项目6中断及定时系统

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,*,项目,6,中断及定时系统,6.1,中断系统,6.1.1,中断的几个概念概念,1.,中断的定义,对于,CPU,来说，,CPU,在处理某一事件,A,时，发生了另一事件,B,请求,CPU,迅速去处理（中断发生）；,CPU,暂时中断当前的工作，转去处理事件,B,（中断响应和中断服务）；待,CPU,将事件,B,处理完毕后，再回到原来事件,A,被中断的地方继续处理事件,A,（中断返回），这一过程称为中断。,所以我们把可以引起中断的请求源称之为中断源。单片机中也有一些可以引起中断的事件，,8051,中一共有,5,个中断源：两个外部中断，两个定时,/,计数器中断，一个串行口中断。,2.,中断的嵌套与优先级,8051,单片机,5,个中断源有两个优先级,项目,6,中断及定时系统,3.,中断的响应过程,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，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。中断响应过程可以分为以下几个步骤：,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,个不同的中断源所产生的中断，查找,5,个不同的中断服务程序入口地址。在这,5,个入口地址处存放有中断处理程序；,3,）执行中断处理程序；,4,）中断返回：执行完中断处理程序后，就从中断处返回到主程序，继续执行主程序。,中断系统是计算机的重要组成部分。中断系统可以提高,CPU,的工作效率，还可以提高实时数据的处理时效，所以实时控制、故障自动处理往往采用中断系统，计算机与外围设备间传送数据及实现人机联系也常采用中断方式。,项目,6,中断及定时系统,6.1.2,中断系统的结构,项目,6,中断及定时系统,6.1.3,中断源和中断标志,1.,中断源,MCS-51,的,5,个中断源为两个外部中断、两个定时器中断和一个串行口中断。,1,）外部中断请求源：即外中断,0,和,1,，经由外部引脚引入的，在单片机上有两个引脚，名称为 、，也就是,P3.2,、,P3.3,这两个引脚。,2,）内部中断请求源：两个定时器中断和串行口中断。,8051,内部有两个,16,位的定时,/,计数器，对内部定时脉冲或者,T0/T1,引脚上输入的外部计数脉冲计数，当定时时间到或计数脉冲满时，自动向,CPU,提出中断请求。串行口中断分为串行口发送中断和串行口接收中断两种，在串行口进行发送,/,接收数据时，每当串行口发送,/,接收完一组数据，单片机自动使串行口控制寄存器,SCON,的,RI,或,TI,中断标志置位，并且自动向,CPU,提出串行口中断请求。,项目,6,中断及定时系统,80C51单片机的中断系统提供了5个中断源，具有2个中断优先级，可实现两级中断嵌套。,80C51,单片机的,5,个中断源分别是：,2,个外部中断（由、引脚输入中断请求信号）、,2,个片内定时器,/,计数器溢出中断（,T0,、,T1,）和,1,个片内串行口中断。,TCON,、,SCON,是用来存放各中断源的中断申请标志的寄存器；,IE,是用来设置是否允许中断源中断的寄存器；,IP,是用来设置中断源优先级别的寄存器；硬件查询是相同优先级的中断源再进行排队的硬件电路。,项目,6,中断及定时系统,（,1,）定时器控制寄存器,TCON,（,Timer Control Register,）,IE0:,外部中断,0,请求标志位。当,CPU,检测到 引脚上出现下降沿信号或低电平信号时，由内部硬件置位,IE0,（,IE0=1,），向,CPU,请求中断。,IE1,：外部中断,1,请求标志位。当,CPU,检测到 引脚上出现下降沿信号或低电平信号时，由内部硬件置位,IE1,（,IE1=1,），向,CPU,申请中断。,TF0,：定时器,/,计数器,T0,的溢出中断请求标志位。