机中断处理过程掌握中断程序设计理解中断使用过程中需要

第六章中断本章学习目标掌握单片机中断系统掌握单片机中断处理过程掌握中断程序设计理解中断使用过程中需要注意的问题1§6.1中断的概念中断是计算机中的一个很重要的技术,它既和硬件有关，也和软件有关。正是因为有了中断技术，才使得计算机的控制功能更加灵活、效率更高、使得计算机的发展和应用大大的前进了一步，中断功能的强弱已成为衡量一台计算机功能完善与否的重要指标。例如，下面的情况下，就需要采用中断技术。当计算机正在正常运行一个程序段的时候，如果有一个紧急的事件出现，又必须要立即处理这个紧急的事件；计算机一边工作一边随时准备处理一个事件，但又不确定该事件出现的确切时刻，像处理防火防盗事件一样。2

计算机采用中断技术，大大提高了工作效率和处理问题的灵活性，主要表现在3个方面：可及时处理控制系统中许多随机发生的事件；较好的解决了快速CPU和慢速外设之间的矛盾，可使CPU和外设并行工作；具备了处理故障的能力，提高了系统自身的可靠性。3中断类似于主程序调用子程序，但它们又有区别，各自的主要特点如表所示。中

断调用子程序产生时刻是随机的程序中事先安排好的既保护断点（自动），又保护现场（程序）可只保护断点（自动）处理程序的入口地址是单片机硬件确定的，用户不能改变子程序的入口地址是程序编排的表6-1中断和调用子程序之间的主要区别4一、中断源及其优先级管理1、中断源中断源是指能发出中断请求，引起中断的装置或事件。

STC15F2K60S2单片机提供14个中断请求源:5个外部中断请求3个片内定时/计数器溢出中断请求2个片内异步串行口（UART）中断请求1个ADC中断1个SPI中断1个低电压检测中断1个PCA中断。

§6.2单片机的中断系统及其管理5图6-1STC15F2K60S2单片机的中断系统6（1）定时/计数器T0和T1的控制寄存器TCON该寄存器同时锁存了T0和T1的溢出中断请求标志及外部中断请求标志。TCON（地址为88H，复位值为00H）的各位定义如下：位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT07位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT01）IT0：外部中断触发方式控制位。可由软件置1或清“0”。

0：电平触发方式。当输入低电平时，置位IE0。1：边沿触发方式。输入脚上电平由高到低的负跳变时，置位IE0。2）IT1：外部中断触发方式控制位，与IT0类似。83）IE0：外部中断0请求标志。当IT0=0即电平触发方式时，在每个指令周期的最后一个时钟周期采样IT0，若为低电平，由硬件置位IE0。当IT0=1即边沿触发方式时，当某个指令周期的最后一个时钟周期采样到为高电平，下一个指令周期的最后一个时钟周期采样到为低电平时，由硬件置位IE0。IE0=1表示向CPU请求中断。当CPU响应中断转向中断服务程序时，由硬件自动清0中断标志。4）IE1：外部中断1请求标志，其意义和IE0相同。位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT094）TR0：定时/计数器T0启动/停止控制位。5）TR1：定时/计数器T1启动/停止控制位，详细介绍，请参考“定时器”一章。位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0106）TF0：定时/计数器T0溢出中断标志。

T0启动计数后，从初值开始加1计数。当计数器产生进位时，由硬件置TF0为1，向CPU申请中断，若CPU响应中断，在进入中断服务后，CPU自动将TF0清0。TF0也可用软件清0（查询方式）。7）TF1：定时/计数器T1的中断标志，功能和TF0类似。位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT011（2）串行口1控制寄存器SCON用于对串行口1的工作方式进行控制，其最低两位锁存串行口1发送中断标志TI和接收中断标志RI。SCON（地址为98H，复位值为00H）各位的定义如下：位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称SM0/FESM1SM2RENTB8RB8TIRITI或RI只要有一个为1，表示串行口申请中断121）RI：串行口1接收中断标志。

