中斷概念(12.5)

和流程圖(14.5)西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院寧改娣

博士

教授MCU內(nèi)部結(jié)構(gòu)框架與CPU交換信息的主要分為兩種器件：存儲(chǔ)器和IO端口。端口是指CPU可以直接訪問的控制、狀態(tài)、數(shù)據(jù)寄存器CPU控制或訪問I/O端口的方式一般有兩種：查詢和中斷2026/1/30CPU最小系統(tǒng)支持模塊（WD、LP、PLL…）

片內(nèi)總線芯片引腳程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)外設(shè)（寄存器）片內(nèi)外設(shè)接口IO端口：（控制寄存器、

狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)寄存器）CPU控制或訪問I/O端口的兩種方式（詳見12.5節(jié)）程序查詢方式：CPU不斷地查詢I/O接口中狀態(tài)寄存器，了解外設(shè)的情況，外設(shè)準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。由于CPU的高速性和I/O設(shè)備的低速性，致使CPU的絕大部分時(shí)間都處于等待I/O設(shè)備完成數(shù)據(jù)的循環(huán)查詢中。CPU的利用率相當(dāng)?shù)汀PU查詢多個(gè)I/O設(shè)備只能串行工作，外設(shè)與CPU交換數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性也很差，重要外設(shè)數(shù)據(jù)不能及時(shí)處理。但程序查詢方式編程簡(jiǎn)單，無(wú)需了解中斷機(jī)制。中斷方式——要用中斷，必須清楚以下概念。2026/1/3012.5.3CPU中斷概念

“中斷”顧名思義，就是中止CPU正在進(jìn)行的工作過程去處理另一事務(wù)，處理之后再繼續(xù)原來(lái)工作過程。2026/1/3012.5.3CPU中斷概念（續(xù)）不同型號(hào)的處理器中斷控制邏輯不同,但概念一樣。中斷一般分為：可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷；優(yōu)先級(jí)2026/1/30MSP430G2x53InterruptVectorAddresses2026/1/30

做為定時(shí)器用時(shí)？P1.3按鍵中斷外設(shè)接口的中斷一般都屬于可屏蔽中斷（maskable），即軟件可屏蔽。CPU上電復(fù)位后一般都是禁止可屏蔽中斷的！InterruptVectorAddresses中斷向量表將CPU與中斷服務(wù)程序聯(lián)系起來(lái)！用戶必須清楚存儲(chǔ)器配置中，CPU的中斷表在哪？2026/1/30cmd文件memory命令中內(nèi)容：INT00:origin=0xFFE0,length=0x0002INT01:origin=0xFFE2,length=0x0002INT02:origin=0xFFE4,length=0x0002INT03:origin=0xFFE6,length=0x0002INT04:origin=0xFFE8,length=0x0002INT05:origin=0xFFEA,length=0x0002INT06:origin=0xFFEC,length=0x0002INT07:origin=0xFFEE,length=0x0002INT08:origin=0xFFF0,length=0x0002INT09:origin=0xFFF2,length=0x0002INT10:origin=0xFFF4,length=0x0002INT11:origin=0xFFF6,length=0x0002INT12:origin=0xFFF8,length=0x0002INT13:origin=0xFFFA,length=0x0002INT14:origin=0xFFFC,length=0x0002RESET:origin=0xFFFE,length=0x0002}：InterruptVectorAddresses中斷向量表中存放對(duì)應(yīng)中斷源服務(wù)程序的入口地址或放跳轉(zhuǎn)指令（每個(gè)CPU采取其中一種方式）。MSP430G2x53,MSP430G2x13MixedSignalMicrocontrollerdatasheet(Rev.J)——中斷向量表為：Theinterruptvectorsandthepower-upstartingaddressarelocatedintheaddressrange0FFFFhto0FFC0h（一旦中斷到這里找服務(wù)程序入口地址，MSP430G2x53表中放中斷服務(wù)程序的入口地址。）.Thevectorcontainsthe16-bitaddressoftheappropriateinterrupthandlerinstructionsequence.2026/1/30cmd文件memory命令中內(nèi)容：INT00:origin=0xFFE0,length=0x0002INT01:origin=0xFFE2,length=0x0002INT02:origin=0xFFE4,length=0x0002INT03:origin=0xFFE6,length=0x0002INT04:origin=0xFFE8,length=0x0002INT05:origin=0xFFEA,length=0x0002INT06:origin=0xFFEC,length=0x0002INT07:origin=0xFFEE,length=0x0002INT08:origin=0xFFF0,length=0x0002INT09:origin=0xFFF2,length=0x0002INT10:origin=0xFFF4,length=0x0002INT11:origin=0xFFF6,length=0x0002INT12:origin=0xFFF8,length=0x0002INT13:origin=0xFFFA,length=0x0002INT14:origin=0xFFFC,length=0x0002RESET:origin=0xFFFE,length=0x0002}MSP430G2x53中斷向量表（表中√存入口地址）2026/1/30P1.3按鍵中斷比如，P1.3按鍵中斷，用戶必須在0FFE4~5H單元存放P1.3中斷服務(wù)程序的入口地址（中斷向量）。程序處理如下：P1.3中斷舉例2026/1/30中斷向量表——查C27A存放的什么？2026/1/30沒允許的中斷向量表：C27A單元是什么？軟件抗干擾！InterruptVectorAddresses上電復(fù)位一般屬于不可屏蔽中斷，優(yōu)先級(jí)最高！思考：跑馬燈程序上電后程序如何走的？PC？實(shí)驗(yàn)觀察上電后的PC以及程序走向（因?yàn)榉抡嫫髋c最小系統(tǒng)在一塊板子，因此仿真器程序占用了空間）。Iftheresetvector(locatedataddress0FFFEh)contains0FFFFh(forexample,flashisnotprogrammed),theCPUgoesintoLPM4immediatelyafterpower-up.也就是說(shuō)，上電復(fù)位向量表中0FFFEH~FFFFH單元存放的是FFFFH兩個(gè)字節(jié)，說(shuō)明沒有用戶程序（實(shí)驗(yàn)查看上電后的Flash內(nèi)容？）體現(xiàn)出低功耗處理！該系列芯片低功耗顯著！2026/1/30cmd文件memory命令中內(nèi)容：INT00:origin=0xFFE0,length=0x0002INT01:origin=0xFFE2,length=0x0002INT02:origin=0xFFE4,length=0x0002INT03:origin=0xFFE6,length=0x0002INT04:origin=0xFFE8,length=0x0002INT05:origin=0xFFEA,length=0x0002INT06:origin=0xFFEC,length=0x0002INT07:origin=0xFFEE,length=0x0002INT08:origin=0xFFF0,length=0x0002INT09:origin=0xFFF2,length=0x0002INT10:origin=0xFFF4,length=0x0002INT11:origin=0xFFF6,length=0x0002INT12:origin=0xFFF8,length=0x0002INT13:origin=0xFFFA,length=0x0002INT14:origin=0xFFFC,length=0x0002RESET:origin=0xFFFE,length=0x0002}2026/1/30cmd文件memory命令中內(nèi)容：INT00:origin=0xFFE0,length=0x0002INT01:origin=0xFFE2,length=0x0002INT02:origin=0xFFE4,length=0x0002INT03:origin=0xFFE6,length=0x0002INT04:origin=0xFFE8,length=0x0002INT05:origin=0xFFEA,length=0x0002INT06:origin=0xFFEC,length=0x0002INT07:origin=0xFFEE,length=0x0002INT08:origin=0xFFF0,length=0x0002INT09:origin=0xFFF2,length=0x0002INT10:origin=0xFFF4,length=0x0002INT11:origin=0xFFF6,length=0x0002INT12:origin=0xFFF8,length=0x0002INT13:origin=0xFFFA,length=0x0002INT14:origin=0xFFFC,length=0x0002RESET:origin=0xFFFE,length=0x0002}

