【正文】 1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 115 ? Atmega128的 I/O端口 端口 B 的第二功能 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 116 ? Atmega128的 I/O端口 端口 C 的第二功能 端口引腳 第二功能 PC7 A15 （ 為外部存儲(chǔ)器接口的地址高字節(jié)） PC6 A14 （ 為外部存儲(chǔ)器接口的地址高字節(jié)） PC5 A13 （ 為外部存儲(chǔ)器接口的地址高字節(jié)） PC4 A12 （ 為外部存儲(chǔ)器接口的地址高字節(jié)） PC3 A11 （ 為外部存儲(chǔ)器接口的地址高字節(jié)） PC2 A10 （ 為外部存儲(chǔ)器接口的地址高字節(jié)） PC1 A9 （ 為外部存儲(chǔ)器接口的地址高字節(jié)） PC0 A8 （ 為外部存儲(chǔ)器接口的地址高字節(jié)） 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 117 ? Atmega128的 I/O端口 端口 D 的第二功能 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 118 ? Atmega128的 I/O端口 端口 E 的第二功能 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 119 ? Atmega128的 I/O端口 端口 F 的第二功能 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 120 ? Atmega128的 I/O端口 端口 G 的第二功能 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 121 ? Atmega128的 I/O端口 ?利用 I/O端口實(shí)現(xiàn)八段數(shù)碼管輸出顯示 ? 由八段 LED構(gòu)成 ? 各 LED陰極或陽(yáng)極并在一起，稱為?位選線?：共陰、共陽(yáng) ? 其余 8個(gè)引腳各自引出，稱為?段選線?，各段可以分別控制 A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a102023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 122 ? Atmega128的 I/O端口 A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10數(shù)字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 共陰極 0x3F 0x06 0x5B 0x4F 0x66 0x6D 0x7D 0x07 0x7F 0x6F 共陽(yáng)極 0xC0 0xF9 0xA4 0xB0 0x99 0x92 0x82 0xF8 0x80 0x90 共陰極、共陽(yáng)極數(shù)碼管段碼表 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 123 ? Atmega128的 I/O端口 利用 I/O端口點(diǎn)亮四個(gè) 7段數(shù)碼管 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 124 ? Atmega128的中斷處理 Atmega128硬件體系結(jié)構(gòu) ? 在程序運(yùn)行期間，發(fā)生非預(yù)期的緊急事件 ? 通常是為了避免查詢方式的程序設(shè)計(jì) ? 用得最多的是外部中斷與定時(shí)器中斷 ? 外部中斷：按鍵程序 ? 定時(shí)器中斷：定時(shí)與循環(huán)掃描等應(yīng)用場(chǎng)合 ? 中斷服務(wù)程序 ? 中斷發(fā)生時(shí)，主程序暫停，跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，稱為“響應(yīng)中斷” ? 執(zhí)行完畢后返回主程序繼續(xù)運(yùn)行 主 程 序主 程 序響 應(yīng) 中 斷中 斷 返 回中斷服務(wù)程序中斷的概念 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 125 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷屬于一種對(duì)事件的實(shí)時(shí)處理過(guò)程。中斷源可能隨時(shí)停止單片機(jī)當(dāng)前正在處理的工作，轉(zhuǎn)而去處理中斷事件，待中斷時(shí)間處理完畢之后，再返回原來(lái)工作的斷點(diǎn)處，繼續(xù)原來(lái)的工作。 ? 對(duì)于單片機(jī)的中斷系統(tǒng)，需要了解這幾個(gè)概念：中斷源、中斷信號(hào)、中斷向量、中斷優(yōu)先級(jí)、中斷嵌套、中斷控制（屏蔽）、中斷響應(yīng)條件、中斷響應(yīng)過(guò)程（中斷服務(wù)程序）。 如何很好的理解中斷概念？ 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 126 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷源的理解 ? 