6.1中斷的概念6.2中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)6.3中斷控制系統(tǒng)6.4中斷處理過(guò)程6.5外部中斷觸發(fā)方式的選擇6.6中斷程序設(shè)計(jì)第6章中斷系統(tǒng)中斷是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序的過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)異常情況或特殊請(qǐng)求時(shí)，計(jì)算機(jī)停止現(xiàn)行程序的運(yùn)行，自動(dòng)轉(zhuǎn)向?qū)@些異常情況或特殊請(qǐng)求的處理，處理結(jié)束后再返回現(xiàn)行程序的間斷處，繼續(xù)執(zhí)行原程序。

中斷是單片機(jī)實(shí)時(shí)地處理內(nèi)部或外部事件的一種內(nèi)部機(jī)制。當(dāng)某種內(nèi)部或外部事件發(fā)生時(shí)，單片機(jī)的中斷系統(tǒng)將迫使CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而去進(jìn)行中斷事件的處理，中斷處理完畢后，又返回被中斷的程序處，繼續(xù)執(zhí)行下去。

中斷的過(guò)程如圖6.1所示，它包括以下幾個(gè)部分。6.1中?斷?的?概?念圖6.1中斷過(guò)程中斷源：產(chǎn)生中斷的請(qǐng)求源，如一個(gè)電平的變化、一個(gè)脈沖的發(fā)生或計(jì)數(shù)器的溢出等。

中斷響應(yīng)：如何停止當(dāng)前程序去響應(yīng)中斷，包括中斷優(yōu)先、保護(hù)斷點(diǎn)等。

中斷服務(wù)：對(duì)中斷事件的處理。

中斷返回：事件處理完后，返回原來(lái)被中止的程序。

計(jì)算機(jī)中的“中斷”模仿了人腦處理突發(fā)事件的過(guò)程。在人們的日常生活中，“中斷”現(xiàn)象十分普遍。例如，某人在看書，突然電話鈴響，此人就會(huì)“中斷”看書，并把書簽夾在正看書的頁(yè)碼中，然后去接電話，接完電話，又從書簽所做記號(hào)處繼續(xù)看書。這種日常生活中處理中斷的過(guò)程，幾乎完全被計(jì)算機(jī)繼承?！翱磿笨梢岳斫獬烧龍?zhí)行當(dāng)前程序；“電話鈴響”可視為“突發(fā)事件”，稱為“中斷源”；如果同時(shí)還有“門鈴響”、“水開了”等多個(gè)中斷源，這就有一個(gè)處理“事件”的先后次序問(wèn)題，計(jì)算機(jī)稱為“中斷優(yōu)先級(jí)”問(wèn)題；在書中用書簽做記號(hào)可認(rèn)為是“保護(hù)斷點(diǎn)”；接電話是執(zhí)行“中斷服務(wù)程序”；接完電話繼續(xù)看書為“中斷返回”。中斷與子程序有著本質(zhì)的區(qū)別，雖然它們都是停止當(dāng)前程序去執(zhí)行另一程序，然后返回繼續(xù)執(zhí)行原程序。但是，中斷是隨機(jī)發(fā)生的，而子程序是預(yù)先安排好的。用前面所舉的“看書接電話”的例子：“中斷”方式接電話時(shí)，看書人預(yù)先并不知道看到哪一頁(yè)電話鈴會(huì)響；“子程序”方式接電話，則意味看書人看到某一頁(yè)(如p32)時(shí)，電話鈴一定響。顯然，中斷方式比子程序更容易處理這類突發(fā)事件。中斷技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一次飛躍。處理中斷的能力也在一定程度上反映了計(jì)算機(jī)能力的強(qiáng)弱。中斷技術(shù)具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：

