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【硬见小百科】单片机中断系统

云创硬见 2018-12-21 09:29

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单片机中断系统的概念

        什么是中断,我们从一个生活中的例程引入。

       你正在家中看书,突然电话铃响了,你放下书本,去接电话,和来电话的人交谈,然后放下电话,回来继续看你的书。这就是生活中的“中断”的现象,就是正常的工作过程被外部的事件打断了。仔细研究一下生活中的中断,对于我们学习单片机的中断也很有好处。

       第一、什么可经引起中断。生活中很多事件能引起中断:有人按了门铃了,电话铃响了,你的闹钟闹响了,你烧的水开了….等等诸如此类的事件,我们把能引起中断的称之为中断源。单片机中也有一些能引起中断的事件,8031中一共有5个:两个外部中断,两个计数/定时器中断,一个串行口中断。

       第二、中断的嵌套与优先级处理。设想一下,我们正在看书,电话铃响了,同时又有人按了门铃,你该先做那样呢?如果你正是在等一个很重要的电话,你一般不会去理会门铃的,而反之,你正在等一个重要的客人,则可能就不会去理会电话了。如果不是这两者(即不等电话,也不是等人上门),你可能会按你常常的习惯去处理。总之这里存在一个优先级的问题,单片机中也是如此,也有优先级的问题。优先级的问题不仅仅发生在两个中断同时产生的情况,也发生在一个中断已产生,又有一个中断产生的情况,比如你正接电话,有人按门铃的情况,或你正开门与人交谈,又有电话响了情况。考虑一下我们会怎么办吧。

        第三、中断的响应过程。当有事件产生,进入中断之前我们必须先记住现在看书的第几页了,或拿一个书签放在当前页的位置,然后去处理不一样的事情(因为处理完了,我们还要回来继续看书):电话铃响我们要到放电话的地方去,门铃响我们要到门那边去,也说是不一样的中断,我们要在不一样的地点处理,而这个地点常常还是固定的。计算机中也是采用的这种办法,五个中断源,每个中断产生后都到一个固定的地方去找处理这个中断的程序,当然在去之前首先要保存下面将执行的指令的地址,以便处理完中断后回到原来的地方继续往下执行程序。具体地说,中断响应能分为以下几个步骤:1、保护断点,即保存下一将要执行的指令的地址,就是把这个地址送入堆栈。2、寻找中断入口,根据5个不一样的中断源所产生的中断,查找5个不一样的入口地址。以上工作是由计算机自动完成的,与编程者无关。在这5个入口地址处存放有中断处理程序(这是程序编写时放在那儿的,如果没把中断程序放在那儿,就错了,中断程序就不能被执行到)。3、执行中断处理程序。4、中断返回:执行完中断指令后,就从中断处返回到主程序,继续执行。

MCS-51单片机中断系统的结构

5个中断源的符号、名称及产生的条件如下。
INT0:外部中断0,由P3.2端口线引入,低电平或下跳沿引起。
INT1:外部中断1,由P3.3端口线引入,低电平或下跳沿引起。
T0:定时器/计数器0中断,由T0计满回零引起。
T1:定时器/计数器l中断,由T1计满回零引起。
TI/RI:串行I/O中断,串行端口完成一帧字符发送/接收后引起。
整个中断系统的结构框图见下图所示。

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       如图所示,由与中断有关的特殊功能寄存器、中断入口、次序查询逻辑电路等组成,包括5个中断请求源,4个用于中断控制的寄存器IE、IP、ECON和SCON来控制中断类弄、中断的开、关和各种中断源的优先级确定。

中断请求源

(1)外部中断请求源

即外中断0和1,经由外部管脚引入的,在单片机上有两个管脚,名称为INT0、INT1,也就是P3.2、P3.3这两个管脚。在内部的TCON中有四位是与外中断有关的。

IT0:INT0触发方式控制位,可由软件进和置位和复位,IT0=0,INT0为低电平触发方式,IT0=1,INT0为负跳变触发方式。这两种方式的差异将在以后再谈。

IE0:INT0中断请求标志位。当有外部的中断请求时,这位就会置1(这由硬件来完成),在CPU响应中断后,由硬件将IE0清0。

IT1、IE1的用途和IT0、IE0相同。

(2)内部中断请求源TF0

定时器T0的溢出中断标记,当T0计数产生溢出时,由硬件置位TF0。当CPU响应中断后,再由硬件将TF0清0。

TF1:与TF0类似。

TI、RI:串行口发送、接收中断,在串行口中再讲解。

       中断允许寄存器IE在MCS-51中断系统中,中断的允许或禁止是由片内可进行位寻址的8位中断允许寄存器IE来控制的。

中断系统的控制寄存器

中断系统有两个控制寄存器IE和IP,它们分别用来设定各个中断源的打开/关闭和中断优先级。此外,在TCON中另有4位用于选择引起外部中断的条件并作为标志位。

1.中断允许寄存器--IE
IE在特殊功能寄存器中,字节地址为A8H,位地址(由低位到高位)分别是A8H-AFH。
IE用来打开或关断各中断源的中断请求,基本格式如下图1所示:

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图1

EA:全局中断允许位。EA=0,关闭全部中断;EA=1,打开全局中断控制,在此条件下,由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。
×:无效位。
ES:串行I/O中断允许位。ES=1,打开串行I/O中断;ES=0,关闭串行I/O中断。
ETl:定时器/计数器1中断允许位。ETl=1,打开T1中断;ETl=O,关闭T1中断。
EXl:外部中断l中断允许位。EXl=1,打开INT1;EXl=0,关闭INT1。
ET0:定时器/计数器0中断允许位。ET0=1,打开T0中断;ET0=0,关闭TO中断。
EXO:外部中断0中断允许位。Ex0=1,打开INT0;EX0=0,关闭INT0.


2、中断优先寄存器--IP
IP在特殊功能寄存器中,字节地址为B8H,位地址(由低位到高位)分别是B8H一BFH,IP用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级,IP的基本格式如下图2所示:

image.png

图2

×:无效位。
PS:串行I/O中断优先级控制位。PS=1,高优先级;PS=0,低优先级。
PTl:定时器/计数器1中断优先级控制位。PTl=1,高优先级;PTl=0,低优先级。
Pxl:外部中断1中断优先级控制位。Pxl=1,高优先级;PXl=O,低优先级。
PT0:定时器/计数器o中断优先级控制位。PT0=1,高优先级;PTO=0,低优先级。
Px0:外部中断0中断优先级控制位。Px0=1,高优先级;Px0=0,伤优先级。
       在MCS-51单片机系列中,高级中断能够打断低级中断以形成中断嵌套;同级中断之间,或低级对高级中断则不能形成中断嵌套。若几个同级中断同时向CPU请求中断响应,则CPU按如下顺序确定响应的先后顺序:

INT0一T0---INT1一T1一RI/T1.

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