51单片机中断系统结构Word格式文档下载.docx
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(2)内部
中断请求源TF0:
定时器T0的溢出中断标记,当T0计数产生溢出时,由硬
件置位TF0。
当CPU响应中断后,再由硬件将TF0清0。
TF1:
与TF0类
似。
TI、RI:
串行口发送、接收中断,在串行口中再讲解。
2、中断允许寄存
器IE在MCS-51中断系统中,中断的允许或禁止是由片内可进行位寻址的
8位中断允许寄存器IE来控制的。
其中EA是总开关,如果它等于0,则所有中断都不允许。
ES-串行口中
断允许ET1-定时器1中断允许EX1-外中断1中断允许。
ET0-定时器0
中断允许EX0-外中断0中断允许。
如果我们要设置允许外中断1,定时器
1中断允许,其它不允许,则IE能是EAX
即8CH,当然,我们也能用位操作指令
SETBEA
SETBET1SETBEX1
来实现它。
3、五个中断源的自然优先级与中断服务入口地址外中断0:
0003H定时器
0:
000BH外中断1:
0013H定时器1:
001BH串行口:
0023H它们的自然优
先级由高到低排列。
写到这里,大家应当明白,为什幺前面有一些程序一始
我们这样写:
ORG0000HLJMPSTART
ORG0030H
START:
。
这样写的目的,就是为了让出中断源所占用的向量地址。
当然,在程序中
没用中断时,直接从0000H开始写程序,在原理上并没有错,但在实际工作
中最好不这样做。
优先级:
单片机采用了自然优先级和人工设置高、低优先
级的策略,即能由程序员设定那些中断是高优先级、哪些中断是低优先级,
由于只有两级,必有一些中断处于同一级别,处于同一级别的,就由自然优
先级确定。
开机时,每个中断都处于低优先级,我们能用指令对优先级进行设置。
看
表2中断优先级中由中断优先级寄存器IP来高置的,IP中某位设为1,对应
的中断就是高优先级,不然就是低优先级。
XX
X
PS
PT1
PX1
PT0
PX0
例:
设有如下要求,将T0、外中断1设为高优先级,其它为低优先级,求
IP的值。
IP的首3位没用,可任意取值,设为000,后面根据要求写就能了
XX
因此,最终,IP的值就是06H。
例:
在上例中,如果5个中断请求同时发
生,求中断响应的次序。
响应次序为:
定时器0->外中断1->外中断0-
>实时器1->串行中断。
MCS-51的中断响应过程:
1、中断响应的条件:
讲到这儿,我们依然对于计算机响应中断感到神奇,
我们人能响应外界的事件,是因为我们有多种传感器――眼、耳能接受不一
样的信息,计算机是如何做到这点的呢?
其实说穿了,一点都不希奇,
MCS51工作时,在每个机器周期中都会去查询一下各个中断标记,看他们是
否是1,如果是1,就说明有中断请求了,所以所谓中断,其实也是查询,不
过是每个周期都查一下而已。
这要换成人来说,就相当于你在看书的时候,
每一秒钟都会抬起头来看一看,查问一下,是不是有人按门铃,是否有电
话。
很蠢,不是吗?
可计算机本来就是这样,它根本没人聪明。
了解了上
述中断的过程,就不难解中断响应的条件了。
在下列三种情况之一时,CPU
将封锁对中断的响应:
CPU正在处理一个同级或更高级别的中断请求。
现行的机器周期不是当前正执行指令的最后一个周期。
我们知道,单片机
有单周期、双周期、三周期指令,当前执行指令是单字节没有关系,如果是
双字节或四字节的,就要等整条指令都执行完了,才能响应中断(因为中断
查询是在每个机器周期都可能查到的)。
当前正执行的指令是返回批令(RETI)或访问IP、IE寄存器的指令,则
CPU至少再执行一条指令才应中断。
这些都是与中断有关的,如果正访问
IP、IE则可能会开、关中断或改变中断的优先级,而中断返回指令则说明本
次中断还没有处理完,所以都要等本指令处理结束,再执行一条指令才能响
应中断。
2、中断响应过程CPU响应中断时,首先把当前指令的下一条指令(就是
中断返回后将要执行的指令)的地址送入堆栈,然后根据中断标记,将对应
的中断入口地址送入PC,PC是程序指针,CPU取指令就根据PC中的值,
PC中是什幺值,就会到什幺地方去取指令,所以程序就会转到中断入口处继
续执行。
这些工作都是由硬件来完成的,不必我们去考虑。
这里还有个问
题,大家是否注意到,每个中断向量地址只间隔了8个单元,如0003-
000B,在如此少的空间中如何完成中断程序呢?
很简单,你在中断处安排一
个LJMP指令,不就能把中断程序跳转到任何地方了吗?