(1)提高了CPU的工作效率。中斷可以解決快速的CPU與慢速的外設(shè)之間的矛盾。CPU在啟動(dòng)外設(shè)工作后繼續(xù)執(zhí)行主程序，同時(shí)外設(shè)也在工作。每當(dāng)外設(shè)做完一件事就向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)，CPU停止它正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行給外設(shè)布置任務(wù)的程序(一般情況是處理輸入/輸出數(shù)據(jù))，布置完之后CPU恢復(fù)主程序的執(zhí)行，外設(shè)也繼續(xù)工作。用這樣的方式，CPU還可啟動(dòng)多個(gè)外設(shè)同時(shí)工作，大大地提高了CPU的效率。鍵盤、打印機(jī)、AD轉(zhuǎn)換器等處理速率較慢的外部設(shè)備一般都是采用中斷方式工作的。

(2)并行工作。中斷可使計(jì)算機(jī)多任務(wù)同時(shí)并行工作。計(jì)算機(jī)可以分時(shí)在多任務(wù)中輪換處理各自的任務(wù)，從而在宏觀上顯示出并行工作。

(3)實(shí)時(shí)處理。在實(shí)時(shí)控制中，現(xiàn)場(chǎng)的各種參數(shù)、信息均隨時(shí)間而變化。這些外界變量可根據(jù)要求隨時(shí)向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)，請(qǐng)求CPU及時(shí)處理。如中斷條件滿足，CPU馬上就會(huì)響應(yīng)，進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。

(4)故障處理。針對(duì)難以預(yù)料的情況或故障，如掉電、存儲(chǔ)出錯(cuò)、運(yùn)算溢出等，可通過(guò)中斷系統(tǒng)由故障源向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，再由CPU轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處理程序進(jìn)行處理?；拘蚆CS-51系列單片機(jī)中的中斷系統(tǒng)屬于8位單片機(jī)中功能較強(qiáng)的一種中斷系統(tǒng)，它可以提供5個(gè)中斷源，每個(gè)中斷源有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)別可供選擇，可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷服務(wù)程序嵌套。此外，所有中斷均可由軟件設(shè)定為允許中斷或禁止中斷，也就是說(shuō)，用戶可以用關(guān)中斷指令(或復(fù)位)來(lái)屏蔽所有的中斷請(qǐng)求，也可以用開中斷指令使CPU接受中斷請(qǐng)求。MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6.2所示。6.2中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本型MCS-51系列單片機(jī)的5個(gè)中斷源為：

(1)外部中斷0請(qǐng)求：由INT0(P3.2)腳輸入，當(dāng)此口是低電平或是負(fù)跳變時(shí)，就向CPU申請(qǐng)中斷。

(2)外部中斷1請(qǐng)求：由INT1(P3.3)腳輸入，當(dāng)此口是低電平或是負(fù)跳變時(shí)，就向CPU申請(qǐng)中斷。

(3)定時(shí)器T0中斷請(qǐng)求：當(dāng)定時(shí)器T0產(chǎn)生溢出時(shí)，請(qǐng)求中斷處理。

(4)定時(shí)器T1中斷請(qǐng)求：當(dāng)定時(shí)器T1產(chǎn)生溢出時(shí)，請(qǐng)求中斷處理。

(5)串行中斷請(qǐng)求：當(dāng)接收或發(fā)送完一串行幀時(shí)，請(qǐng)求中斷。

MCS-51系列增強(qiáng)型單片機(jī)如89C52有6個(gè)中斷源，即增加了定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的中斷源。圖6.2MCS-51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖中斷控制系統(tǒng)包括中斷請(qǐng)求、中斷允許、中斷優(yōu)先級(jí)等，都是通過(guò)對(duì)單片機(jī)中的4個(gè)特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP中的可尋址位的操作來(lái)完成的(實(shí)際上，MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部功能都是通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器的操作完成的)。下面分別介紹關(guān)于中斷的4個(gè)特殊功能寄存器。6.3中斷控制系統(tǒng)6.3.1中斷請(qǐng)求標(biāo)志寄存器(TCON、SCON)

