单片机原理及其接口技术胡汉口第3版第6章-中断系统

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1、第6章：中断系统本章基本要求： 中断的概念 51的中断系统* 51中断源的扩展6.1中断的概念6.1.1 中断的定义和作用（概念6-1）中断：是指计算机 在执行某一程序的过程中, 由于计 算机系统内、外的某种原因,而必须 中止原程序的执行,转去执行相应的 处理程序（中断服务程序）,待处理 结束之后,再回来继续执行被中止的 原程序的过程。这个过程还可以描述为：CPU自 动执行中断服务程序并返回原程序 执行的过程。为什么要设置中断？ 提高CPU工作效率 具有实时处理功能 具有故障处理功能 实现分时操作中断功能强弱是 计算机性能优劣 的重要标志6.1中断的概念中断系统主要作用： 有效地解决了快速CP

2、U与慢速外设之间的矛盾,可使 CPU与外设并行工作,大大提高了工作效率。 可以及时处理控制系统中许多随机产生的参数与信息, 即计算机具有实时处理能力,以此提高控制系统的性能。 使系统具备了及时处理故障的能力,提高了系统自身的 可靠性。中断源 中断申请开放中断保护现场中断服务恢复现场中断返回中断涉及的几个环节6.1中断的概念MCS-51单片机CPU在每个机器周期的S5P2期间，会自动查询各个中断申请标志位，若查到某标志位被置位,将启动中断机制。CPU识别中断申请的依据：6.1中断的概念6.1中断的概念6.1.2 中断源（概念6-2）中断源：是指在计算机系统中向CPU发出中断请求的来源,中断可以人

3、为设定,也可以是为响应突发性随机事件而设置的。通常有特殊指令、I/O设备、实时控制系统中的随机参数以及信息故障源。（概念6-3）中断请求：一般情况下可以是中断源向CPU发出的电信号，该信号能够被CPU识别并响应。6.1中断的概念对于各种计算机来说,其中断源的允许数目是不一样的,例如Z80允许128个中断源(不包括非屏蔽中断),而8086/8088则允许256个中断源。MCS-51单片机相对来说较为简单,只提供了5个中断源：2个外部中断请求INT0和INT1、2个片内定时器/计数器T0和T1的溢出中断请求串行口中断请求TI或RI(合为一个中断源)。6.1中断的概念6.1.3 中断的分类 可分为三

4、类： * 可屏蔽中断：由CPU的可屏蔽中断引脚INT引起的 中断。 * 非屏蔽中断：由CPU的非屏蔽中断引脚NMI引起的 中断（8086CPU）。 * 软件中断：由中断指令引起的中断（8086CPU）。 51单片机的中断可以分为：外部中断，由外部可屏蔽中断和外部计数器中断组成； 内部中断，由内部定时器、串口传输中断等组成。6.1中断的概念6.1.4 中断的嵌套中断优先级是：在系统设计时，人为设 定的中断源的优先权级别。 设置优先权的意义：1、当同时有多个中断请求信号，先响应优先级别高的中断请求。2、高优先级中断请求信号可中断低优先级中断服务。中断嵌套（概念6-4） 当CPU正在执行某个中断服务

5、程序时，如果 发生更高一级的中断源请求中断，CPU可以“中断”正在执行 的低优先级中断,转而响应更高一级的中断，这就是中断嵌套 。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”。中断嵌套结构类似与调用 子程序嵌套，不同的是： 子程序嵌套是在程序中事先 按排好的；中断嵌套是随机发 生的。 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。6.1中断的概念开中断、关中断的概念。关中断可以由两种情况产生：中断响应时自动关中断、对EA位设置为0。开中断可对EA位设置为1来实现。6.1中断的概念6.1.5 中断系统功能 一个中断系统具备

