第5章 中断系统

第五章中断系统了解一般微机和89C51的输入/输出（I/0）方式熟悉中断的概念及中断的功能掌握中断系统的硬件结构，5个中断源的含义熟练掌握各中断控制寄存器各控制位功能及标志的含义熟悉中断处理过程及中断嵌套的概念及应用掌握中断服务子程序的结构及编程技巧了解扩展外部中断源的方法1§5.1微机的输入/输出方式程序控制传送方式中断传送方式直接存储器存取方式无条件传送方式查询传送方式2某人正在看报电话铃响了去接电话继续接电话继续看报跑向厨房关煤气、灌开水水开了日常生活的中断现象举例§5.2

中断的概念3一、中断中断是指在突发事件到来时先中止当前正在进行的工作，转而去处理突发事件。待处理完成后，再返回到原先被中止的工作处，继续进行随后的工作。4中断源、中断请求、中断服务等概念：产生中断的请求源称为中断源。中断源向CPU提出的处理请求，称为中断请求或中断申请。CPU暂时中止自身的事物，转去处理事件的过程，称为CPU的中断响应过程对事件的整个处理过程，称为中断服务（或中断处理）。中断处理完毕，在返回到原来被中止的地方，称为中断返回51、可实现分时操作（CPU与多个外设并行工作）温度压力断电MCU2、可实现实时处理（被控对象信息随机变化）外设1外设2外设nMCU3、可进行故障处理（及时处理突发事件）二、中断的意义：6源允许总允许优先级自然优先级中断源自然优先级中断源查询硬件查询硬件低级中断请求送CPU矢量地址送PCIPIETCONSCONEX0ET0EX1ET1ESEAINT0INT1T0T1RXTXRITIIE0IE1TF0TF1IT1011010101010矢量地址送PC高级中断请求送CPUIT001中断标志中断标志INT01IE0自然优先级矢量地址送PC“+1”TF10自然优先级矢量地址送PCEAEX0ET11§5.389C51/S51中断系统结构及中断控制7中断源与中断请求标志5个中断源2个优先级2个外部中断3个内部中断INT0(P3.2)INT1(P3.3)T0T1UART与中断有关的特殊功能寄存器:IP:中断优先控制寄存器IE:中断允许控制寄存器TCON:定时/计数控制寄存器SCON:UART控制寄存器中断标志寄存器可编程,可控MCS–51中断要点MCS–51中断要点81.定时/计数器控制寄存器TCON

TCON(88H)TF1

TF0

IE1

IT1

IE0IT0

INT1

INT0触发方式控制位0

低电平触发1边沿↓触发

INT1

INT0外部中断请求标志1有效触发时0当CPU响应中断时T1T0溢出标志1计数器“+1”有溢出时，并向CPU请求中断0当CPU响应中断时，也可由指令清除TR1TR0由硬件自动由硬件自动中断请求标志可编程控制位TR1TR0由硬件自动由硬件自动在每个机器周期S5P2都采样引脚P3.3P3.2引脚00记录有无中断记录有无中断92.串行口控制寄存器SCONTI：串行口发送中断标志在方式0，串行发送到第8位结束时，由硬件置“1”；或在其他方式中，串行发送到停止位的开始时，由硬件置“1”，RI：串行口接收中断标志在方式0，串行接收到第8位结束时，由硬件置“1”；或在其他方式中，串行接收到停止位的开始时，由硬件置“1”，“1”发送完一帧数据后“1”接收完一帧数据后必须由软件清“0”必须由软件清“0”SCON(98H)

TIRI103、中断允许寄存器IEEA/

/

ES

ET1

EX1

ET0

EX0INT0INT1T1T0UARTCPU0

禁止1

允许0

禁止1

允许总中断总中断中断中断IE(A8)中断的开放和禁止是可控,可编程的ET2T2CPUIE的相应位被置“0”或“1”

