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1、第三讲： I/O,中断,定时与串口本讲重点：接口概念,单片机的编址与译码方法;中断概念,响应条件,处理原则,中断服务;定时器/计数器工作方式1,2的用法;串行通讯的波特率, 4种工作方式.第五章 I/O,中断,定时与串行通信I/O接口的作用/功能/定义数据性质不同数据协议/格式不同速度不一致所需功率/电平不匹配所需测控点数量不匹配计算机/单片机与外设之间起桥梁作用的电路或部件接口(interface)。协调两者间的差异。 本课程中讲到的接口可以是口地址 可寻址的寄存器/端口 地址由选用的地址线条数与地址线名决定接口与端口地址线条数n决定：寻址范围 = 2nMCS-51寻址范围 = 216 =
2、65536 = 64K字节 地址线在地址总线中的序名决定具体地址一个端口可能有多个口地址；一个口地址只能唯一地指向某个端口。器件 功能模块 电路板卡 设备/装置 站在单片机/计算机一侧来看待上述过程叫编址。 站在单片机/计算机外侧来看待上述过程叫译码。接口地址的编址/译码/寻址概念(P125)： 通过适当的地址线(或控制线，或I/O线), 物理上形成某个或某些片选/使能等信号， 实现与接口对象的一一对应的过程。通过软件与译码电路硬件实现对外设的片选 或使能控制过程叫寻址。编址是设计过程（在先） 译码和寻址是应用过程（在后）对I/O与存储器编址通常有两种方式： 独立编址方式：I/O与存储器分别编
3、址 (例如IBM-PC) 统一编址方式：I/O与存储器合在一起编址(单片机应用系统)编址有两种方式单片机对外部器件实现一一对应的“片选”通常 要用单片机的地址总线A15A0中的部分或全部 ，甚至也可以用某些I/O线。A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0P0口是低8位地址与数据复用口线选寻址与译码寻址 (P109)A7/D7 A6/D6 A5/D5 A4/D4 A3/D3 A2/D2 A1/D1 A0/D0P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0P2口是高8
4、位地址口。P2.7P2.5P2.6P0口/CE/CE/CEP2.2-2.0RAM （2K） A10 A9 A8P2.5 做 RAM 片选线 （0000H07FFH） P2.2,P2.1,P2.0与P0口共同寻址 2K字节存储单元 地址范围： XX0X X000 0000 0000XX0X X111 1111 1111 线选寻址：用一条或几条地址线对外寻址 MCS-51单片机AD7-0D7-0 D7-0Q7-0Q7-0P2.7P2.5P2.6P0口/CE/CE/CEP2.2-2.0RAM （2K） A10 A9 A8P2.7 做输出锁存器的片选线地址范围：0XXX XXXX XXXX XXXXM
5、CS-51单片机AD7-0D7-0 D7-0Q7-0P2.6 做输入缓冲器的片选线地址范围：X0XX XXXX XXXX XXXX锁存器缓冲器(例:7FFFH)(例:0BFFFH)P2.7P2.5 P2.6/CE/CE/CE常用译码器件： 74LS138：3-8译码器 译码寻址：用地址线加译码器件对外寻址 P0.7- P0.074LS138Y0A B CG G2A G2B0#1#2#7#+5VMCS -51Y1 Y2Y7/CE74LS139：双2-4译码器单片机的中断系统数据的输入/输出传送方式查询传送方式(LOOK UP)： 传送前一方先查询另一方的状态，若已经准备好 就传送，否则就继续查询
6、/等待中断传送方式(IRQ)： 一方通过申请中断的方式与另一方进行数据传送无条件传送方式： 一方对另一方来说总是准备好的直接存储器存取方式(DMA)： 双方直接通过总线传送数据, 不经CPU中转第五章 I/O,中断,定时与串行通信数据传送的双方平时各自做自己的工作，一旦 甲方要求与乙方进行数据传送，就主动发出信号 提出申请，乙方接到申请后若同意传送，安排好 当前的工作，再响应与甲方发生数据传送。完事 后，回去继续做打断前的工作。中断功能强弱是计算机性能优劣的重要标志 提高CPU效率 解决速度矛盾 实现并行工作 应付突发事件中断传送方式特点 (P.128)中断源 中断申请开放中断保护现场中断服务
7、恢复现场中断返回中断涉及的几个环节（前面提到的甲方）（甲方发出信号提出申请）（乙方同意传送）（安排好当前的工作）（响应乙方的要求）（完事后，回去）（继续做打断前的工作）单片机的中断源及TCONCPU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。51子系列允许5个(52子系列6个)中断源：2个外部中断请求：INT0，INT12个片内定时器/计数器T0和T1中断请求：TF0，TF1，(TF252子系列有T2）1个串行口中断请求：TI/RICPU识别中断申请的依据：单片机的中断源及TCONCPU 在每个机器周期的S5P2期间，会自动查询 各个中
8、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：TcTsTmTmTc=1/fosc Ts=6Tc Tm=12Tc=6TsS5S6S4S3S2S5S6S4S3S2S1此图见P.40定时器控制寄存器TCON (88H)TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TCONTF0/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。TR0/TR1：定时器运行启停控制位：=0：定时器停止运行；=1：定时器启动运行。TCON：Timer控制寄存器，是管理定时器工作的 SFR（其中低4位管外部中断）定时器控制寄存
