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1、5.2 中断处理过程,中断处理流程 中断嵌套 中断的应用实例,图5-3 中断流程图,中断处理流程,中断处理过程可分为中断请求、中断响应、中断处理和中断返回四个阶段。不同的计算机因其中断系统的硬件结构不同，因此，中断响应的方式也有所不同。这里仅以8051单片机为例进行叙述。其主要内容及一般顺序如图5-3所示。,1中断请求,中断源发出中断请求信号，相应的中断请求标志位（在中断允许控制寄存器TCON中）置“1”。CPU将不断地及时查询这些中断请求标志，一旦查询到某个中断请求标志置位，CPU就会响应该中断源中断。,中断优先级的判定 中断源的优先级别分为高级和低级，通过由软件设置中断优先级寄存器IP相关
2、位来设定每个中断源的级别。 如果几个同一优先级别的中断源同时向CPU请求中断，CPU通过硬件查询电路首先响应自然优先级较高的中断源的中断请求。 中断可实现两级中断嵌套。高优先级中断源可中断正在执行的低优先级中断服务程序，除非执行了低优先级中断服务程序的CPU关中断指令。同级或低优先级的中断不能中断正在执行的中断服务程序。,中断响应过程 在满足中断响应条件时，CPU响应中断。 首先，将相应的优先级状态触发器置1，即关闭同级和低级中断。 其次，调用入口地址，断点入栈，相当于LCALL指令，但不保护状态寄存器PSW及其他寄存器内容。 保存断点，（PC） 栈顶单元 然后，将中断源对应的中断入口地址装入
3、程序计数器PC中，使程序转向该中断入口地址，并执行中断服务程序。 硬件自动清除TF0、TF1、IE0、IE1中断标志（串行口中断请求标志 RI和 TI除外）。,80C51五个中断入口地址如下：,中断入口地址是固定的，其排列顺序按照自然优先权排列，相互之间间隔8B。一般来说，8B空间安排不下一个中断服务程序，但可安排一条转移指令，跳转到其他合适的区域编写真正的中断服务程序。,3.中断处理,中断处理就是执行中断服务程序，从中断入口地址开始执行，直到返回指令(RETI)为止。此过程一般包括三部分内容，一是保护现场，二是处理中断源的请求，三是恢复现场。,中断服务程序一般包含以下几个部分。 （1）现场保
4、护和现场恢复 为了使中断服务程序的执行不破坏CPU中寄存器或存储单元的原有内容，以免在中断返回后影响主程序的运行，应该把CPU中有关寄存器或存储单元的内容推入堆栈中保护起来，这就是所谓的现场保护，通常是指ACC、PSW和DPTR等。 中断服务结束后，在返回主程序前，须把保存的现场从堆栈中弹出，以恢复寄存器存储单元的原有内容，这就是所谓现场恢复。对于80C51，利用堆栈保护和恢复现场需要遵循先进后出、后进先出的原则。,说明：,（2）开中断和关中断 在中断处理进行的过程中，可能又有新的中断请求到来，如果禁止被中断，可以先关闭中断系统，待任务执行完后再打开中断系统。当然，如系统本身需要中断嵌套，则不
5、能将中断系统关闭，所有中断的发生按照系统“优先级”的设置自动“决策”行事。 （3）中断服务程序主体 中断服务程序主体是进行中断处理的具体内容，以子程序的形式存在，任何中断发生并被响应后，程序将自动进入相关的入口地址，执行中断服务程序。,在编写中断服务程序时要注意以下几个方面： 一般在这些中断入口地址区存放一条无条件转移指令，转向中断服务程序的起始地址。 若要求禁止更高优先级中断源的中断请求，应先用软件关闭CPU中断或屏蔽更高级中断源的中断，在中断返回前再开放被关闭或被屏蔽的中断。 在保护现场和恢复现场时，为了不使现场数据受到破坏而造成混乱，在保护现场之前要关中断，在保护现场之后再开中断；在恢复