该相应中断即被“禁止”或“开放”11例5-1假设允许片内定时器/计数器中断，禁止其他中断。试根据假设条件设置IE的相应值。解：（IE）=10001010B=8AH（a）用字节操作指令MOVIE，#8AH；或MOVA8H，#8AH；（b）用位操作指令SETBET0；定时器/计数器0允许中断SETBET1；定时器/计数器1允许中断SETBEA；CPU开中断EAESET1EX1ET0EX0

IE（A8H）AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H124、中断优先级寄存器IP//

/

PS

PT1

PX1

PT0

PX0IP(B8)ET2INT0INT1T1T0UART0

低级1高级中断中断T2中断优先级是可控,可编程的5、优先级结构中断优先级控制遵循的两个基本原则：⑴一个正在执行的低级中断服务程序，能被高优先级中断请求所中断，但不能被同优先级中断请求所中断。⑵一个正在执行的高级中断服务程序，不能被任何中断请求所中断，直到返回。13实现这两个原则的方法：中断系统内部设置了两个不可寻址的优先级状态触发器。一个指出正在处理的是：高优先级中断，并阻止所有其他中断；另一个指出正在处理的是：低优先级中断，并阻止了除高优先级中断外的其他任何中断。高优先级状态触发器低优先级状态触发器是不可寻址的当CPU响应高级中断，并进入中断服务时“1”“1”RETI“0”当CPU响应低级中断，并进入中断服务时“1”RETI“0”14在同级的几个中断源中同时发生请求时，内部对同级的各中断源的优先级有一个规定的查询顺序：外部中断请求

INT0定时/计数器T0定时/计数器T1串行口UART定时/计数器T2外部中断请求

INT1最高最低自然优先级自然优先级15中断嵌套CPU在执行主程序低级中断请求响应低级中断请求CPU执行低级中断服务程序高级中断请求响应高级中断请求CPU执行高级中断服务程序返回低级中断程序返回主程序16例5-2设8031的片外中断为高优先级，片内中断为低优先级。设置IP相应值。解：（IP）=00000101B=05H(a)用字节操作指令

MOVIP，#05H；或MOV0B8H，#05H；(b)用为操作指令SETBPX0SETBPX1CLRPSCLRPT0CLRPT1PSPT1PX1PT0PX0IP（B8H）

BCHBBHBAHB9HB8H17一、中断处理过程的三个阶段中断处理过程可分为：中断响应中断处理中断返回

中断处理的大致流程如图5-10所示。§5.4中断响应及处理过程18图5-10中断处理的大致流程保护现场为外设服务恢复现场主程序NKN+mK+1返回中断处理19二、中断响应条件①有中断源发出中断请求。②中断总允许位EA=1，即CPU中断。③申请中断的中断源的中断允许位为1，即中断没有被屏蔽。④无同级或更高级中断正在被服务。⑤当前的指令周期已经结束。⑥若现行指令为RETI或是访问IE或IP指令时，该指令以及紧接着的另一条指令已执行完。20从中断请求发生直到被响应，准备去执行中断服务程序，此过程即中断响应过程。中断响应过程一般包括如下几个阶段：1、中断采样并置位

中断采样过程：CPU在每个机器周期S5P2期间顺序对中断源采样、置中断标志。2、查询标志在中断采样后的下一个周期的S6按优先级顺序查询中断标志。三、中断响应过程21在满足中断响应条件情况下，若中断标志为1，在接下来周期S1开始按优先级顺序进行中断处理。中断响应过程的操作步骤：硬件自动生成长调用指令LCALLaddr16，addr16为各中断源的中断程序入口地址。PC的内容（即断点地址）压入堆栈。先低位地址，后高位地址，并修改堆栈指针SP。将中断源的中断入口地址装入程序计数器PC，执行中断服务程序。

