念、原理和應(yīng)用。學(xué)會(huì)中斷，在嵌入式開(kāi)發(fā)中可以編寫(xiě)出更加高效、靈活的程序。中斷的概念1定義中斷是一種讓CPU暫停當(dāng)前工作，轉(zhuǎn)而去處理一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的事件的機(jī)制。2優(yōu)勢(shì)可以讓CPU在等待外設(shè)響應(yīng)時(shí)執(zhí)行其他任務(wù)，提高CPU利用率。硬件中斷由外部設(shè)備引起，例如按鍵。軟件中斷由程序內(nèi)部的語(yǔ)句產(chǎn)生，例如循環(huán)中的延時(shí)。中斷的原理中斷的觸發(fā)過(guò)程分為3個(gè)階段：1中斷請(qǐng)求外設(shè)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，將中斷請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送至CPU。2中斷響應(yīng)CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求，自動(dòng)保存當(dāng)前執(zhí)行的指令以便中斷結(jié)束后恢復(fù)執(zhí)行位置。CPU根據(jù)中斷向量表找到對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序。3中斷處理執(zhí)行中斷服務(wù)程序，完成對(duì)中斷事件的處理。處理完成后，CPU恢復(fù)之前的執(zhí)行狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。中斷向量表概念中斷向量表是儲(chǔ)存中斷服務(wù)程序入口地址的表格。作用當(dāng)CPU接收到一個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí)，會(huì)取得中斷類(lèi)型號(hào)并在中斷向量表中查找對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序。修改中斷向量表可以在啟動(dòng)時(shí)初始化，或在程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)修改。中斷嵌套與優(yōu)先級(jí)中斷嵌套：當(dāng)一個(gè)中斷服務(wù)程序正在執(zhí)行時(shí)，另一個(gè)中斷請(qǐng)求到達(dá)，CPU會(huì)先保存當(dāng)前中斷程序現(xiàn)場(chǎng)，然后執(zhí)行新的中斷服務(wù)程序。在新的中斷服務(wù)程序處理結(jié)束后，CPU會(huì)回到原先的中斷程序執(zhí)行。中斷優(yōu)先級(jí)：中斷優(yōu)先級(jí)越高，中斷服務(wù)程序的響應(yīng)時(shí)間越短。CPU可以通過(guò)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器確定中斷的優(yōu)先級(jí)。中斷應(yīng)用定時(shí)器中斷：應(yīng)用于定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等模塊，在一定時(shí)間間隔觸發(fā)中斷，并進(jìn)行相應(yīng)的操作。外部中斷：應(yīng)用于按鍵、傳感器等外部設(shè)備，引發(fā)中斷事件進(jìn)行響應(yīng)。串口中斷：應(yīng)用于串口通信，當(dāng)接收到一定量的數(shù)據(jù)后就會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，進(jìn)行處理并返回?cái)?shù)據(jù)。ADC中斷：應(yīng)用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換完成后觸發(fā)中斷請(qǐng)求，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。中斷服務(wù)程序的編寫(xiě)匯編語(yǔ)言匯編程序通常直接讀取中斷向量表中的地址，不需要特別的鏈接工作。C語(yǔ)言C語(yǔ)言中，中斷服務(wù)程序需要聲明為中斷服務(wù)函數(shù)，并使用特殊的鏈接腳本。中斷服務(wù)程序的寫(xiě)法：中斷服務(wù)程序必須盡可能簡(jiǎn)短，禁止使用過(guò)多的分支指令和函數(shù)調(diào)用。在結(jié)束前要恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)并使用reti指令返回?？梢允褂醚訒r(shí)等方法避免不必要的中斷請(qǐng)求。中斷的屏蔽與處理異常情況1中斷屏蔽可以通過(guò)設(shè)置中斷控制寄存器來(lái)屏蔽特定中斷，以防止它們干擾程序的正常執(zhí)行。2異常情況處理異常情況包括可屏蔽中斷，在中斷服務(wù)程序執(zhí)行中被中斷，以及無(wú)法識(shí)別的中斷類(lèi)型等。程序需要在設(shè)計(jì)時(shí)處理這些異常情況。中斷性能的評(píng)估與提升中斷性能測(cè)試指標(biāo)：中斷響應(yīng)時(shí)間、中斷處理時(shí)間、CPU負(fù)載率、系統(tǒng)穩(wěn)定性等。提升中斷性能的方法：優(yōu)化中斷服務(wù)程序、提高中斷優(yōu)先級(jí)、減少中斷信號(hào)等。硬件優(yōu)化優(yōu)化硬件設(shè)計(jì)可以提