TCON(Time/CounterControl)字節(jié)地址為88H，可位尋址，其格式如下：各位的功能如下：

●?IE0：外部中斷0(INT0)中斷申請(qǐng)標(biāo)志位。

●?IT0：外部中斷0(INT0)觸發(fā)方式選擇位。

IT0=0，電平觸發(fā)方式，即INT0為低電平時(shí)，引起中斷。要求低電平一直要保持請(qǐng)求到CPU中斷同意為止。CPU不會(huì)自動(dòng)清除中斷請(qǐng)求標(biāo)志，要采用硬件方法才能清除。

IT0=1，跳變觸發(fā)方式，當(dāng)CPU前一個(gè)機(jī)器周期采集到引腳為高電平，后一個(gè)機(jī)器周期采集到INT0引腳為低電平時(shí)(即從“1”“0”，負(fù)跳變)，置IE0=1，由IE0申請(qǐng)中斷。這種方式即使CPU暫時(shí)不響應(yīng)申請(qǐng)信號(hào)，中斷申請(qǐng)也不會(huì)丟失。IE0進(jìn)入中斷時(shí)被硬件清除?！馮F0：定時(shí)器0溢出標(biāo)志位。當(dāng)定時(shí)器0計(jì)數(shù)產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)置TF0=1。在中斷允許時(shí)，向CPU發(fā)出定時(shí)器0的中斷請(qǐng)求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動(dòng)清0。在中斷屏蔽時(shí)，TF0可作查詢測(cè)試用，此時(shí)只能由軟件清0。

●?IE1：外部中斷1(INT1)請(qǐng)求標(biāo)志位，功能同IE0。

●?IT1：外部中斷1觸發(fā)方式選擇位，功能同IT0。

●?TF1：定時(shí)器1溢出標(biāo)志位，功能同TF0。

●?TR1、TR0定時(shí)器1、0運(yùn)行控制位將在第7章中講解。

TCON的功能可以很方便地用位操作指令來(lái)設(shè)置，如：

SETBIT1；外部中斷1選擇跳變觸發(fā)方式

CLRIT0；外部中斷0選擇電平觸發(fā)方式

這2條位操作指令也可合并為1條指令：

MOV TCON，#05H；TCON=00000101B

SCON(SerialControl)為串行口控制器，字節(jié)地址為98H。其低2位TI和RI鎖存串行口的發(fā)送中斷標(biāo)志和接收中斷標(biāo)志。其格式如下：各位功能如下：

●?TI：串行發(fā)送中斷標(biāo)志。CPU將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF時(shí)，就啟動(dòng)發(fā)送，每發(fā)送完一個(gè)串行幀，硬件將使TI置位。但CPU響應(yīng)中斷時(shí)并不清除TI，必須由軟件

清除。?

●RI：串行接收中斷標(biāo)志。在串行口允許接收時(shí)，每接收完一個(gè)串行幀，硬件將使RI置位。同樣，CPU在響應(yīng)中斷時(shí)不會(huì)清除RI，必須由軟件清除。

單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位后，TCON和SCON均清0，應(yīng)用時(shí)要注意各位的初始狀態(tài)。6.3.2中斷允許寄存器(IE)

計(jì)算機(jī)中斷系統(tǒng)有兩種不同類型的中斷：非屏蔽中斷和可屏蔽中斷。對(duì)非屏蔽中斷，用戶不能用軟件的方法加以禁止，一旦有中斷申請(qǐng)，CPU必須予以響應(yīng)。對(duì)可屏蔽中斷，用戶可以通過(guò)軟件方法來(lái)控制是否允許某中斷源的中斷，允許中斷稱中斷開放，不允許中斷稱中斷屏蔽。MCS-51系列單片機(jī)的5個(gè)中斷源都是可屏蔽中斷，其中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有一個(gè)專用寄存器IE，其字節(jié)地址為A8H，用于控制CPU對(duì)各中斷源的開放或屏蔽。IE(InterruptEnable)寄存器的格式及各位定義如下：