当,T0,计数溢出时，由内部硬件置位,TF0,（,TF0=1,），向,CPU,申请中断。,TF1,：定时器,/,计数器,T1,的溢出中断请求标志位。当,T1,计数溢出时，由内部硬件置位,TF1,（,TF1=1,），向,CPU,申请中断。,IT0,：外部中断,0,触发方式控制位。当,IT0=0,时，电平触发，低电平有效；当,IT0=1,时，边沿触发，下降沿有效。,IT1,：外部中断,1,触发方式控制位。当,IT1=0,时，电平触发，低电平有效；当,IT1=1,时，边沿触发，下降沿有效。,项目,6,中断及定时系统,（,2,）串行口控制寄存器,SCON,（,Serial Control Register,）,TI,：串行口发送中断请求标志位。当串行口发送完一个数据帧时，将,TI,置位（,TI=1,），向,CPU,申请中断。,RI,：串行口接收中断请求标志位。当串行口接收完一个数据帧时，将,RI,置位（,RI=1,），向,CPU,申请中断。,项目,6,中断及定时系统,6.1.4,对中断请求的控制,1.,对中断允许的控制,计算机中断系统有两种不同类型的中断：一类称为非屏蔽中断，另一类称为可屏蔽中断。对非屏蔽中断，用户不能用软件的方法加以禁止，一旦有中断申请，,CPU,必须予以响应。对可屏蔽中断，用户则可以通过软件方法来控制是否允许某中断源的中断，允许中断称中断开放，不允许中断称中断屏蔽。,MCS-51,系列单片机的,5,个中断源都是可屏蔽中断,项目,6,中断及定时系统,EA,：中断允许总控制位。,EA,0,，中断总禁止，禁止所有中断；,EA,1,，中断总允许，置,1,后，各中断源的中断允许由各个控制位进行设置。,EX0,、,EX1,：外部中断允许控制位。,EX0,（,EX1,）,0,，表示禁止外中断,INT0,（,INT1,）的中断申请；,EX0,（,EX1,）,1,，表示允许外中断,INT0,（,INT1,）的中断申请。,ET0,、,ET1,：定时,/,计数中断允许控制位。,ET0,（,ET1,）,0,，表示禁止定时,/,计数器,0,（,1,）的中断申请；,ET0,（,ET1,）,1,，表示允许定时,/,计数器,0,（,1,）的中断申请；,ES,：串行口中断允许控制位。,ES,0,，禁止串口中断；,ES,1,，允许串口中断。,MCS-51,单片机各个中断源均为可屏蔽中断。,中断允许寄存器,IE,的单元地址是,A8H,，各控制位可以位寻址，也可以字节寻址。例如可以采用位指令开放外部中断的溢出中断：,SETB EA,SETB EX0,若改为字节传送指令，则仅需采用一条指令：,MOV IE,#81H,项目,6,中断及定时系统,例,：,设允许定时器/计数器T1的溢出中断的中断请求，禁止其它中断源的中断请求，写出设置IE的指令。,分析：根据设定条件，则IE寄存器的EA=1，ET1=1，其它位为0，IE的值应为10001000B，即88H。,用字节传送指令可写为：MOV IE，#88H,或 MOV 0A8H，#88H,若改用位操作指令，则需两条指令：,SETB ET1 ;允许T1溢出中断,SETB EA ;CPU允许所有中断源中断,项目,6,中断及定时系统,（,4,）,中断优先级寄存器IP（Interrupt Priority Register）,80C51,单片机的,5,个中断源，均可由程序设置为高优先级中断或低优先级中断，谁的优先级别高，就先响应谁。每个中断源的中断优先级都通过中断优先级寄存器,IP,统一设置。,项目,6,中断及定时系统,PX0和PX1：,PX0是外部中断0的中断优先级控制位；,PX1是外部中断1的中断优先级控制位。,PT0和PT1：,PT0为定时器/计数器T0的溢出中断优先级控制位；,PT1为定时器/计数器T1的溢出中断优先级控制位。,PS：,串行口中断优先级控制位。,注意：,当某个中断源的优先级控制位为1时，设置为高优先级中,断；为0时，设置为低优先级中断。