9、器TCON (88H)TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TCONIE0/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。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.TCON：Timer控制寄存器，低4位管理外部中断在CPU已经开放了外部中断允许的前提下： 在INT0/INT1引脚输入一个负脉冲或低电平， TCON寄存器中的IE0/IE1标志位自动变“1”， 检测到IE0/IE1变“1”后,将产生指令：LCALL 0003H(/001
10、3H)执行中断服务程序, 并将IE0/IE1标志位自动清“0”,以备下次申请 。外部中断(INT0,INT1)申请过程单片机的中断矢量与优先级 (P.130)中断矢量： MCS-51单片机的 5 个中断源分别对 应有各自的中断服务程序入口地址中断矢量000BHTF0定时/计数器0(T0)002BHTF2定时/计数器2(T2)0023HRI/TI串行口接收/发送001BHTF1定时/计数器1(T1)0013HIE1外部中断1( INT1)0003HIE0外部中断0( INT0)中断优先级中断矢量申请标志中 断 源最高优先级最低优先级 PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0IPPX0/PX1
11、：INT0/1优先级控制位：=0 时属低优先级； =1 时属高优先级。 PT0/PT1/PT2：T0/1/2中断优先级控制位：=0 时属低优先级； =1 时属高优先级。 PS1：串行口中断优先级控制位：=0 时属低优先级； =1 时属高优先级。中断优先级控制寄存器IP (0B8H)对同时发生多个中断申请时： 不同优先级的中断同时申请(很难遇到)先高后低 相同优先级的中断同时申请(很难遇到)按序执行 正处理低优先级中断又接到高级别中断高打断低 正处理高优先级中断又接到低级别中断高不理低中断优先级处理原则(P.131)没有同级的中断或更高级别的中断正在处理；在中断源提出了中断申请且CPU此前已经允
12、许中断 的前提下，还须满足以下三个条件:正在执行的指令必须执行完最后 1个机器周期；若正在执行RETI，或正在访问IE或IP寄存器,须 执行完上述指令和下一条指令以后方能响应中断。EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0IE中断允许寄存器IE (0A8H) EX0/EX1/ET1/ET0/ES 位：分别是INT0/1，Timer0/1，串行口的中断允许控制位:=0 时禁止中断； =1 时允许中断。 ET2：T2中断允许控制位（仅52子系列有）=0 时禁止中断； =1 时允许中断。 EA：总的中断允许控制位（总开关）：=0 时禁止全部中断；=1 时允许中断。中断系统硬件结构 (P.13
13、2)注:各中断允许控制位=0,开关断开； =1,开关接通IE0 EX0TF0IE1TF1TI ESET1EX1ET0外部中断 请求0外部中断 请求1内部 定时器0内部 定时器1内部 串行口T RRIIE寄存器 EA位IP寄存器各单路开关 总开关中断源标志 位查询机构高中断级 中断请求低中断级 中断请求中断入口中断源 标志位INT0INT1中断入口中断源 标志位外部中断及中断请求的撤除 (P.133)低电平/负脉冲INT0/INT1引脚可触发中断TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TCON (88H) IT0/IT1：INT0/1的触发方式选择位：IT0/IT1 =0
14、时，INT0/INT1是低电平有效；IT0/IT1 =1 时，INT0/INT1是负跳变有效。 低电平触发 引脚上的低电平须持续到中断发生。 若中断返回前仍未及时撤除低电平,将再次中断。负脉冲触发 CPU在前一机器周期采到INT0/INT1引 脚为高,后一机器周期采到为低才认为是一次中断 请求。CPU 可记忆申请、可自动撤除中断申请。外部低电平中断的撤除外来的低电平反相CLK端产生上跳沿 D端的“0”打到Q端申请中断INTxP1.0CLKSQD外来中断申请 信号(低电平)MCS-5174LS74S=0 则 Q=1中断返回前对P1.0送“0” 令Q端变为“1” 指令如下：ANL P1，#0FEH
15、 = CLR P1.0 ;令Q端置“1”ORL P1, #01H = SETB P1.0 ;令S端置“1”,以免下次中断来时Q端不能变 “0”中断应用前后要做的几项工作中断前开中断允许：必须选择优先级：根据需要选择，可有/可无设置控制位：INTx触发方式(ITx)TxTCON,TMOD,TRx,初值RI/TISCON,REN,RB8,TB8,中断后 进入中断服务后：保护现场，关中断， 退出中断服务前：恢复现场,开中断,设Tx的初值,清TI/RI, 中断服务程序的最后一条指令必是 RETI中断应用程序举例： P134例2：通过外部中断1,在中断服务中将B寄存器里的 内容左环移一位。 已知: (B)=01h,要求采用边沿触发,低优先级。 此例的实际意义：在INT1引脚接一个按钮开关到地，每 按一下按钮就申请一次中断，中断服务则是：依次点亮 八盏灯中的一盏。 中断应用程序举例： P134例2：通过外部中断1,在中断服务中将B寄存器里的 内容左环移一位。 已知: (B)=01h,要求采用