EA：總中斷允許控制位。EA=1，開放所有中斷，各中斷源的允許和禁止可通過(guò)相應(yīng)的中斷允許位單獨(dú)加以控制；EA=0，禁止所有中斷。

ES：串行口中斷允許位。ES=1，允許串行口中斷；ES=0，禁止串行口中斷。

ET1：定時(shí)器1中斷允許位。ET1=1，允許定時(shí)器1中斷；ET1=0，禁止定時(shí)器1中斷。

EX1：外部中斷1中斷允許位。EX1=1，允許外部中斷1中斷；EX1=0，禁止外部中斷1中斷。

ET0：定時(shí)器0中斷允許位。ET0=1，允許定時(shí)器0中斷；ET0=0，禁止定時(shí)器0中斷。

EX0：外部中斷0中斷允許位。EX0=1，允許外部中斷0中斷；EX0=0，禁止外部中斷0中斷。

8051單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位后，IE中各中斷允許位均被清0，即禁止所有中斷?？梢院芊奖愕赜梦徊僮髦噶铋_放或屏蔽某些中斷，如：

SETBEA ；開總中斷

SETBET1 ；開T1中斷

這2條位操作指令也可合并為1條指令：

MOVIE，#88H6.3.3中斷優(yōu)先寄存器(IP)及中斷嵌套

1.中斷優(yōu)先級(jí)

MCS-51系列單片機(jī)基本型有5個(gè)中斷源，當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，要求單片機(jī)能確定哪個(gè)中斷更緊迫，以便首先響應(yīng)。為此，51系列單片機(jī)給每個(gè)中斷源規(guī)定了優(yōu)先級(jí)別，稱為優(yōu)先權(quán)。51系列單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)：高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)。每個(gè)中斷源都可以通過(guò)編程確定為高優(yōu)先級(jí)中斷或低優(yōu)先級(jí)中斷。寄存器IP(InterruptPriority)為中斷優(yōu)先級(jí)寄存器，字節(jié)地址為B8H，它鎖存各中斷源優(yōu)先級(jí)控制位，IP中的每一位均可由軟件來(lái)置1或清0，1表示高優(yōu)先級(jí)，0表示低優(yōu)先級(jí)。其格式如下：各位定義及功能如下：

●?PS：串行口中斷優(yōu)先控制位。PS=1，設(shè)定串行口為高優(yōu)先級(jí)中斷；PS=0，設(shè)定串行口為低優(yōu)先級(jí)中斷。

●?PT1：定時(shí)器T1中斷優(yōu)先控制位。PT1=1，設(shè)定定時(shí)器T1中斷為高優(yōu)先級(jí)中斷；PT1=0，設(shè)定定時(shí)器T1中斷為低優(yōu)先級(jí)中斷。

●?PX1：外部中斷1中斷優(yōu)先控制位。PX1=1，設(shè)定外部中斷1為高優(yōu)先級(jí)中斷；PX1=0，設(shè)定外部中斷1為低優(yōu)先級(jí)中斷?！?PT0：定時(shí)器T0中斷優(yōu)先控制位。PT0=1，設(shè)定定時(shí)器T0中斷為高優(yōu)先級(jí)中斷；PT0=0，設(shè)定定時(shí)器T0中斷為低優(yōu)先級(jí)中斷。

●?PX0：外部中斷0中斷優(yōu)先控制位。PX0=1，設(shè)定外部中斷0為高優(yōu)先級(jí)中斷；PX0=0，設(shè)定外部中斷0為低優(yōu)先級(jí)中斷。

當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位后，IP低5位全部清0，所有中斷源均設(shè)定為低優(yōu)先級(jí)中斷。