一个完整的主程序
看起来应该是这样的:
ORG0003H
LJMPINT0;
转外中断0ORG000BH
RETI;
没有用定时器0中断,在此放一条RETI,万一不小心产生了中
断,也不会有太大的后果。
中断程序完成后,一定要执行一条RETI指令,执行这条指令后,CPU将
会把堆栈中保存着的地址取出,送回PC,那幺程序就会从主程序的中断处继
续往下执行了。
注意:
CPU所做的保护工作是很有限的,只保护了一个地
址,而其它的所有东西都不保护,所以如果你在主程序中用到了如A、PSW
等,在中断程序中又要用它们,还要保证回到主程序后这里面的数据还是没
执行中断以前的数据,就得自己保护起来。
中断系统的控制寄存器:
中断系统有两个控制寄存器IE和IP,它们分别用来设定各个中断源的打开
/关闭和中断优先级。
此外,在TCON中另有4位用于选择引起外部中断的
条件并作为标志位。
1.中断允许寄存器--IE
IE在特殊功能寄存器中,字节地址为A8H,位地址(由低位到高位)分别是
A8H-AFH。
IE用来打开或关断各中断源的中断请求,基本格式如下图二所示:
EA:
全局中断允许位。
EA=0,关闭全部中断;
EA=1,打开全局中断控
制,在此条件下,由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。
乘以:
无效位。
ES:
串行I/O中断允许位。
ES=1,打开串行I/O中断;
ES=0,关闭
串行I/O中断。
ETl;
定时器/计数器1中断允许位。
ETl=1,打开T1中断;
ETl=O,关
闭T1中断。
EXl:
外部中断l中断允许位。
EXl=1,打开INT1;
EXl=0,关闭INT1。
ET0:
定时器/计数器0中断允许位。
ET0=1,打开T0中断;
ET0=0,
关闭TO中断。
EXO:
外部中断0中断允许位。
Ex0=1,打开INT0;
EX0=0,关闭INT0.
中断优先寄存器--IP:
IP在特殊功能寄存器中,字节地址为B8H,位地址(由低位到高位)分别是
B8H一BFH,IP用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级,IP的基本格
式如下图三所示:
PS:
串行I/O中断优先级控制位。
PS=1,高优先级;
PS=0,低优先
级。
PTl:
定时器/计数器1中断优先级控制位。
PTl=1,高优先级;
PTl=0,
低优先级。
Pxl:
外部中断1中断优先级控制位。
Pxl=1,高优先级;
PXl=O,低优先
PT0:
定时器/计数器o中断优先级控制位。
PT0=1,高优先级;
PTO=
0,低优先级。
Px0:
外部中断0中断优先级控制位。
Px0=1,高优先级;
Px0=0,伤优
先级。
在MCS-51单片机系列中,高级中断能够打断低级中断以形成中断嵌套;
同级中断之间,或低级对高级中断则不能形成中断嵌套。
若几个同级中断同
时向CPU请求中断响应,则CPU按如下顺序确定响应的先后顺序:
INT0一T0---INT1一T1一RI/T1.
中断的响应过程
若某个中断源通过编程设置,处于被打开的状态,并满足中断响应的条
件,而且①当前正在执行的那条指令已被执行完
1、当前末响应同级或高级中断
2、不是在操作IE,IP中断控制寄存器或执行REH指令则单片机响应此中
断。
在正常的情况下,从中断请求信号有效开始,到中断得到响应,通常需要
3个机器周期到8个机器周期。
中断得到响应后,自动清除中断请求标志(对
串行I/O端口的中断标志,要用软件清除),将断点即程序计数器之值(PC)
压入堆栈(以备恢复用);
然后把相应的中断入口地址装入PC,使程序转入到
相应的中断服务程序中去执行。
各个中断源在程序存储器中的中断入口地址如下:
中断源入口地址
INT0(外部中断0)0003H
TF0(TO中断)000BH
INT1(外部中断1)0013H
TFl(T1中断)001BH
RI/TI(串行口中断)0023H
由于各个中断入口地址相隔甚近,不便于存放各个较长的中断服务程序,
故通常在中断入口地址开始的二三个单元中,安排一条转移类指令,以转入
到安排在那儿的中断服务程序。
以T1中断为例,其过程下如图四所示。
由于5个中断源各有其中断请求标志0,TF0,IEl,TFl以及RI/TI,在中
断源满足中断请求的条件下,各标志自动置1,以向CPU请求中断。
如果某
一中断源提出中断请求后,CPU不能立即响应,只要该中断请求标志不被软
件人为清除,中断请求的状态就将一直保持,直到CPU响应了中断为止,对串
行口中断而言,这一过程与其它4个中断的不同之处在于;
即使CPU响应了
中断,其中断标志RI/TI也不会自动清零,必须在中断服务程序中设置清除
RI/TI的指令后,才会再一次地提出中断请求。
CPU的现场保护和恢复必须由被响应的相应中断服务程序去完成,当执行
RETI中断返回指令后,
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