RI=1表示串行口1接收器已经接收到数据，所以向CPU申请中断，以便将接收到的数据存到预先安排好的数据区。RI必须由用户在中断处理程序中用指令清0。2）TI：串行口1发送中断标志。

TI=1表示串行口发送器已经发送完上一个数据，所以向CPU申请中断，以便发送下一个数据。TI必须由用户在中断处理程序中用指令清0。13（3）串口2控制寄存器S2CON寄存器S2CON（地址为9AH，复位值为00H）用于确定串口2的操作方式和控制串口2的某些功能，并设有接收和发送中断标志（S2RI及S2TI）位。S2CON各位的定义如下：位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称S2SM0S2SM1S2SM2S2RENS2TB8S2RB8S2TIS2RI14S2TI和S2RI是串口2的发送中断标志和接收中断标志，与寄存器SCON对应位的含义和功能类似，在此，不做详细描述。位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称S2SM0S2SM1S2SM2S2RENS2TB8S2RB8S2TIS2RI15（4）电源控制寄存器PCON电源控制寄存器PCON（地址为87H，复位值为30H）寄存器的各位定义如下：位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称SMODSMOD0LVDFPOFGF1GF0PDIDL与中断有关的位是LVDF。

LVDF是低电压检测标志位，同时也是低电压检测中断请求标志位。16（5）PCA控制寄存器CCONCCON（地址为D8H，复位值为00xxx000B位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称CFCR---CCF2CCF1CCF01）CF：PCA计数器溢出标志位。当PCA计数器溢出时，CF由硬件置位。如CMOD寄存器的ECF位置位，CF标志可用来产生中断。CF位可通过硬件或软件置位，但只能通过软件清0。2）CCF2/CCF1/CCF0：PCA各个模块的标志。17（6）SPI状态寄存器SPSTATSPSTAT（地址为CDH，复位值为00xxxxxxB）各位的定义如下：位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称SPIFWCOL------18SPIF是SPI传输完成标志。

当一次传输完成时，SPIF被置位。此时，如果SPI中断被打开（ESPI=1，EA=1），将产生中断。SPIF标志通过软件向其写入1而清0。WCOL位的作用以及SPI模块在“数据通信”一章中介绍。位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称SPIFWCOL------19（7）ADC控制寄存器ADC_CONTRADC_CONTR（地址为C5H，复位值为0XX00000B）各位的定义如下：位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称ADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS0位ADC_FLAG是A/D转换结束标志。

A/D转换完成后，ADC_FLAG=1。此时，若允许A/D转换中断（EADC=1，EA=1），则由该位申请产生中断。也可由软件查询该标志位判断A/D转换是否结束，ADC_FLAG一定要软件清“0”202、中断的允许、禁止及优先级（1）中断的允许和禁止

STC15F2K60S2单片机中没有专门的开中断和关中断指令，中断的允许和禁止是通过设置IE、IE2和外部中断允许和时钟输出寄存器INT_CLKO的相应位实现的。单片机对中断源的允许和禁止由两级控制组成，即总控制和对每个中断源的分别控制。211）中断允许寄存器IE中断允许寄存器IE（地址为A8H，复位值为00H）位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称EAELVDEADCESET1EX1ET0EX01）EA：中断允许总控制位。

0：禁止中断系统，所有中断源的中断请求均被禁止，称为关中断。

1：允许中断系统，所有中断源的中断请求均可以被允许，称为开中断；某一个中断源的请求是否允许，还要由该中断源所对应的中断允许控制位决定。222）ELVD：低电压检测中断允许控制位。

1：允许低电压检测中断；

0：禁止低电压检测中断。3）EADC：ADC中断允许控制位。

1：允许ADC中断；

0：禁止ADC中断。位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称EAELVDEADCESET1EX1ET0EX0234）ES：串行口1中断允许控制位。

1：允许串行口1中断；

0：禁止串行口1中断。5）ET1：定时器1中断允许控制位。

1：允许定时器1中断；

0：禁止定时器1中断。位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称EAELVDEADCESET1EX1ET0EX0246）EXl：外部中断中断允许控制位。