如果幾個(gè)同一優(yōu)先級(jí)的中斷源同時(shí)向CPU申請(qǐng)中斷，CPU通過(guò)內(nèi)部硬件查詢邏輯，按同級(jí)優(yōu)先級(jí)順序確定先響應(yīng)哪個(gè)中斷請(qǐng)求。51系列單片機(jī)中，同級(jí)優(yōu)先級(jí)由硬件形成，優(yōu)先級(jí)排隊(duì)的自然順序如表6.1所示。表?6.1中斷優(yōu)先級(jí)同級(jí)順序

MCS-51系列單片機(jī)中斷優(yōu)先級(jí)處理有三條原則：

●?CPU同時(shí)接受到幾個(gè)中斷時(shí)，首先響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別高的中斷請(qǐng)求。

●正在進(jìn)行的中斷過(guò)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。

MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)用戶不可尋址的“優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器”，由它來(lái)實(shí)現(xiàn)這些原則。當(dāng)其中一個(gè)置1時(shí)，表示正在進(jìn)行高優(yōu)先級(jí)的中斷，它將阻止后來(lái)所有的中斷請(qǐng)求。當(dāng)另一個(gè)觸發(fā)器置1時(shí)，表示低優(yōu)先級(jí)的中斷正在執(zhí)行，而后所有同級(jí)的中斷都被阻止，但不阻止高優(yōu)先級(jí)別的中斷。

按MCS-51系列單片機(jī)的中斷優(yōu)先排隊(duì)規(guī)則，大多數(shù)中斷排隊(duì)順序是可以實(shí)現(xiàn)的，但也有少數(shù)排隊(duì)順序無(wú)法實(shí)現(xiàn)，如：INT0→T1→INT1→T0→PS這樣的排隊(duì)順序就因優(yōu)先級(jí)管理的限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

2.中斷嵌套

當(dāng)CPU正處理一個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí)，又出現(xiàn)一個(gè)優(yōu)先級(jí)比它高的中斷請(qǐng)求，CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的中斷，并保留斷點(diǎn)，響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)中斷，待高級(jí)中斷處理結(jié)束以后，再繼續(xù)進(jìn)行被打斷的低級(jí)中斷，這個(gè)過(guò)程稱為中斷嵌套，其示意圖如圖6.3所示。如果發(fā)出新的中斷請(qǐng)求的中斷源的優(yōu)先權(quán)級(jí)別與正在處理的中斷源同級(jí)或更低時(shí)，CPU不會(huì)響應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求，直至正在處理的中斷服務(wù)程序執(zhí)行完以后才去處理新的中斷請(qǐng)求。圖6.3中斷嵌套流程圖6.4.1中斷響應(yīng)條件

當(dāng)單片機(jī)中斷源有請(qǐng)求，并在中斷允許寄存器IE相應(yīng)位置1時(shí)(包括總中斷EA=1和相應(yīng)的中斷允許位置1)，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間，對(duì)所有中斷源按用戶設(shè)置的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行順序檢測(cè)，并在S6期間找到所有有效的中斷請(qǐng)求。如有中斷請(qǐng)求，且滿足下列三個(gè)條件，則在下一個(gè)機(jī)器周期的S1期間響應(yīng)中斷，否則將丟棄中斷采樣的結(jié)果。這個(gè)過(guò)程稱為中斷采集。6.4中斷處理過(guò)程

(1)無(wú)同級(jí)或高級(jí)中斷正在處理。

(2)現(xiàn)行指令執(zhí)行到最后一個(gè)機(jī)器周期且已結(jié)束。

(3)若現(xiàn)行指令為RETI或訪問(wèn)IE、IP的指令時(shí)，執(zhí)行完該指令且緊隨其后的另一條指令也已執(zhí)行完畢。6.4.2中斷響應(yīng)過(guò)程

MCS-51系列單片機(jī)響應(yīng)中斷的過(guò)程較為復(fù)雜，精簡(jiǎn)敘述如下。

CPU響應(yīng)中斷后，由硬件自動(dòng)執(zhí)行如下的功能操作：

(1)中斷優(yōu)先級(jí)查詢，對(duì)相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器置1，阻止后來(lái)的同級(jí)或低級(jí)中斷請(qǐng)求。