了解MSP430G2x53CPU與中斷相關(guān)Reg

16Bit的CPU，內(nèi)部寄存器都是16BitCPU主要任務(wù)是：讀取、翻譯、執(zhí)行程序指令。后續(xù)詳解PC、SPSR（GIE）GeneralGlobleInterruptEnable上次課的匯編循環(huán)指令看到用R12寄存器，不寫匯編程序可以不了解這些Reg可屏蔽中斷的使能2026/1/30cmd文件memory命令中內(nèi)容：INT00:origin=0xFFE0,length=0x0002INT01:origin=0xFFE2,length=0x0002INT02:origin=0xFFE4,length=0x0002INT03:origin=0xFFE6,length=0x0002INT04:origin=0xFFE8,length=0x0002INT05:origin=0xFFEA,length=0x0002INT06:origin=0xFFEC,length=0x0002INT07:origin=0xFFEE,length=0x0002INT08:origin=0xFFF0,length=0x0002INT09:origin=0xFFF2,length=0x0002INT10:origin=0xFFF4,length=0x0002INT11:origin=0xFFF6,length=0x0002INT12:origin=0xFFF8,length=0x0002INT13:origin=0xFFFA,length=0x0002INT14:origin=0xFFFC,length=0x0002RESET:origin=0xFFFE,length=0x0002}可屏蔽中斷使能最多有三級(jí)門檻（各CPU不一樣）：個(gè)體、整組、全體。MSP430G2x53要使能某個(gè)中斷源，必須把各對(duì)應(yīng)中斷源個(gè)體使能位使能，然后GIE允許。比如，P1.3按鍵要中斷，必須看P1.3模塊的使能位，并使GIE使能中斷。例如，P1.7引腳連接一個(gè)按鍵，該按鍵按下將觸發(fā)P1.7引腳中斷，P1.0引腳連接LED燈。按下按鍵，LED燈亮滅的狀態(tài)反轉(zhuǎn)。要了解GPIO結(jié)構(gòu)及寄存器，中斷允許？請(qǐng)求信號(hào)有效性？附件2P48-P1.7的原理圖2026/1/30P1.7設(shè)置為輸入，設(shè)置上拉電阻熟悉中斷相關(guān)模塊原理及寄存器GPIO中斷相關(guān)的寄存器2026/1/30與門，顯然1使能在P1.7引腳連接一個(gè)按鍵，該按鍵按下將觸發(fā)P1.7引腳中斷，P1.0引腳連接LED燈。按下按鍵，LED燈亮滅的狀態(tài)反轉(zhuǎn)。程序如下：2026/1/30狀態(tài)清0是否需要？？