1：允许外部中断1中断；

0：禁止外部中断1中断。7）ET0：定时器0中断允许控制位。

1：允许定时器0中断；

0：禁止定时器0中断。8）EX0：外部中断源中断允许控制位。

1：允许外部中断0中断；

0：禁止外部中断0中断。位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称EAELVDEADCESET1EX1ET0EX0252）中断允许寄存器IE2（地址为AFH，复位值为XXXXXX00B）位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称ET2ESPIES2①ET2：定时器2的中断允许位。

1：允许定时器2产生中断；

0：禁止定时器2产生中断。②ESPI：SPI中断允许控制位。

1：允许SPI中断；0：禁止SPI中断。

③ES2：串行口2中断允许控制位。

1：允许串行口2中断；

0：禁止串行口2中断。263）外部中断使能和时钟输出寄存器INT_CLKO外部中断使能和时钟输出寄存器INT_CLKO（地址为8FH，复位值为X0000000B，不能进行位寻址）各位的定义如下：位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称-EX4EX3EX2LVD_WAKET2CLKOT1CLKOT0CLKO27①EX4：外部中断4中断允许位。

1：允许外部中断4中断；

0：禁止外部中断4中断。外部中断4下降沿触发。②EX3：外部中断3中断允许位。

1：允许外部中断3中断；

0：禁止外部中断3中断。外部中断3下降沿触发。③EX2：外部中断2中断允许位。

1：允许外部中断2中断；

0：禁止外部中断2中断。外部中断2下降沿触发。284）PCA比较/捕获寄存器CCAPMn（n=0,1,2,下同。地址分别对应DAH,DBH和DCH，复位值均为X0000000B），各位的定义如下：位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称-ECOMnCAPPnCAPNnMATnTOGnPWMnECCFn

ECCFn：使能CCFn中断。寄存器CCON的比较/捕获标志CCFn用来产生中断。295）PCA工作模式寄存器（CMOD）CMOD（地址为D9H，复位值为0XXX0000B）各位的定义如下：

ECF：PCA计数器溢出中断使能位。ECF=1时，允许寄存器CCON中CF位的中断。ECF=0时，禁止寄存器CCON中CF位的中断。位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称CIDL---CPS2CPS1CPS0ECF30STC15F2K60S2单片机复位后，各中断允许寄存器控制位均被清“0”，即禁止所有中断。如果需要允许某些中断，可在程序中将相应中断控制位置为1。用户可通过对IE、IE2和INT_CLKO中相应的位进行置1或清0的操作来允许或禁止各中断源的中断申请。禁止某个中断源申请中断，也称为屏蔽某个中断源。欲使某中断源允许中断，必须同时使EA=1，即同时使CPU允许中断。所以EA相当于中断允许的“总开关”。31（2）中断的优先级外部中断2、外部中断3、定时器T2和外部中断4，不能设置为高优先级，其他中断源通过特殊功能寄存器（IP和IP2）中的相应位，可设为高、低二级优先级，实现二级中断嵌套，与传统8051单片机两级中断优先级完全兼容。32STC15F2K60S2单片机对中断优先级的处理原则低优先级中断可被高优先级中断所中断，反之不能。任何一种中断（不管是高优先级还是低优先级），一旦得到响应，不会再被它的同级中断所中断。33同一优先级的中断源同时申请中断时，按照事先约定的硬件查询顺序响应中断。这相当于在每个优先级内，还同时存在另一个辅助优先级结构（称为默认的优先级）STC15F2K60S2单片机各中断默认的优先级如表6-2所示。其中，默认中断优先级次序号越小，优先级越高。341）中断优先级寄存器IP中断优先级寄存器IP（地址为B8H，复位值为00H）各位的定义如下：位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称PPCAPLVDPADCPSPT1PX1PT0PX0每一位对应其相应的中断源的优先级控制位。

1：高优先级；0：低优先级。352）第二中断优先级低字节寄存器IP2第二中断优先级低字节寄存器IP2（地址为B5H，复位值为XXXXXX00B）：位号D7D6D5D4D3D2D1D0位名称PSPIPS21）PSPI：SPI中断优先级控制位。