(2)保護(hù)斷點(diǎn)，即把程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容壓入堆棧保存。

(3)硬件清除可清除的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位(IE0、IE1、TF0、TF1)。

(4)把被響應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址送入PC，由硬件生成長(zhǎng)調(diào)用指令LCALL轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址(又稱中斷矢量)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。各中斷服務(wù)程序的入口地址見表6.2。

(5)執(zhí)行完RETI指令后，返回原程序繼續(xù)運(yùn)行。表6.2中斷入口地址中斷響應(yīng)過(guò)程都是由單片機(jī)硬件自動(dòng)完成的，但中斷服務(wù)程序則必須由用戶自己編寫。對(duì)上述過(guò)程還需要做一些解釋：

(1)?51系列單片機(jī)CPU只是保護(hù)了“斷點(diǎn)”，而沒有保護(hù)“現(xiàn)場(chǎng)”，即沒有自動(dòng)保護(hù)PSW、A等寄存器或其它存儲(chǔ)器的內(nèi)容，如果需要，必須編寫軟件自己保護(hù)，并在中斷服務(wù)后、中斷返回前恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。

(2)響應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址之間只相隔8個(gè)字節(jié)空間，如果中斷服務(wù)程序較長(zhǎng)，無(wú)法容納，可寫一條跳轉(zhuǎn)指令，安排另一個(gè)較大的空間容納中斷服務(wù)程序。

(3)?RETI是中斷服務(wù)程序結(jié)束的標(biāo)記，CPU執(zhí)行完這條指令后，把響應(yīng)中斷時(shí)所置位的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器清0，然后從堆棧中彈出頂上的兩個(gè)字節(jié)送到程序計(jì)數(shù)器PC，CPU從原來(lái)中斷處重新執(zhí)行被中斷的程序。

注意，不能用RET指令代替RETI指令，雖然用RET指令也能控制PC返回原來(lái)中斷的地址，但RET沒有清0優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器，中斷系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為中斷仍在進(jìn)行，其結(jié)果是與此同級(jí)的中斷請(qǐng)求將不被響應(yīng)。所以用戶的中斷復(fù)位程序的最后一條指令必須是RETI。

如要詳細(xì)了解中斷響應(yīng)過(guò)程，需要分析中斷的響應(yīng)時(shí)序，如圖6.4所示。圖6.4中斷響應(yīng)時(shí)序圖中M1～M5表示機(jī)器周期。若中斷源在M1周期內(nèi)發(fā)生中斷請(qǐng)求，將置TCON中的對(duì)應(yīng)標(biāo)志位，且于S5P2期間其狀態(tài)被采集。在接著的M2機(jī)器周期，執(zhí)行中斷查詢和優(yōu)先級(jí)處理。如果執(zhí)行的當(dāng)前指令不是RET、RETI、IE、IP，而是其它指令的最后一個(gè)機(jī)器周期且中斷請(qǐng)求有效，CPU即響應(yīng)中斷。在M3、M4兩個(gè)機(jī)器周期中，內(nèi)部硬件自動(dòng)生成長(zhǎng)調(diào)用指令LCALL，并置位中斷優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器，將斷點(diǎn)地址(PC的當(dāng)前值)壓入堆棧保護(hù)，把對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址送PC，同時(shí)清除該中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。但不會(huì)自動(dòng)清0串行通信的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位RI、TI，必須通過(guò)軟件才能清除它們。在M5機(jī)器周期開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。

從中斷源提出中斷申請(qǐng)，到CPU響應(yīng)中斷，自動(dòng)轉(zhuǎn)向中斷矢量地址，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，直到返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)原程序的執(zhí)行的過(guò)程，就是中斷響應(yīng)的全過(guò)程。6.4.3中斷的撤銷