中斷源是指能夠向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)的部件和設(shè)備。對(duì)于單片機(jī)來(lái)講，往往存在多個(gè)中斷源。中斷源一般可分為內(nèi)部中斷源和外部中斷源。 ? 單片機(jī)內(nèi)部集成的許多功能模塊，如定時(shí)器、串行通訊口、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器等，它們?cè)谡９ぷ鲿r(shí)往往無(wú)需 CPU參與，而當(dāng)處于某種狀態(tài)或達(dá)到某個(gè)規(guī)定值需要程序控制時(shí)，會(huì)通過(guò)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)通知CPU。這一類的中斷源位于單片機(jī)內(nèi)部，稱作內(nèi)部中斷源。內(nèi)部中斷源在中斷條件成立時(shí)，一般通過(guò)片內(nèi)硬件會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)，無(wú)須用戶介入，使用方便。內(nèi)部中斷是 CPU管理片內(nèi)資源的一種高效的途徑。 ? 系統(tǒng)中的外部設(shè)備也可以用作中斷源，這時(shí)要求它們能夠產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)（通常是高（低）電平或者電平跳變的上升（下降）沿），送到單片機(jī)的外部中斷請(qǐng)求引腳供 CPU檢測(cè)。這些中斷源位于單片機(jī)外部，稱為外部中斷源。通常用作外部中斷源的有輸入輸出設(shè)備、控制對(duì)象、以及故障源等。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 127 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷信號(hào)的理解 ? 中斷信號(hào)是指內(nèi)部或外部中斷源產(chǎn)生的中斷申請(qǐng)信號(hào)，這個(gè)中斷信號(hào)往往是電信號(hào)的某種變化形式，通常有以下幾種類型： ? 脈沖的上 升 沿或下降沿（上升沿觸發(fā)型或下降沿觸發(fā)型） ? 高電平或低電平（電平觸發(fā)型） ? 電平的變化（狀態(tài)變化觸發(fā)型） ? 對(duì)于單片機(jī)來(lái)講，不同的中斷源，產(chǎn)生什么類型的中斷信號(hào)能夠觸發(fā)申請(qǐng)中斷，取決于芯片內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)，而且通常也可以通過(guò)用戶的軟件來(lái)設(shè)定。 ? 單片機(jī)的硬件系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)這些中斷信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。一旦檢測(cè)到規(guī)定的信號(hào)出現(xiàn)，將會(huì)把相應(yīng)的中斷標(biāo)志位置? 1?（在 I/O空間的控制或狀態(tài)寄存器中），通知 CPU進(jìn)行處理。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 128 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷向量的理解 ? 中斷源發(fā)出的請(qǐng)求信號(hào)被 CPU檢測(cè)到之后，如果單片機(jī)的中斷控制系統(tǒng)允許響應(yīng)中斷， CPU會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)移，執(zhí)行一個(gè)固定的程序空間地址中的指令。這個(gè)固定的地址稱作中斷入口地址，也叫做中斷向量。中斷入口地址往往是由單片機(jī)內(nèi)部硬件決定的。 ? 一個(gè)單片機(jī)有若干個(gè)中斷源，每個(gè)中斷源都有著自己的中斷向量。這些中斷向量一般在程序存儲(chǔ)空間中占用一個(gè)連續(xù)的地址空間段，稱為中斷向量區(qū)。由于一個(gè)中斷向量通常僅占幾個(gè)字節(jié)或一條指令的長(zhǎng)度，所以在中斷向量區(qū)一般不放置中斷服務(wù)程序的。中斷服務(wù)程序一般放置在程序存儲(chǔ)器的其它地方，而在中斷向量處放置一條跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的指令。這樣， CPU響應(yīng)中斷后，首先自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷向量中的轉(zhuǎn)移指令，再跳轉(zhuǎn)執(zhí)行中斷服務(wù)程序。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 129 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷優(yōu)先級(jí)的理解 ? 單片機(jī)系統(tǒng)一般有多個(gè)中斷源，當(dāng)某一時(shí)刻同時(shí)有多個(gè)中斷產(chǎn)生時(shí)，單片機(jī)該如何處理呢？這就有了中斷優(yōu)先級(jí)的概念。 ? 