6、现场之前关中断，在恢复现场之后再开中断。,4.中断返回 （1）中断返回 中断返回是把程序运行从中断服务程序转回到被中断的主程序上去，中断返回通过执行中断返回指令RETI来实现，该指令的功能是首先将相应的优先级状态触发器置0，以开放同级别中断源的中断请求；其次，从堆栈区把断点地址取出，送回到程序计数器PC中。 因此，不能用RET指令代替RETI指令，而且这条指令必然是中断服务程序的最后一条指令。,当CPU执行RETI指令后，自动完成下列操作： 恢复断点地址。将原来压入堆栈的PC断点地址从堆栈中弹出，送回PC。这样CPU就返回到原断点处，继续执行被中断的原程序。 开放同级中断，以便允许同级中断源请
7、求中断。 以上响应过程的大部分操作是CPU自动完成的，用户只需要了解基本原理就可以，需要做的事情是编制中断服务程序，并在此之前完成中断初始化。,（4）中断请求的撤除,中断源发出中断请求，相应中断请求标志置“1”。CPU响应中断后，必须清除中断请求“1”标志；否则中断响应返回后，将再次进入该中断，引起死循环出错。如何撤除中断请求标志的说明如下： 定时器溢出中断请求的撤除： 对于定时器0或1溢出中断，CPU在响应中断后即由硬件自动清除其中断标志位TF0或TF1，用户无须采取其他措施。 串行口中断的撤除： 对于串行口中断，CPU在响应中断后，硬件不能自动清除中断请求标志位TI、RI，用户必须在中断服
8、务程序中用软件将其清除（如CLR RI）。 对于外中断/INT0、/INT1，若采用边沿触发方式，CPU响应中断时，也由硬件自动清除响应的中断请求标志IE0或IE1。,外部中断的撤除： 外部中断为边沿触发方式时，CPU响应中断后，硬件会自动清除中断请求标志IE0或IEl。 外部中断为电平触发方式时，CPU响应中断后，硬件会自动清除中断请求标志IE0或IEl，但由于加到INT0或INT1引脚的外部中断请求信号并未撤除，中断请求标志IE0或IEl会再次被置1，所以在CPU响应中断后应立即撤除INT0或INT1引脚上的低电平。一般采用加一个D触发器和几条指令的方法来解决这个问题。,由下图可知，外部中
9、断请求信号直接加到D触发器的CP端，当外部中断请求的低电平脉冲信号出现在CP端时，D触发器的Q端置0，INT0或INT1引脚为低电平，发出中断请求。在中断服务程序中开始的三条指令可先在P1.0输出一个宽度为2个机器周期的负脉冲，使D触发器的Q端置1，然后由软件来清除中断请求标志IE0或IEl。 外部中断的撤除电路,中断优先控制和中断嵌套（补充）,1中断优先控制 80C51中断优先控制首先根据中断优先级，此外，还规定了同一中断优先级之间的中断优先权。其从高到低的顺序为：/INT0、T0、/INT1、T1、串行口。 中断优先级是可编程的，而中断优先权是固定的，不能设置，仅用于同级中断源同时请求中断
10、时的优先次序。因此80C51中断优先控制的基本原则是： （1）高优先级中断可以中断正在响应的低优先级中断，反之则不能。 （2）同优先级中断不能互相中断。 （3）同一中断优先级中，若有多个中断源同时请求中断，CPU将先响应优先权高的中断，后响应优先权低的中断。,图5-5 中断嵌套示意图,2中断嵌套,当CPU正在执行某个中断服务程序时，如果发生更高一级的中断源请求中断，那么CPU可以再“中断”正在执行的低优先级中断服务程序，转而响应更高一级的中断，这就是中断嵌套。其示意图如图5-5所示。 中断嵌套只能高优先级“中断”低优先级，低优先级不能“中断”高优先级，同一优先级也不能相互“中断”。 中断嵌套结
11、构类似于调用子程序嵌套，不同的是： （1）子程序嵌套是在程序中事先安排好的；中断嵌套是随机发生的。 （2）子程序嵌套无次序限制，中断嵌套只允许高优先级“中断”低优先级。,中断系统的应用,中断系统的应用要解决的问题首先是编制中断应用程序，其次是熟悉中断过程。编制应用程序包括两大部分内容：中断初始化和中断服务子程序。 1中断初始化 （1）设置堆栈指针SP，根据要保护数据的个数，设置堆栈深度。 深度要求不高并且不用寄存器13组时，可维持复位时的状态：SP=07H，深度为24B（20H2FH为位寻址区）。 要求有一定深度时，可设置SP=60H或50H，深度分别为32B和48B。 一般建议将SP改为60