MCS-51各中斷源中斷請(qǐng)求撤銷的方法各不相同，分別為：

(1)定時(shí)器中斷請(qǐng)求的撤銷。對(duì)于定時(shí)器0或1溢出中斷，CPU在響應(yīng)中斷后即由硬件自動(dòng)撤銷其中斷標(biāo)志位TF0或TF1，無(wú)需采取其它措施。

(2)串行口中斷請(qǐng)求的撤銷。對(duì)于串行口中斷，CPU在響應(yīng)中斷后，硬件不能自動(dòng)撤銷中斷請(qǐng)求標(biāo)志位TI、RI，必須在中斷服務(wù)程序中用軟件將其撤銷。

(3)外部中斷請(qǐng)求的撤銷。外部中斷可分為跳變觸發(fā)型和電平觸發(fā)型。對(duì)于跳變觸發(fā)的外部中斷0或1，CPU在響應(yīng)中斷后由硬件自動(dòng)清除其中斷標(biāo)志位IE0或IE1，無(wú)需采取其它措施。

對(duì)于電平觸發(fā)的外部中斷，其中斷請(qǐng)求撤除方法較復(fù)雜。首先CPU在響應(yīng)中斷后不會(huì)自動(dòng)清除其中斷標(biāo)志位IE0或IE1，在中斷返回前，應(yīng)撤銷(清除)該中斷請(qǐng)求標(biāo)志。其次，因低電平引起外部中斷，所以在CPU響應(yīng)中斷后，應(yīng)立即撤除引腳上的低電平，否則，就會(huì)引起重復(fù)中斷而導(dǎo)致錯(cuò)誤。由于CPU不能控制引腳的信號(hào)，因此，只有通過(guò)硬件再配合相應(yīng)軟件才能解決這個(gè)問(wèn)題。圖6.5是可行方案之一。圖6.5撤除外部中斷請(qǐng)求的的電路由圖6.5可知，外部中斷請(qǐng)求信號(hào)不直接加在(或)引腳上。當(dāng)外部中斷請(qǐng)求的低電平有效信號(hào)經(jīng)反相器后送出到D觸發(fā)器的CLK端產(chǎn)生正跳變時(shí)，端輸出為0，向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求?？赏ㄟ^(guò)一根I/O口線(如P1.0)來(lái)控制端，輸入一個(gè)負(fù)脈沖(持續(xù)時(shí)間為2個(gè)機(jī)器周期)，即可使置1，從而撤銷中斷請(qǐng)求。在中斷服務(wù)程序中采用以下三條指令：

CLRP1.0

NOP

SETBP1.0

它會(huì)在P1.0上輸出一個(gè)寬度為2個(gè)機(jī)器周期的負(fù)脈沖，使D觸發(fā)器復(fù)位，=1，撤消中斷請(qǐng)求，從而不會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。6.4.4外部中斷響應(yīng)的時(shí)間

中斷響應(yīng)時(shí)間是指從中斷請(qǐng)求標(biāo)志位置位到CPU開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序的第一條指令所需要的時(shí)間。CPU并非每時(shí)每刻對(duì)中斷請(qǐng)求都予以響應(yīng)。另外，不同的中斷請(qǐng)求其響應(yīng)時(shí)間也是不同的。以外部中斷為例，CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣其輸入引腳或端的電平，如果中斷請(qǐng)求有效，則置位中斷請(qǐng)求標(biāo)志位IE0或IE1，然后在下一個(gè)機(jī)器周期再對(duì)這些值進(jìn)行查詢，這就意味著中斷請(qǐng)求信號(hào)的低電平至少應(yīng)維持一個(gè)機(jī)器周期。這時(shí)，如果滿足中斷響應(yīng)條件，則CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求，在下一個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行一條硬件長(zhǎng)調(diào)用指令“LACLL”，使程序轉(zhuǎn)入中斷地址入口。該調(diào)用指令執(zhí)行時(shí)間是兩個(gè)機(jī)器周期，因此，外部中斷響應(yīng)時(shí)間至少需要3個(gè)機(jī)器周期，這是最短的中斷響應(yīng)時(shí)間。如果中斷請(qǐng)求不能滿足前面所述的三個(gè)條件而被阻斷，則要增加等待時(shí)間。例如一個(gè)同級(jí)或更高級(jí)的中斷正在進(jìn)行，則附加的等待時(shí)間取決于正在進(jìn)行的中斷服務(wù)程序的長(zhǎng)度，等待時(shí)間不確定。