6、如下功能： 1、中断优先权排队 2、实现中断嵌套 3、自动响应中断 4、实现中断返回 中断系统需要解决两个主要问题：一、是如何从主程序转到中断服务程序；二、是如何从中断服务程序返回主程序。6.251单片机的中断系统6.2.1 51系列单片机中断源和中断标志51系列单片机中：8031、8051、8751有5级中 断；8032、8052、8752有6级中断；1、中断源51单片机五级中断源分为：两个外部中断、两 个定时器溢出中断、一个串口中断。外部中断源：INT0、INT1 两条外部中断请求 输入引脚。允许用户设定外部中断源以低电平或 者是负跳变方式触发。6.251单片机的中断系统定时器溢出中断源：

7、内部中断，51内部有两 个16位定时/计数器，它们由内部定时脉冲（主脉 冲12分频）或外部引脚T0、T1输入的外部计数脉 冲计数。当计数值溢出时，产生中断请求。这两 个16位定时/计数器的初值可由用户设定。串口中断源：由51内部串行通讯口产生。可 细分为串口发送、接收中断两种。当串行接口进 行发送/接收完一组串行数据时，串口电路自动发 出串口中断请求。6.251单片机的中断系统用户对中断系统的使用，一是通过设置和中断 有关的控制字，二是通过设置中断服务程序来实 现的。 在51系统中和中断有关的控制字有四个： TCON控制字，字节地址：88H 串口SCON控制字，字节地址：98H 中断允许控制字

8、IE,字节地址：A8H 中断优先权控制字IP，字节地址：B8H 2、TCON控制字的设定 TCON控制字的格式内容如下：字节地址：88H6.251单片机的中断系统说明：对INT0、INT1的检测：在每个机器周期的S5P2时检测该引脚是否有效。对定时器/计数器溢出的判断：同上。对TCON的设定使用位地址。分清哪些位是设定的和自动生成的。 TCOND7D6D5D4D3D2D1D0 位名称TF1TF0IE1IT1IE0IT0 位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H功能 T1 中断 标志T0 中断 标志中断 标志触发 方式中断 标志触发 方式TCON的结构、位名称、位地址和功能如下：T

9、CON位功能: TF1 T1溢出中断请求标志T1计数溢出后，TF1=1 TF0 T0溢出中断请求标志T0计数溢出后，TF0=1TF0/TF1：定时器溢出中断申请标志位：=0：定时器未溢出；=1：定时器溢出申请中断,进中断后自动清零。 IE1 外中断中断请求标志当P3.3引脚信号有效时，IE1=1 IE0 外中断中断请求标志当P3.2引脚信号有效时，IE0=1IE0/IE1：外部中断申请标志位：=0：没有外部中断申请；=1：有外部中断申请。TCON位功能: IT1 外中断触发方式控制位IT1=1，边沿触发方式；IT1=0，电平触发方式。 IT0 外中断触发方式控制位IT0=1，边沿触发方式；IT

10、0=0，电平触发方式。IT0/IT1：外部中断请求的触发方式选择位：=0：在INT0/INT1端申请中断的信号低电平有效;=1：在INT0/INT1端申请中断的信号负跳变有效.6.251单片机的中断系统3、串行口中断设定串行控制寄存器SCON控制字，字节地址：98HSCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名称TIRI 位地址99H98H功能 串行发送 中断标志串行接收 中断标志 TI 串行口发送中断请求标志 RI 串行口接收中断请求标志6.251单片机的中断系统说明： TI：串行口发送中断标志。在串行口以方式 0发送时,每当发送完8位数据后,由硬件置位TI;若以方式1 、2、3发送时,在发送

11、停止位的开始时置位TI。TI=1表示 串行口发送器正在向CPU申请中断。注意：当CPU响应该中 断后,转向中断服务程序时并不复位TI,TI必须由用户在中 断服务程序中用软件清0(可用CLR TI或其它指令)。 RI：串行口接收中断标志。若串行口接收器 允许接收并以方式0工作,则每当接收到第8位数据时置位 RI;若以方式1、2、3工作,且SM2=0时,则每当接收器接收 到停止位的中间时置位RI;当串行口以方式2或方式3工作, 且SM2=1时,仅当接收到的第9位数据RB8为1后,同时还要接 收到停止位的中间时置位RI。RI为1表示串行口接收器正 向CPU申请中断,同样RI必须由用户在中断服务程序中

