單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用--第五章單片機(jī)中斷系統(tǒng)(已修改)
2025-02-01 02:57 本頁(yè)面
【正文】 單 片 機(jī) 技 術(shù) 與 應(yīng) 用 實(shí) 踐 第 5章 單片機(jī)中斷系統(tǒng) 中 斷 概 述 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與控制 中斷處理過(guò)程 外部中斷源的擴(kuò)展 中斷應(yīng)用舉例 實(shí) 踐 訓(xùn) 練 單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐 中 斷 概 述 中斷的概念 什么是中斷？我們從一個(gè)生活中的例子引入。你正在家中看書(shū)，突然電話鈴響了，你在書(shū)中做好記號(hào)后放下書(shū)本，去接電話，和來(lái)電話的人交談，然后放下電話，回來(lái)繼續(xù)看你的書(shū)。這就是生活中的“中斷”現(xiàn)象?！澳橙丝磿?shū)”就好比執(zhí)行主程序；“電話鈴響”就好比中斷請(qǐng)求，產(chǎn)生中斷信號(hào)；“暫停看書(shū)”好比中斷響應(yīng)，要求暫停執(zhí)行主程序；“書(shū)中作記號(hào)”好比保護(hù)斷點(diǎn)，要求當(dāng)前 PC入棧；“電話談話”好比中斷處理，要求執(zhí)行中斷服務(wù)程序；“回來(lái)繼續(xù)看書(shū)”好比中斷返回，要求返回主程序。這個(gè)例子實(shí)際上包含了單片機(jī)處理中斷的 4個(gè)步驟：中斷請(qǐng)求、中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回，如圖 51所示。 圖 51 中斷響應(yīng)的過(guò)程 中斷的概念 : 1．中斷源 生活中很多事件可以引起中斷：有人按了門(mén)鈴，電話鈴響了，你的鬧鐘響了，你燒的水開(kāi)了等諸如此類(lèi)的事件。我們把可以引起中斷的事件稱(chēng)為中斷源。單片機(jī)中也有一些可以引起中斷的事件， 8051中一共有 5個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器中斷，一個(gè)串行口中斷。 2．中斷的嵌套與優(yōu)先級(jí)處理 假如你正在看書(shū)，電話鈴響了，同時(shí)又有人按門(mén)鈴，你該先做哪樣事呢？如果你正是在等一個(gè)很重要的電話，你一般不會(huì)去理會(huì)門(mén)鈴的；反之，如果你正在等一個(gè)重要的客人，則可能就不會(huì)去理會(huì)電話。如果不是這兩者 (即不等電話，也不是等人上門(mén) )，你可能會(huì)按你通常的習(xí)慣去處理?？傊@里存在一個(gè)優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題。單片機(jī)中也是如此，也有優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題。優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題不僅發(fā)生在兩個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生的情況，也發(fā)生在一個(gè)中斷已產(chǎn)生，又有一個(gè)中斷產(chǎn)生的情況。比如，你正接電話，有人按門(mén)鈴的情況，或者你正開(kāi)門(mén)與人交談，又有電話響了的情況。這種情況下應(yīng)該怎么辦呢？ 3．中斷的響應(yīng)過(guò)程 當(dāng)有事件產(chǎn)生時(shí)，進(jìn)入中斷之前，必須先記住現(xiàn)在看書(shū)的頁(yè)數(shù)，或拿一個(gè)書(shū)簽放在當(dāng)前頁(yè)的位置，然后去處理不同的事情 (因?yàn)樘幚硗赀€要回來(lái)繼續(xù)看書(shū) )：電話鈴響就要到放電話的地方去，門(mén)鈴響就要到門(mén)那邊去，也就是說(shuō)，不同的中斷要在不同的地點(diǎn)處理，而這個(gè)地點(diǎn)通常還是固定的。計(jì)算機(jī)中也是采用這種方法， 5個(gè)中斷源，每個(gè)中斷產(chǎn)生后都到一個(gè)固定的地方去尋找處理這個(gè)中斷的程序，當(dāng)然在去之前首先要保存下面將要執(zhí)行的指令的地址，以便處理完中斷后回到原來(lái)的地方繼續(xù)往下執(zhí)行程序。具體地說(shuō)，中斷響應(yīng)可以分為以下幾個(gè)步驟。 (1)保護(hù)斷點(diǎn)：即保存下一將要執(zhí)行的指令的地址，就是把該地址送入堆棧。 (2)尋找中斷入口 :根據(jù) 5個(gè)不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷查找 5個(gè)不同的入口 地 址。