P1.7輸入DIR？？

CPU響應(yīng)中斷后如果不清除

標(biāo)志位，用戶退出中斷前必須清0?。?！中斷嵌套概念MCU中有大量中斷源，出廠都設(shè)置了優(yōu)先級(jí)一般是高優(yōu)先級(jí)中斷可以打斷低優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)MSP430G2553是個(gè)例外（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以任意嵌套）2026/1/30MSP430x5xxandMSP430x6xxFamily中斷響應(yīng)過程，不同CPU類似但不全相同??！SR2026/1/30中斷嵌套？？P1是多源中斷，P1.0~P1.7一個(gè)入口MSP430中斷返回過程

清楚CPU中斷做了什么，才知道用戶程序應(yīng)該做什么?。?026/1/30中斷的響應(yīng)過程總結(jié)1）中斷申請(qǐng)：硬件或軟件向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)。(用戶1)2）中斷的允許：對(duì)于可屏蔽中斷而言

(用戶軟件處理2）3）中斷判優(yōu)：多數(shù)微控制器內(nèi)部有優(yōu)先級(jí)排隊(duì)判優(yōu)電路4）中斷檢測(cè)：CPU自動(dòng)處理的，用戶不必關(guān)心5）保護(hù)斷點(diǎn)并獲取中斷入口地址：PC(用戶處理向量表3)6）中斷服務(wù)程序中保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：“現(xiàn)場(chǎng)”是指執(zhí)行原程序所用到的相關(guān)寄存器資源。(用戶壓棧,C程序自動(dòng)保護(hù))7）中斷返回：匯編中斷服務(wù)程序最后要有一條中斷返回指令，該指令自動(dòng)從堆棧中恢復(fù)斷點(diǎn)地址給IP或者PC，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)程序。不同處理器會(huì)稍有區(qū)別！用戶要特別關(guān)注中斷使能位和標(biāo)志位在CPU響應(yīng)中斷后如何處理的？2026/1/30MCU可屏蔽中斷總結(jié)要正常響應(yīng)中斷用戶要關(guān)注三個(gè)方面（也是排查中斷故障的思路）：①中斷源MCU出廠后中斷源數(shù)量是確定的。比如，8051有5個(gè)，TIC2000最多96個(gè)，MSP430最多64個(gè)每個(gè)中斷源要能夠提出中斷（會(huì)舉手）。比如，定時(shí)器中斷，如果不計(jì)數(shù)一定不會(huì)溢出產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。2026/1/30MCU可屏蔽中斷總結(jié)②中斷使能和中斷標(biāo)志位上電后一般是禁止中斷的，初始化中要使能。使能一般最多有三個(gè)門檻：個(gè)體、組、全體。要關(guān)注CPU響應(yīng)后對(duì)使能位的處理。有些處理器響應(yīng)一次會(huì)自動(dòng)禁止中斷。如果要中斷嵌套，也要注意中斷服務(wù)程序中使能可否允許？比如，MSP430可否中斷嵌套？中斷標(biāo)志位響應(yīng)后要清除，一直舉手可能重復(fù)中斷。有些標(biāo)志位是CPU自動(dòng)，有些需要用戶清除。2026/1/30MCU可屏蔽中斷總結(jié)③中斷向量表和中斷向量中斷向量表是CPU找用戶中斷服務(wù)程序的地方出廠后向量表的位置是確定的。上電復(fù)位是優(yōu)先級(jí)最高的中斷，所以向量表一般就在PC所指位置上下。中斷向量是指表中填寫的內(nèi)容。有些處理器是寫跳轉(zhuǎn)指令；有些是直接填寫中斷服務(wù)程序的首地址。故障排查：比如P1.3所接按鍵進(jìn)入不了其服務(wù)程序？是中斷源嗎？按鍵了嗎？允許了沒？向量表處理沒？2026/1/30程序流程圖（14.5節(jié)）

程序流程圖用于表示程序執(zhí)行的順序，包括轉(zhuǎn)移和循環(huán)等。在程序開發(fā)過程中畫流程圖，主要以下好處：1）幫助程序員清晰軟件編寫思路；2）避免出現(xiàn)重大的代碼邏輯錯(cuò)誤，造成后期更改困難；3）有利于團(tuán)隊(duì)合作；4）便于他人了解程序。2026/1/30中斷流程圖錯(cuò)誤畫法！主程序流程圖錯(cuò)誤示例：叫“中斷服務(wù)程序”比