12、清0 。6.251单片机的中断系统6.2.251单片机对中断请求的控制 1、对中断允许的控制 中断允许寄存器IE,字节地址：A8HIE的结构、位名称和位地址如下：IED7D6D5D4D3D2D1D0位名称EAESET1EX1ET0EX0位地址AFHACHABHAAHA9HA8H中断源CPU串行口T1T0 EA CPU中断允许控制位(总开关）EA=1，CPU开中断EA=0，CPU关中断，且屏蔽所有5个中断源。 EX0 外中断INT0中断允许控制位EX0=1，开INT0中断；EX0=0，关INT0中断。 EX1 外中断INT1中断允许控制位EX1=1，开INT1中断；EX1=0，关INT1中断。

13、ET0 定时/计数器T0中断允许控制位ET0=1，开T0中断；ET0=0，关T0中断。 ET1 定时/计数器T1中断允许控制位ET1=1，开T1中断；ET1=0，关T1中断。 ES 串行口中断(包括串发、串收)允许控制位 ES=1，开串行口中断；ES=0，关串行口中断。 说明: 80C51对中断实行两级控制，总控制位是EA，每一中 断源还有各自的控制位。首先要EA=1，其次还要自身的控 制位置“1”。6.251单片机的中断系统例如:要打开INT0中断(其余中断关闭)，可执行下列指令：MOV IE，#1000000lB ；或者： SETB EA ；SETB EX0 ； IED7D6D5D4D3D

14、2D1D0位名称EAESET1EX1ET0EX0位地址AFHACHABHAAHA9HA8H中断源CPU串行口T1T06.251单片机的中断系统2、中断优先级控制 中断优先级控制字IP，字节地址：B8H8051有5个中断源，划分为2个中断优先级：高 优先级和低优先级。IP的结构、位名称和位地址如下：IED7D6D5D4D3D2D1D0位名称PSPT1PX1PT0PX0位地址BCHBBHBAHB9HB8H中断源串行口T1INT1T0INT06.251单片机的中断系统说明：51单片机的中断优先级只有高、低两级。所有各位均用指令设定。当设置为1时，该位对 应的中断源既为高级中断，否则，为低级中断。按照

15、优先级的概念，只有高级中断可以打断低 级中断，同级中断按照：INT0T0INT1T1串行口的顺序先后相应处理。在复位操作时，该控制字均被设置为0，用户应该使用指令将需要的位设置为1。6.251单片机的中断系统51单片机的中断系统结构汇总示意图如下图所示。外部中断0定时器0外部中断1定时器1中断允许总允许优先级串行口中断6.251单片机的中断系统6.2.351单片机对中断的响应51应满足如下条件，才会响应中断。 处在开中断状态；没有中断处理；若正在中断处理，而新的请求 来自更高级中断源； 执行完现行指令以后；若正在执行RETI或执行和IP、IE有关的指令， 则要求在处理其后一条指令后；中断响应时

16、，51自动执行：6.251单片机的中断系统中断响应时，51自动执行如下三步： 保护断点：断点入栈。 关中断：设置EA=0。 根据中断源转到对应的服务程序 转移的依据如下：MCS-51五个中断入口地址：INT0：0003HT0：000BHINT1：0013HT1：001BH串行口：0023H中断响应过程 每个周期S6对中断源进行采样在下一个周期按优先级 顺序依次查询如果某个中断标志在上一个周期S6已被置“1” CPU执行硬件LCALL转向相应中断的特定单元，进入中断服务 程序，但是如果遇上下列条件之一，硬件将受阻:（1）正在执行同级或高级中断服务程序。 （2）当前的查询周期不是执行指令的最后一个机器周期。