,项目,6,中断及定时系统,8051,单片机共有,5,个中断源，在单片机工作过程中，若出现三个或者更多的中断请求源，那么同一优先级别中的中断源就不止一个，这个时候也有中断优先级排队的问题，,8051,单片机对此有统一规定，如表,6-1,所示。可对中断系统的规定概括为以下两条基本规则：,1),低优先级中断系统的规定被高级中断系统中断，反之不能；,2),当多个中断源同时发出申请时，级别高的优先级先服务（先按高低优先级区分，再按辅助优先级区分）。,高,低,中断源,同一级别的优先级,外部中断,0,定时,/,计数器,0,溢出中断,外部中断,1,定时,/,计数器,1,溢出中断,串行口中断,表,6-1 8051,各个中断源中断优先级顺序,项目,6,中断及定时系统,例,：,设80C51单片机的外部中断为高优先级，内部中断为低优先级，写出设置IP的指令。,分析：由给定的条件可知：IP寄存器中，PX1=1，PX0=1，其余位为0，即IP=00000101B=05H。,用字节传送指令设置：MOV IP，#05H,或 MOV 0B8H，#05H,用位操作指令设置：,SETB PX0,SETB PX1,CLR PT0,CLR PT1,CLR PS,项目,6,中断及定时系统,6.1.5,中断处理过程,中断处理过程可分为中断响应、中断处理和中断返回三个阶段。,1.,中断响应,中断响应是,CPU,对中断源中断请求的响应，包括保护断点和将程序转向中断服务程序的入口地址（通常称矢量地址）。,CPU,并非任何时刻都响应中断请求，而是在中断响应条件满足之后才会响应。,1,）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,。,(3),申请中断的中断源允许。,满足以上基本条件，,CPU,一般会响应中断，但,CPU,正在响应同级或高优先级的中断、正在执行,RETI,中断返回指令以及访问专用寄存器,IE,和,IP,的指令时，,CPU,不响应中断请求而在下一机器周期继续查询，否则，,CPU,在下一机器周期响应中断。,项目,6,中断及定时系统,2,）中断响应过程,中断响应过程包括保护断点和将程序转向中断服务程序的入口地址。首先把中断点的地址（断点地址）压入堆栈保护，然后将对应的中断入口地址装入程序计数器,PC,（由硬件自动执行），使程序转向该中断入口地址，执行中断服务程序。,MCS-51,系列单片机各中断源的入口地址由硬件事先设定，分配如表,6-2,所示。,因为,5,个中断源的入口地址之间，只相隔,8,个存储单元，一般的中断服务程序是容纳不下的，使用时通常在这些中断入口地址处存放一条绝对跳转指令，使程序跳转到存储器其他的任何空间，并且将中断服务程序安排在相应的空间中。,例如，若采用定时器,T0,中断，其中断入口地址为,000BH,，中断服务程序名为,TIME00,，因此，指令形式为：,ORG 000BH;T1,中断入口,AJMPTIME00;,转向中断服务程序,中断源,入口地址,外部中断,0,0003H,定时,/,计数器,0,溢出中断,000BH,外部中断,1,0013H,定时,/,计数器,1,溢出中断,001BH,串行口中断,0023H,项目,6,中断及定时系统,2.,中断处理,中断处理就是执行中断服务程序。中断服务程序从中断入口地址开始执行，到返回指令,“,RETI,”,为止，一般包括两部分内容，一是保护现场，二是完成中断源请求的服务。,通常，主程序和中断服务程序都会用到累加器,A,、状态寄存器,PSW,及其它一些寄存器，当,CPU,进入中断服务程序用到上述寄存器时，会破坏原来存储在寄存器中的内容，一旦中断返回，将会导致主程序的混乱，因此，在进入中断服务程序后，一般要先保护现场，然后，执行中断处理程序，在中断返回之前再恢复现场。,例如：,TIME00:;,中断服务程序,CLR EA ;,关中断,PUSH PSW ;,保护现场,PUSH ACC,PUSH B,;,中断处理,PUSH B ;,恢复现场,PUSH ACC,PUSH PSW,SE