第5章 中断系统

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,课件制作 唐中燕,第五章,中断系统,中断概念,中断源与中断标志,中断控制,中断过程,中断请求撤消,中断应用举例,中断的一般理解,数据传送的双方平时各自做自己的工作，一旦甲方要求与乙方进行数据传送，就主动发出信号提出申请，乙方接到申请后若同意传送，安排好当前的工作，再响应与甲方发生数据传送。完事后，回去继续做打断前的工作。,中断概念,什么是中断,中断源,中断申请,开放中断,保护现场,中断服务,恢复现场,中断返回,（甲方）,（甲方发出信号提出申请）,（乙方同意传送）,（安排好当前的工作）,（响应乙方的要求）,（完事后，回去,）,（继续做打断前的工作）,中断的各环节,中断的专业理解,所谓中断就是这样一个,过程,：当,CPU,正在执行某一程序时，如果外界或者内部发生了更为紧急的事件，请求,CPU,暂停正在执行的程序而去执行这个紧急事件要求处理的程序，待处理完后，再回到原来中断的地方，继续执行原来被中断的程序。,中断系统,为了实现这一中断技术，计算机有相应的硬件机构和软件支持，称之为中断系统。,中断源,可以向,CPU,发出中断请求的来源称为中断源。中断源可以是各种内外部电路（如,I/O,设备）及事件（如定时时间到）。,主程序,中断服务子程序,中断响应,中断返回,断点,中断申请,中断过程,中断源向,CPU,提出,“,中断申请,”,。,CPU,一旦对其响应便自动转入该中断源的中断服务程序执行，并在执行完后自动返回原程序继续执行，而且中断源不同中断服务程序也不同。,中断响应应保存断点、置位中断逻辑，中断返回应恢复断点、释放中断逻辑。,主程序,中断与调用的区别,中断类似于程序设计中的调用子程序，但它们还是有本质区别的。调用子程序是程序员事先安排好的，而中断的产生是由一些特殊事件触发的，会不会产生中断，什么时候产生中断完全是随机的。,为了不影响重要的程序执行，,CPU,内部设有,中断允许触发器,，该触发器可根据需要开放或关闭。当,CPU,执行重要程序时，不希望干扰，则可用指令关闭该触发器，称为关中断。这时中断源的中断请求信号,CPU,是不去处理的。而,CPU,执行的程序不重要或不忙时，可用指令打开该触发器，称为开中断，只有开中断时,CPU,才能响应中断。,中断允许与中断禁止,中断源有不同的中断优先级。级别越高响应优先权就越高。当,CPU,正在执行中断服务程序时,又有更高级的中断申请产生,CPU,会暂停当前的中断服务转而处理高级中断申请,待高级中断处理程序完毕再返回原中断程序断点处继续执行,这一过程称为,“,中断嵌套,”,。但当,CPU,正在执行中断服务程序时,又有相同或低级的中断申请产生,CPU,不会响应，需返回主程序后再执行一条指令才能响应。,中断优先级,中断响应遵循的规则：,（,1,）低级中断可以被高级中断所中断，,高级中断不能被,同级及低级中断所中断。,（,2,）,CPU,同时接收到几个中断请求时，首先响应级别最高的中断请求。,中断系统是计算机的重要组成部分，是计算机必须具备的重要功能。在实时控制、故障自动处理时要用到中断，计算机与外部设备间传送数据及实现人机联系也常常采用中断方式。,中断源与中断标志,51,单片机有,5,个中断源：,2,个外部中断源，,3,个内部中断中断源。,外中断,外部事件中断,0,（,INT0,）,外部事件中断,1,（,INT1,）,定时中断,定时器,/,计数器,T0,计数溢出中断,定时器,/,计数器,T1,计数溢出中断,串行数据传送中断,串行接收数据中断（,RI,）,串行发送数据中断（,TI,）,为了使中断请求信号不丢失，为,5,个中断源分别设立了相应的中断请求标志位，以便,CPU,查询。,1,外部中断是指从单片机引脚,/INT0,、,/INT1,输入中断请求信号的中断。,两种触发方式：,电平触发及下跳变,(,脉冲,),触发。,可以通过对特殊功能寄存器,TCON,编程来选择。