若沒有同級(jí)或高優(yōu)先級(jí)的中斷正在進(jìn)行，所需要的附加等待時(shí)間在3～5個(gè)機(jī)器周期之間。這是因?yàn)椋?/p>

第一，如果正在執(zhí)行的一條指令還沒有進(jìn)行到最后一個(gè)機(jī)器周期，則附加的等待時(shí)間為1～3個(gè)機(jī)器周期(因?yàn)榧词故亲铋L(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間的指令MUL、DIV，也只有4個(gè)機(jī)器周期)。第二，如果查詢周期恰逢RET、RETI或訪問(wèn)IE、IP指令(這些指令后面至少要再執(zhí)行一條指令才能接受中斷請(qǐng)求)，而這些指令后又碰巧是MUL、DIV指令，則此時(shí)引起的附加時(shí)間不會(huì)超過(guò)5個(gè)機(jī)器周期(一個(gè)機(jī)器周期完成RET、RETI或IE、IP指令再加4個(gè)機(jī)器周期完成MUL、DIV)。

所以，對(duì)于外部中斷源，在沒有嵌套的單級(jí)中斷情況下，響應(yīng)時(shí)間為3個(gè)機(jī)器周期(最短響應(yīng)外部中斷時(shí)間)至8個(gè)機(jī)器周期(加最長(zhǎng)的5個(gè)機(jī)器周期附加時(shí)間)。

中斷響應(yīng)的時(shí)間會(huì)給一些高要求應(yīng)用造成時(shí)間差，請(qǐng)?jiān)趯?shí)際應(yīng)用中予以注意。

CPU在采集外部中斷時(shí)，會(huì)檢測(cè)、引腳的電平，這個(gè)電平對(duì)中斷的觸發(fā)方式可定義為兩種：電平觸發(fā)方式和跳變觸發(fā)方式。

若外部中斷定義為電平觸發(fā)方式，則外部中斷申請(qǐng)標(biāo)志位(IE0、IE1)的狀態(tài)會(huì)隨CPU在每個(gè)機(jī)器周期采樣到的外部中斷輸入引腳的電平變化而變化。這樣能提高CPU對(duì)外部中斷請(qǐng)求的響應(yīng)速度。這種方式要求外部中斷請(qǐng)求的有效低電平一直保持到請(qǐng)求獲得響應(yīng)為止，不然就會(huì)丟失；并要求在中斷服務(wù)程序結(jié)束之前，及時(shí)撤銷其低電平，否則中斷返回之后將再次產(chǎn)生中斷。電平觸發(fā)方式適合于外部中斷輸入為低電平，且中斷服務(wù)程序能清除外部中斷請(qǐng)求源的情況。6.5外部中斷觸發(fā)方式的選擇若外部中斷定義為跳變觸發(fā)方式，則外部中斷申請(qǐng)標(biāo)志位(IE0、IE1)的狀態(tài)能被鎖住。原因是：定義為跳變觸發(fā)方式后，CPU在前一個(gè)機(jī)器周期采樣到外部中斷輸入為高電平，下一個(gè)機(jī)器周期采樣到為低電平時(shí)(即從“1”“0”，負(fù)跳變)，則置IE0或IE1為邏輯1。這樣，即便是CPU暫時(shí)不能響應(yīng)，中斷申請(qǐng)標(biāo)志也不會(huì)丟失。CPU響