1：SPI中断为高优先级；

0：SPI中断为低优先级。2）PS2：串口2中断优先级控制位。

1：串口2中断为高优先级；

0：串口2中断为低优先级。36IP、IP2一起确定STC15F2K60S2单片机的二个中断优先级。37例如，如果要允许外部中断0中断，需要将EX0和EA都置1。如果要允许A/D转换中断，则需要将EADC和EA都置1。38二、单片机中断处理过程1、单片机响应中断的条件和过程当中断源向CPU发出中断请求时，如果中断的条件满足，CPU将进入中断响应周期。单片机响应中断的条件是：中断源有请求。相应的中断允许位设置为1。无同级或高级中断正在处理；CPU中断开放（EA=1）。39在每个指令周期的最后一个时钟周期，CPU对各中断源采样，并设置相应的中断标志位。CPU在下一个指令周期的最后一个时钟周期按优先级顺序查询各中断标志，如查到某个中断标志为1，将在下一个指令周期按优先级的高低顺序响应中断并进行处理。40CPU响应中断时，将执行如下操作：当前正被执行的指令执行完毕；PC值被压入堆栈；现场保护；阻止同级别其他中断；将中断服务程序的入口地址（中断向量地址）装载到程序计数器PC；执行相应的中断服务程序。41每个中断服务程序的入口地址之间只相隔8个单元，一般中断服务程序的长度都超过8个字节，这时可以将中断服务程序存放到存储器的其他区域，然后在中断入口处安排一条转移指令LJMP，转向中断服务程序。例如：

ORG 0003H ;外部中断0入口地址

LJMP X0_ISR ··· ;其他程序代码

X0_ISR: ;外部中断0服务程序

··· RETI42使用C语言编写单片机中断应用程序时，用中断号区分每一个中断。例如，voidX0_ISR(void)interrupt0{}//外部中断0中断函数voidT0_ISR(void)interrupt1{}//定时器T0中断函数voidX1_ISR(void)interrupt2{}//外部中断1中断函数voidT1_ISR(void)interrupt3{}//定时器T1中断函数voidUART1_ISR(void)interrupt4{}//串行口1中断函数voidADC_ISR(void)interrupt5{}//ADC中断函数voidLVD_ISR(void)interrupt6{}//低电压检测LVD中断函数43voidPCA_ISR(void)interrupt7{}//PCA中断函数voidUART2_ISR(void)interrupt8{}//串行口2中断函数voidSPI_ISR(void)interrupt9{}//SPI通信中断函数voidX2_ISR(void)interrupt10{} //外部中断2中断函数voidX3_ISR(void)interrupt11{} //外部中断3中断函数voidT2_ISR(void)interrupt12{} //定时器T2中断函数voidX4_ISR(void)interrupt16{} //外部中断4中断函数44在程序的运行过程中，并不是任何时刻都可以响应中断请求。出现下列情况时，CPU不会响应中断请求：中断允许总控制位EA＝0或发出中断请求的中断源所对应的中断允许控制位为0。CPU正在执行一个同级或高级的中断服务程序。当前执行指令的时刻不是指令周期的最后一个时钟周期。正在执行的指令是中断返回指令RETI或者是访问IE或IP的指令时，CPU至少要再执行一条指令才能响应中断请求。452、中断服务中断服务程序从入口地址开始执行，直到执行返回指令RETI为止。RETI指令表示中断服务程序的结束。中断服务程序由四个部分组成，即保护现场、中断服务、恢复现场以及中断返回。由于在主程序中一般都会用到累加器A和程序状态字寄存器PSW，所以在现场保护时一般都需要保护A和PSW，其他寄存器根据使用情况决定是否需要保护。在C语言程序中不需要进行现场保护。46在编写中断服务程序时应注意以下两点：单片机响应中断后，不会自动关闭中断系统。如果用户程序不希望出现中断嵌套，则必须在中断服务程序的开始处关闭中断，禁止更高优先级的中断请求中断当前的服务程序。为了保证保护现场和恢复现场能够连续进行，可在保护现场和恢复现场之前先关中断，当现场保护或现场恢复结束后，再根据实际需要决定是否需要开中断。47三、中断请求的撤除中断源向CPU发出中断请求后，中断请求信号分别锁存在特殊功能寄存器中。