3、响应中断22各中断源及其对应的矢量地址23一般来说，中断的响应时间最短为3个机器周期，最长为8个机器周期。一般中断请求标志位查询占1个机器周期。而机器周期又恰好是指令的最后一个机器周期。执行此指令后，CPU将响应中断，产生硬件长调用指令。长调用LCALL指令需要2个机器周期。这样，中断响应时间为3个机器周期。最长时间若当前指令是RET、RETI和IP、IE指令，紧接着下一条是乘除指令发生，则最长为8个周期：2个周期执行当前指令（其中含有1个周期查询）＋4个周期乘除指令＋2个周期长调用＝8个周期。四、中断响应的时间24五、中断处理（一）、什么是中断处理（二）、中断处理包括的内容（三）、编写中断服务程序时的注意问题25（一）、什么是中断处理CPU响应中断后即转入中断服务程序的入口，执行中断服务程序。从中断服务程序的第一条指令开始到返回指令为止，这个过程称为中断处理或中断服务。26（二）、中断处理包括的内容不同的中断源服务的内容及要求各不相同，其处理过程也就有所区别。一般情况，中断处理包括两部分内容：1、保护现场：2、为中断源服务：27（三）、编写中断服务程序时的注意问题①在中断矢量地址单元处放一条无条件转移指令，使中断服务程序可灵活地安排在64KBROM的任何空间。②在中断服务程序中，应注意用软件保护现场，以免中断返回后丢失原来寄存器、累加器中的信息。③若要在执行当前中断程序时禁止更高优先级中断，可以先用软件关闭CPU中断或禁止某中断源中断，在中断返回前再开放中断。28六、中断返回在中断服务程序中，最后一条指令必须为中断返回指令RETI。CPU执行该指令时，一方面清除中断响应时所置位的“优先级生效”触发器，另一方面从当前栈顶弹出断点地址送入程序计数器PC，从而返回主程序。注意在中断服务程序中，PUSH和POP指令必须成对使用，否则，不能正确返回断点。29§5.5中断程序举例一主程序二中断服务程序三中断服务程序举例30一、主程序1、主程序的起始地址2、主程序的初始化内容311、主程序的起始地址MCS-51系列单片机复位后，（PC）=0000H而0003H～002BH分别为各中断源的入口地址。编程时应在0000H处写一条跳转指令（一般为长跳转指令），主程序是以跳转的目标地址作为起始地址开始编写，一般从0030H开始。322、主程序的初始化内容初始化：将用到的内部部件或扩展芯片进行初始工作状态设定。单片机复位后，特殊功能寄存器IE、IP内容均为00H，所以应对IE、IP进行初始化编程，以开放中断，允许某些中断源中断和设置中断优先级等。33二、中断服务程序当CPU接收到中断请求信号并予以响应后，CPU把当前的PC内容压入堆栈进行保护，然后转入响应的中断服务程序入口处执行。1、中断服务程序的起始地址2、中断服务程序编制中的注意事项341、中断服务程序的起始地址中断系统对五个中断源分别规定了各自的入口地址，但这些入口地址相距很近（8个字节）。如中断服务程序的指令代码少于8个字节，则可从规定的中断服务程序入口地址开始，直接编写中断服务程序；如中断服务程序的指令代码大于8个字节，则应采用与主程序相同的方法，在相应的入口处写一条跳转指令，并以跳转指令的目标地址作为中断服务程序的起始地址进行编程。352、中断服务程序编制中的注意事项①视需要确定是否保护现场。②及时清除那些不能被硬件自动清除的中断请求标志，以免产生错误的中断。③中断服务程序中的压栈与弹栈指令必须成对使用，以确保中断服务程序的正确返回。④主程序和中断服务程序之间的参数传递与主程序和子程序的参数传递方式相同。36三、中断系统应用举例例1.51单片机的P1.0-P1.7分别接一盏灯，在INT1引脚接一个按钮开关到地，要求每按一下按钮就申请一次中断，点亮一盏灯，从而使得八盏灯循环点亮。37 ORG0000H LJMPMIAN ORG0013H;中断服务程序入口地址 LJ