12、H或50H。 （2）定义中断优先级。根据中断源的紧急程度，通过设置IP寄存器，将中断优先级划分为高优先级和低优先级。,（3）定义外中断触发方式。 外中断触发一般宜采用边沿触发方式，若必须采用电平触发方式时，应在硬件电路上和中断服务程序中采取撤除中断请求信号的措施。 （4）开放中断。 通过设置IE寄存器，开放用户所需要打开的中断。对IE操作可以采用字节操作，也可以采用位操作，如：MOV IE, #81H或 SETB EA, SETB EX0。 （5）安排好等待中断或中断发生前主程序应完成的操作内容，如内存单元的初始化等。,2中断服务子程序,中断服务子程序内容包括： （1）在中断服务入口地址设置一
13、条跳转指令，转移到中断服务程序的实际入口处。 （2）根据需要保护现场。 （3）中断源请求中断服务要求的操作。 （4）恢复现场。与保护现场相对应，注意遵循先进后出、后进先出操作原则。 （5）中断返回，最后一条指令必须是RETI。,编写中断服务程序时应注意, 在中断矢量地址单元处放一条无条件转移指令(如LJMP H），使中断服务程序可灵活地安排在64KB程序存储器的任何空间。 在中断服务程序中，用户应注意用软件保护现场，以免中断返回后丢失原寄存器、累加器中的信息。 若要在执行当前中断程序时禁止更高优先级中断，可以先用软件关闭CPU中断或禁止某中断源中断，在中断返回前再开放中断。,中断的完整程序结构
14、,中断入口表程序,主程序,中断服务程序,（其它子程序）,源程序汇编结束伪指令,入口表程序,ORG 0000H LJMP MAIN ; 跳到主程序入口 ORG 0003H LJMP RINT0 ; 跳到 /INT0 中服程序入口 ORG 000BH LJMP RT0 ; 跳到 T0 中服程序入口 ORG 0013H LJMP RINT1 ; 跳到 /INT1 中服程序入口 ORG 001BH LJMP RT1 ; 跳到 T1 中服程序入口 ORG 0023H LJMP RPS ; 跳到串行口中服程序入口,主程序（MAIN）,MAIN: MOV A，R0 ; 主程序入口 SETB EA SJMP
15、$ ; 主程序结束,主程序的内容,应用系统相关的指令语句 对与中断相关寄存器进行置位操作,注： SJMP $ 或 LOOP： SJMP LOOP 语句为等待中断产生。,中断服务程序（RINT0）,RINT0：PUSH ACC ; 中断服务程序入口 PUSH PSW ; 保护现场 POP PSW POP ACC ; 恢复现场 RETI ; 退出中断服务程序,注： RETI 指令恢复 PC 断点为指向 SJMP $ 。,注： 保护/恢复现场为中断服务程序中要用的存储器。,采用中断时的完整程序结构,ORG 0000H LJMP MAIN ; 跳到主程序入口 ORG 0003H LJMP RINT0
16、; 跳到 /INT0 中服程序入口 MAIN：SETB EA ; 主程序入口 SJMP $ ; 主程序结束 RINT0：PUSH ACC ; 中断服务程序入口 RETI ; 退出中断服务程序 END ; 结束汇编,表程序,主程序,中服 程序,ORG0000H LJMPMAIN ORG0013H LJMPZD1 ORG0100H MAIN:；主程序 ORG1000H ZD1: PUSHACC；中断服务程序 PUSHDPH PUSHDPL PUSH00H ；处理程序 POP00H POPDPL POPDPH POPACC RETI,例如，现有外部中断1提出申请，且主程序中有R0、DPTR、累加器A需保护，则编制程序应为：,【例1】 P1口做输出口，控制八只灯(P1口输出低电平时灯被点亮)，利用手控单脉冲信号作为外部中断信号，控制八只灯按一定的规律循环