通常，單片機(jī)可以接收若干個(gè)中斷源發(fā)出的中斷請(qǐng)求。但在同一時(shí)刻， MCU只能響應(yīng)這些中斷請(qǐng)求中的其中一個(gè)。為了避免 MCU同時(shí)響應(yīng)多個(gè)中斷請(qǐng)求帶來(lái)的混亂，在單片機(jī)中為每一個(gè)中斷源賦予一個(gè)特定的中斷優(yōu)先級(jí)。一旦有多個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)， MCU先響應(yīng)中斷優(yōu)先級(jí)高的中斷請(qǐng)求，然后再逐次響應(yīng)優(yōu)先級(jí)次一級(jí)的中斷。中斷優(yōu)先級(jí)也反映了各個(gè)中斷源的重要程度，同時(shí)也是分析中斷嵌套的基礎(chǔ)。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 130 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷優(yōu)先級(jí)的理解 ? 對(duì)于中斷優(yōu)先級(jí)的確定，通常是由單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)規(guī)定的。一般的確定規(guī)則方式為兩種： ? 某中斷對(duì)應(yīng)的中斷向量地址越小，其中斷優(yōu)先級(jí)越高（硬件確定方式）。 ? 通過(guò)軟件對(duì)中斷控制寄存器的設(shè)定，改變中斷的優(yōu)先級(jí)（用戶軟件可設(shè)置方式，注意： AVR不支持）。 ? 實(shí)際上， MCU在兩種情況下需要對(duì)中斷的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行判斷： ? 第一種情況為同時(shí)有兩（多）個(gè)中斷源申請(qǐng)中斷。在這種情況下， MCU首先響應(yīng)中斷優(yōu)先級(jí)最高的那個(gè)中斷，而將其它的中斷掛起。待優(yōu)先級(jí)最高的中斷服務(wù)程序執(zhí)行完成返回后，再順序響應(yīng)優(yōu)先級(jí)較低的中斷。 ? 第二種情況是當(dāng) MCU正處于響應(yīng)一個(gè)中斷的過(guò)程中。如已經(jīng)響應(yīng)了某個(gè)中斷，正在執(zhí)行為其服務(wù)的中斷程序時(shí)，此時(shí)又產(chǎn)生一個(gè)其它的中斷申請(qǐng)，這種情況也稱作中斷嵌套。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 131 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷嵌套的理解 ? 對(duì)于中斷嵌套的處理，不同的單片機(jī)處理的方式是不同的，應(yīng)根據(jù)所使用單片機(jī)的特點(diǎn)正確實(shí)現(xiàn)中斷嵌套的處理。 ? 按照通常的規(guī)則，當(dāng) MCU正在響應(yīng)一個(gè)中斷 B的過(guò)程中，又產(chǎn)生一個(gè)其它的中斷 A申請(qǐng)時(shí)，如果這個(gè)新產(chǎn)生中斷 A的優(yōu)先級(jí)比正在響應(yīng)的中斷 B優(yōu)先級(jí)高的話，就應(yīng)該暫停當(dāng)前的中斷 B的處理，轉(zhuǎn)入響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)的中斷 A，待高優(yōu)先級(jí)中斷 A處理完成后，再返回原來(lái)的中斷 B的處理過(guò)程。如果新產(chǎn)生中斷 A的優(yōu)先級(jí)比正在處理中斷 B的優(yōu)先級(jí)低（或相同），則應(yīng)在處理完當(dāng)前的中斷 B后，再響應(yīng)那個(gè)后產(chǎn)生的中斷 A申請(qǐng)（如果中斷A條件還成立的話）。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 132 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷嵌套的理解 ? 一些單片機(jī)（如 8051結(jié)構(gòu)）的硬件能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)中斷嵌套的處理，既單片機(jī)內(nèi)部的硬件電路能夠識(shí)別中斷的優(yōu)先級(jí)，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)的高低，自動(dòng)完成對(duì)高優(yōu)先級(jí)中斷的優(yōu)先響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)中斷的嵌套處理。 ? 而另一類的單片機(jī)，如我們正在學(xué)習(xí)的 AVR單片機(jī)，其硬件系統(tǒng)不支持自動(dòng)實(shí)現(xiàn)中斷嵌套的處理。如果在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須使用中斷嵌套處理，則需要由用戶編寫相應(yīng)的程序，通過(guò)軟件設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)中斷嵌套的功能。