以上工作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的 ,與編程者無(wú)關(guān)。在這 5個(gè)入口地址處存放有中斷處理程序。 (3)執(zhí)行中斷處理程序。 (4)中斷返回：執(zhí)行完中斷指令后，就從中斷處返回到主程序繼續(xù)執(zhí)行。 中斷的特點(diǎn) 1. 分時(shí)操作 中斷可以解決快速的 CPU與慢速的外設(shè)之間的矛盾，使 CPU和外設(shè)同時(shí)工作。 CPU在啟動(dòng)外設(shè)工作后繼續(xù)執(zhí)行主程序，同時(shí)外設(shè)也在工作，每當(dāng)外設(shè)做完一件事就發(fā)出中斷申請(qǐng)，請(qǐng)求 CPU中斷它正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序 (一般情況是處理輸入 /輸出數(shù)據(jù) )，中斷處理完之后， CPU恢復(fù)執(zhí)行主程序，外設(shè)也繼續(xù)工作。這樣，CPU可啟動(dòng)多個(gè)外設(shè)同時(shí)工作，大大提高了 CPU的效率。 2. 實(shí)時(shí)處理 在實(shí)時(shí)控制中，現(xiàn)場(chǎng)的各種參數(shù)、信息均隨時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)的變化而變化。這些外界變量可根據(jù)要求隨時(shí)向 CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)，請(qǐng)求 CPU及時(shí)處理，如中斷條件滿足， CPU馬上就會(huì)響應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。 3. 故障處理 針對(duì)難以預(yù)料的情況或故障，如掉電、存儲(chǔ)出錯(cuò)、運(yùn)算溢出等，可通過(guò)中斷系統(tǒng)由故障源向 CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，再由 CPU轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處理程序進(jìn)行處理。 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與控制 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖 52所示是 MCS51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它由與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器、中斷入口、順序查詢(xún)邏輯電路等組成。 圖 52 MCS51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 中斷系統(tǒng)控制 1．中斷源 MCS51單片機(jī)提供 5個(gè)中斷源，其中兩個(gè)為外部中斷源 INT0 ()、 INT1 ()，兩個(gè)為片內(nèi)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0和 T1的溢出中斷源 TF0()、 F1()，一個(gè)串行口發(fā)送與接收中斷源 TI()或 RI()。這些中斷源分別由 TCON與 SCON的相應(yīng)位鎖存。定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON是定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器1(T0、 T1)的控制寄存器，它同時(shí)也用來(lái)鎖存 T0、 T1的溢出中斷源和外部中斷源。如圖53所示。 圖 53 TCON寄存器 ? IT0：外部中斷 0觸發(fā)方式控制位。 IT0=0， INT0 ()為低電平觸發(fā)方式； IT0=1， INT0 ()為負(fù)跳變觸發(fā)方式。 ? IE0：外部中斷 0標(biāo)志位。 IE0=1，外部中斷 0向 CPU請(qǐng)求中斷。 ? IT1：外部中斷 1觸發(fā)方式控制位。 ? IE1：外部中斷 1標(biāo)志位。 ? TF0： T0中斷溢出標(biāo)志位。 T0溢出硬件置 1，響應(yīng)中斷后硬件清 0(在查詢(xún)方式下軟件清 0)。 ? TF1： T1中斷溢出標(biāo)志位，功能同 TF0。 ? TR0： T0的啟?？刂莆?。 ? TR1： T1的啟?？刂莆?。 2. 中斷源的自然優(yōu)先級(jí)與中斷
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