当某个中断源的请求被CPU响应后，应将相应的中断请求标志清除。CPU在处理中断结束并返回到主程序后，如果中断请求标志没有及时清除，会引起CPU多次甚至反复响应该中断源的中断请求，从而使CPU进入死循环的现象；而撤除过早，有可能中断尚未响应，造成请求信号的丢失。所以，及时撤除中断请求是很重要的。481、定时器/计数器T0、T1中断请求的撤除当CPU响应T0或T1的中断请求后，由硬件自动清除相应的中断请求标志TF0或TF1。所以在处理定时器/计数器的中断时，无需关心清除中断请求标志的问题。2、外部中断请求的撤除CPU响应外部中断0和外部中断1后，由硬件自动清除中断请求标志IE0和IE1。外部中断2、3和4的中断请求标志对用户不可见，CPU响应外部中断2~4后，由硬件自动清除中断请求标志，无需用户清0。493、串行口中断请求的撤除

CPU响应串行口中断后，不能由硬件自动清除串行口中断标志（UART1为TI和RI，UART2为S2TI和S2RI）。由于串行口的发送中断和接收中断使用相同的入口地址，所以，CPU响应串行中断后，首先应检测这两个中断标志位，以判断是发送中断还是接收中断。当检测结束后，应通过软件将串行口中断标志清0。504、ADC中断请求的撤除

ADC中断请求标志位ADC_FLAG不能自动清除，需要在ADC中断服务程序中用软件将其清0。5、SPI中断请求的撤除

SPI中断请求标志位SPIF不能自动清除，需要在SPI中断服务程序中用软件清0。516、PCA中断请求的撤除

PCA中断请求标志位CF/CCF0/CCF1不能自动清除，需要在PCA中断服务程序中用软件将相应的标志位清0。7、低电压检测中断请求的撤除低电压检测中断请求标志位LVDF不能自动清除，需要在低电压检测中断服务程序中用软件清0。52四、中断程序编程举例【例6-1】利用INT0引入单脉冲，每来一个负脉冲，将连接到P1口的发光二极管循环点亮。解：利用的下降沿触发中断。53汇编语言程序如下：

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H LJMP INT_X1 ORG 0100HMAIN: MOV SP,#60H MOV A,#01H MOV P1,#00H

SETB IT1

;设置下降沿触发中断

SETB EX1 ;开放外部中断1

SETB EA

;开放总中断

SJMP $ ;等待，本条指令相当于“HERE:LJMPHERE”INT_X1: MOV P1,A RL A RETI END54对应的C语言版本如下：#include"stc15.h"//包含寄存器定义头文件unsignedchari=0x01;voidmain(void){ P1=0; IT0=1; EX0=1; EA=1; while(1); //循环等待}voidX0_ISR(void)interrupt0{ i<<=1; if(i==0)i=1; //移位8次后，i将变为0，因此需要重新赋值 P1=i;}55【例6-2】利用上升沿和下降沿均可触发中断的外部中断，可以检测脉冲跳变的次数，也可以检测按键的按下与弹起操作。下面的例子可以统计从INT1引脚输入脉冲的跳变次数。56汇编语言程序如下：

;主程序：

ORG 0000H ;主程序入口

LJMP MAIN ORG 0013H ;外部中断1入口

LJMP INT_X1ORG 0100H ;主程序MAIN: MOV SP,#7FH CLR A ;假设脉冲的跳变次数保存在累加器ACC中

CLR IT1;设外部中断1为上升沿和下降沿均可触发的方式

SETB EX1;外部中断1开中断

SETB EA;CPU开中断

SJMP $;原地踏步，等待中断发生

;外部中断1处理子程序：INT_X1: INCA;统计脉冲跳变次数

;可以在这个地方读入INT1/P3.3引脚的电平，

;从而判断本次中断是上升沿中断还是下降沿中

RETI;返回

END57对应的C语言程序如下：#include“stc15.h” //包含寄存器定义头文件unsignedcharp_cnt=0; //统计脉冲跳变次数变量voidmain(void){ IT1=0; //外部中断1为上升沿和下降沿均可触发的方式