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 133 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷控制（屏蔽）的理解 單片機(jī)擁有眾多中斷源 ， 但在某一具體設(shè)計(jì)中通常并不需要使用所有的中斷源 ， 或者在系統(tǒng)軟件運(yùn)行的某些關(guān)鍵階段不允許中斷打斷現(xiàn)行程序的運(yùn)行 ， 這就需要一套軟件可控制的中斷屏蔽 /允許系統(tǒng) 。 在單片機(jī)的 I/O寄存器中 ， 通常存在一些特殊的標(biāo)志位用于控制開放或關(guān)閉（ 屏蔽 ） MCU對(duì)中斷響應(yīng)處理 ， 這些標(biāo)志稱為中斷屏蔽標(biāo)志位或中斷允許控制位 。 用戶程序可以改變這些標(biāo)志位的設(shè)置 ， 在需要的時(shí)候允許 MCU響應(yīng)中斷 ， 而在不需要的時(shí)候則將中斷請(qǐng)求信號(hào)屏蔽 （ 注意：不是取消 ） ， 此時(shí)盡管產(chǎn)生了中斷請(qǐng)求信號(hào) ， MCU也不會(huì)響應(yīng)中斷請(qǐng)求 。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 134 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷控制（屏蔽）的理解 從對(duì)中斷源的控制角度講 ， 中斷源還可分成 2類： ? 非屏蔽中斷 。 非屏蔽中斷是指 MCU對(duì)中斷源產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求信號(hào)是不能屏蔽的 ， 也就是說(shuō)一旦發(fā)生中斷請(qǐng)求 ，MCU肯定響應(yīng)該中斷 。 在單片機(jī)中 ， 外部 RESET引腳產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào) ， 就是一個(gè)非屏蔽的中斷 。 ? 可屏蔽中斷 。 可屏蔽中斷是指用戶程序可以通過(guò)中斷屏蔽控制標(biāo)志對(duì)中斷源產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行控制 ， 既允許或禁止 MCU對(duì)該中斷的響應(yīng) 。 在用戶程序中 ， 可以預(yù)先執(zhí)行一條允許中斷的指令 ， 這樣一旦發(fā)生中斷請(qǐng)求 ，MCU就能夠響應(yīng)中斷 。 反之 ， 用戶程序也可以預(yù)先執(zhí)行一條中斷禁止 （ 屏蔽 ） 指令 ， 使 MCU不響應(yīng)中斷請(qǐng)求 。因此 ， 可屏蔽中斷的中斷請(qǐng)求能否可以被 MCU響應(yīng) ， 最終是由用戶程序來(lái)控制的 。 在單片機(jī)中 ， 大多數(shù)的中斷都是可屏蔽的中斷 。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 135 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷響應(yīng)條件的理解 ? 在單片機(jī)中 ， 對(duì)應(yīng)每一個(gè)中斷源都有一個(gè)相應(yīng)的中斷標(biāo)志位 ， 該中斷標(biāo)志位將占據(jù)中斷控制寄存器中的一位 。 當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到某一中斷源產(chǎn)生符合條件的中斷信號(hào)時(shí) ， 其硬件會(huì)自動(dòng)將該中斷源對(duì)應(yīng)的中斷標(biāo)志位置 ? 1? ， 這就意味著有中斷信號(hào)產(chǎn)生了 ， 向 MCU申請(qǐng)中斷 。 ? 但中斷標(biāo)志位的置 ? 1? ， 并不代表 MCU一定響應(yīng)該中斷 。為了合理控制中斷響應(yīng) ， 在單片機(jī)內(nèi)部還有相關(guān)的用于中斷控制的中斷允許標(biāo)志位 。 最重要的一個(gè)中斷允許標(biāo)志位是全局中斷允許標(biāo)志位 。 當(dāng)該標(biāo)志位為 ? 0? ， 表示禁止MCU響應(yīng)所有的可屏蔽中斷的響應(yīng) 。 此時(shí)不管有否中斷產(chǎn)生 ， MCU不會(huì)響應(yīng)任何的中斷請(qǐng)求 。 只有全局中斷允許標(biāo)志位為 ? 1? ， 才允許單片機(jī)響應(yīng)中斷 。 2023/1/26 機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 136 ? Atmega128的中斷處理 ? 中斷響應(yīng)條件的理解 ? MCU響應(yīng)中斷請(qǐng)求的第二個(gè)條件是每個(gè)中斷源所具有的各自獨(dú)立的中斷允許標(biāo)志位 。 當(dāng)某個(gè)中斷允許標(biāo)志位為? 0? 時(shí) ， 表示 MCU不響應(yīng)該中斷的中斷申請(qǐng) 。 ? 從上面的中斷響應(yīng)條件看出 ， 只有當(dāng)全局中斷允許標(biāo)志位為 ? 1? （ 由用戶軟件設(shè)置 ） ， 中斷 A允許標(biāo)志位為 ? 1?（ 由用戶軟件設(shè)置 ） ， 中斷 A標(biāo)志位為 ? 1? （ 符合中斷條件時(shí)由硬件自動(dòng)設(shè)置或由用戶軟件設(shè)置 ） 時(shí)