,中断请求标志位：,IE0,、,IE1,。,当检测到有有效的中断请求信号时，自动由硬件置位,IE0(,或,IE1),，并以此向,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将,IE0(,或,IE1),清零。,电平触发方式：,CPU,在每个机器周期采样引脚,/INT0,、,/INT1,。若引脚为低电平，则为有效的中断请求信号。,跳变触发方式：若第一个机器周期采样到,/INT0,、,/INT1,引脚为高电平，第二个机器周期采样到,/INT0,、,/INT1,引脚为低电平，则为有效的中断请求信号。,2,内部中断是单片机芯片内部产生的中断。,中断请求标志位：,TF0,、,TF1,、,TI,或,RI,。,*当定时器,/,计数器,T0,、,T1,的定时或计数到时，由硬件自动置位,TF0,或,TF1,，并以此向,CPU,申请中断。,CPU,响应中断而转向中断服务程序时，由硬件自动将,TF0,或,TF1,清零。,*当串行口发送完或接收完一帧信息时，由硬件自动置位,TI,或,RI,，以此向,CPU,申请中断，,CPU,响应中断后，硬件不能自动将,TI,或,RI,清零，需用软件将其清零。,标志位是相应中断源状态的锁存位，反映了是否有相应的中断申请，它们均可以用指令置位而实现软中断。,中断控制,利用特殊功能寄存器,TCON,、,SCON,、,IE,、,IP,及两个不可寻址的优先级状态触发器（中断逻辑）实现对中断系统的管理。,中断系统管理（控制）包括：触发方式选择、保存中断源状态、中断允许的控制、中断源的优先级选择。,1.,定时器控制寄存器,(TCON,88H),初值为,00H,外中断请求标志位,外中断请求触发方式选择位,定时,/,计数器溢出请求中断,标志位,=1,脉冲触发方式，下跳沿有效。,=0,电平触发方式，低电平有效。,各位均可由软件置“,1”,或清“,0”,。,用于定时、计数控制,2.,串行口控制寄存器,(SCON,98H),初值为,00H,串行口发送中断标志位,串行口接收中断标志位,其他位用于串口工作时,3.,中断允许控制寄存器,(IE,0A8H),初值为,00H,EA,中断总开关,EX0,外中断,0,中断开关,EX1,外中断,1,中断开关,ET0,定时器,0,中断开关,ET1,定时器,1,中断开关,ES,串行中断开关,*各开关状态,1,允许中断,*各开关状态,0,禁止中断,*开关状态由软件设置*,4.,中断优先级控制寄存器,(IP,0B8H),初值为,00H,PX0,外中断,0,优先级设定,PX1,外中断,1,优先级设定,PT0,定时器,0,优先级设定,PT1,定时器,1,优先级设定,PS,串行中断优先级设定,*各寄存器状态,1,高优先级,*各寄存器状态,0,低优先级,*优先级别由软件设置*,优先级别共二级,当同时收到同一优先级的多个中断请求时，哪一个中断能得到响应，取决于,“,内部查询次序,”,，相当于在每个优先级中，还有一个,“,内部优先级,”,。,“,内部查询次序,”,：,外中断,0,定时中断,0,外中断,1,定时中断,1,串口中断,中断源优先级控制还要用到两个不可寻址的优先级状态触发器，一个用于指示正在响应某一高级中断，其它高级中断则被屏蔽；另一个用于指示正在响应某一低级中断，其它低级中断则被屏蔽，但不能屏蔽高级中断。,中断初始化,中断初始化就是对,各个中断控制寄存器,进行,设置,以便使用中断系统。,中断初始化有三项内容：,(1),开放相应中断源的中断及总中断；,(2),设定所用中断源的中断优先级；,(3),若为外部中断，则应规定是电平触发方式还是边沿触发方式。,MOV IE,#81H,MOV TCON,#01H,SETB EA,SETB EX0,SETB IT0,实现一次完整的中断，可分为以下几个步骤：,1,中断采样：它是针对外部中断请求信号的。,CPU,在每个机器周期的,S5P2,采样引脚,/INT0,、,/INT1,，并根据采样结果设置,IE0,、,IE1,标志位，即将外部中断请求信号锁定在该位。