EX1=1; //允许外部中断1 EA=1; //允许总的中断

while(1); //等待中断}voidX1_ISR(void)interrupt2 //外部中断1函数{

p_cnt++; //统计脉冲跳变次数}58【例6-3】外部中断2的使用。外部中断2~4的使用方法与外部中断0和1的使用方法类似，区别在于外部中断2~4只能是下降沿触发，并且，要注意开放中断的方法。59$INCLUDE(STC15.INC);包含STC15F2K60S2寄存器定义文件

;主程序：

ORG 0000H ;主程序入口

LJMP MAIN ORG 0053H ;外部中断2入口

LJMP INT_X2ORG 0100H ;主程序MAIN: MOV SP,#7FHORLINT_CLKO,#10H ;开放外部中断2

SETB EA ;CPU开中断

SJMP $ ;原地踏步，等待中断发生

;外部中断2处理子程序：INT_X2: ;在这里编写中断处理程序

RETI ;返回

END60对应的C语言程序如下：#include“stc15.h” //包含寄存器定义头文件voidmain(void){ INT_CLKO|=0x10; //允许外部中断2 EA=1; //允许总的中断

while(1); //等待中断}voidX2_ISR(void)interrupt10 //外部中断2函数{

//在这里编写中断处理程序}61【例6-4】外部中断源扩展。当外部中断源多于两个时，可采用硬件申请与软件查询结合的方法，把多个中断源通过硬件“线或”或经或非门引入外中断源输入端（或），同时又连到某I/O口。这样，每个源都可能引起中断，在中断服务程序中通过软件查询便可确定哪一个是正在申请的中断源，其查询的次序则由中断源优先级决定，这就可实现多个外部中断源的扩展。62如图所示的中断线路可实现系统的故障显示，当系统的各部分工作正常时，4个故障源输入端全为低电平，指示灯全熄灭。若当某部分出现故障，则对应的输入线由低电平变为高电平，从而引起单片机中断，试设计判定故障源的程序，并进行相应的灯光显示。图6-3利用中断线路显示系统故障63解：通过或非门，将上升沿转换为下降沿，利用下降沿中断方式实现。

ORG 0000H LJMP MAIN ;转主程序

ORG 0003H LJMP INT_X0 ;转中断服务程序

ORG 0100HMAIN: MOV SP,#7FH MOV P2,#0FFH ;指示灯全熄灭

SETB IT0 ;为边沿触发中断方式

SETB EX0 ;允许中断

SETB EA ;CPU开中断

SJMP $ ;等待中断INT_X0: MOV A,P1 ;对应关系：LED0--P2.0--P1.0，其他类推

CPL A ANL A,#0FH MOV P2,ARETI END64对应的C语言版程序：#include“stc15.h” //包含寄存器定义头文件voidmain(void){ unsignedchari; P2=0x0f; //熄灭所有的指示灯 IT0=1; //外部中断0为下降沿触发方式 EX0=1; //允许外部中断0 EA=1; //允许总的中断 while(1); //等待中断}voidX0_ISR(void)interrupt0

//外部中断函数{ P2=~P1;}65五、中断使用过程中需要注意的问题在嵌入式系统中，中断是一种很有效的事件处理方式。但是，如果使用中断不当，往往会出现一些意想不到的结果。为了获得正确的结果可能要花费大量的调试时间，而且中断复位子程序的错误是比较难于被发现和纠正的。为了避免发生类似的问题，下面介绍中断使用过程中需要注意的问题。661、寄存器保护 由于中断请求的发生时刻是随机的，所以在主程序的执行过程中，在任何地方都有可能发生中断请求并进入中断处理程序，因此，必须保