,2,中断查询：,CPU,在每个机器周期的,S6,状态按优先级顺序查询中断请求标志位，如果查询到有标志位为,“,1,”,，则表明有中断申请，接着从下一个机器周期的,S1,状态开始进行中断响应。,中断过程,3,中断响应：由硬件完成以下功能,:,(1),根据响应的中断源的中断优先级,使相应的优先级状态触发器置,1;,(2),执行硬件中断服务子程序调用（把,PC,的内容压入堆栈以保护断点、把被响应的中断源所对应的中断服务程序的入口地址送入,PC,），从而转入相应的中断服务程序,;(3),清除相应的中断请求标志位（串行口中断请求标,RI,和,TI,除外）。,各中断源中断服务程序入口地址（中断矢量）：,外部中断,0 0003H,定时中断,0 000BH,外部中断,1 0013H,定时中断,1 001BH,串行口中断,0023H,中断响应是有条件的，存在下列情况之一，中断响应被封锁：,(1),同级或高级中断正在处理。,(2),现行指令没有执行到最后,1,个机器周期。,(3),若现行指令为,RETI,或访问,IE,、,IP,的指令时，执行完该指令且紧随其后的另一条指令执行完毕才能响应中断。,4,中断处理（服务）：,CPU,执行中断源的中断服务程序，根据中断源的需要进行某种操作或处理。,根据需要有时要保护现场（在中断程序开始处），要恢复现场（在中断程序最后，返回前）。,中断服务子程序开始,中断返回,保护现场,关中断,恢复现场,开,中断,中断处理,关中断,开,中断,为避免保护现场过程受到中断,为避免恢复现场过程受到中断,保护现场：保护进入中断服务前的主程序现场信息，即根据实际需要将某些寄存器及,RAM,单元的内容压入堆栈保存，为中断服务结束后回到主程序时不致使信息丢失。,5,中断返回：,由中断返回指令,“,RETI,”,实现。,复位相应的优先级状态触发器，把断点从堆栈弹到,PC,中返回到主程序。,中断请求的撤除,中断响应后，中断请求标志位应及时清除。,1,、对于定时中断、脉冲方式外部中断，中断响应后硬件自动将标志清零，脉冲方式的外部中断信号也自动消失。,（注意：,不响应中断就不会,将标志清零,）,2,、对于串行中断请求标志位，在中断响应后需用软件（指令）将标志清零。,3,、对于电平触发的外部中断，尽管中断响应后硬件自动将标志清零，但由于,CPU,对,/,INTx,引脚没有控制作用，中断响应后该引脚低电平信号会继续存在，于是在,CPU,再进行采样时，就把已经清零的标志位又重新置位。因此需要外接电路来撤除中断请求信号。,电平触发方式的外中断请求撤销,SETB P1.0,CLR P1.0,/SD:D,触发器置,1,端，下跳沿有效。,CP:,D,触发器选通端，上跳沿触发（使,Q=D,）,中断应用举例,例,某工业监控系统,具有,PH,值监控功能。当,PH,值小于,7,时会向,CPU,发中断申请信号，,CPU,响应中断后应使,P3.0,引脚输出高电平，经驱动使加碱管道电磁阀接通,1,秒钟，以调整,PH,值。,8051,/INT0,Q,D,/R,CP,YA,D,P3.0,Vss,+5v,+5v,PH,超限,/R,：清,0,端,P1.6,主程序开始,转到,ZU,中断系统初始化,其它工作,(30H),申请,返回,响应,ORG 0000H,AJMP ZU,ORG 0003H,AJMP IINT0,；,/INT0,中断程序入口,ORG 0030H,ZU:SETB EA,；开总中断,SETB EX0,；开,/INT0,中断,SETB PX0,；,/INT0,高中断优先级,CLR IT0,；选电平触发方式,L:AJMP$,；等待中断,中断服务子程序开始,中断返回,转到,IINT0,恢复现场,从,P1.6,输出负脉冲,置位,P3.0,延时,1,秒,保护现场,复位,P3.0,（,50H,）,ORG 0050H,IINT0:PUSH PSW,PUSH A,SETB PSW.3