汽车单片机与车载网络技术4-150518

1、汽车单片机与车载网络技术,第4章MCS-51单片机中断、定时系统及串行数据通信,本节知识点：,4.1 MCS-51单片机的中断系统,你正在看书,回来接着看书,电话铃响了,接电话,生活中的中断,4.1.1 中断的概念,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, 待处理结束之后, 再回来继续执行被中止的原程序的过程。,概念,4.1.1 中断的概念,中断系统是计算机的重要指标之一。,4.1.1 中断的概念,某人看书 执行主程序 日常事务 电话铃响 中断信号如INT0 中断请求 暂停看书 暂停执行主程序 中断响应 书中

2、作记号 当前PC入栈 保护断点 电话谈话 执行中断程序 中断服务 继续看书 返回主程序 中断返回,日常生活中的中断与计算机中断的比较：,4.1.1 中断的概念,中断处理与子程序调用的区别 调用哪个子程序、完成什么任务是用户设计程序时事先安排好的，是采用子程序调用指令实现的；而中断事件发生是随机的，哪个事件发生、何时调用中断处理程序是事先无法确定的，在程序中无法事先安排调用指令，调用中断处理程序的过程是由硬件自动完成的。,4.1.1 中断的概念,中断系统：实现中断功能的部件 中断源：产生中断的请求源,即产生中断的原因。 中断请求：中断源向CPU提出的处理请求 中断响应过程：CPU暂时中止自身事务

3、,转去执行所发生的事件. 中断服务(中断处理)：对事件的整个处理过程。 中断返回：处理完毕,再回到原来被中止的地方.,相关概念,4.1.1 中断的概念,中断的作用,实现高速CPU与慢速外设之间的配合； 实现实时处理； 实现故障的紧急处理； 便于人机联系。,及时处理突发事件，大大提升系统性能！,4.1.1 中断的概念,中断的应用,汽车被撬时，车灯闪烁报警，警报声响起 汽车超速时，GPS蜂鸣报警,4.1.1 中断的概念,11,51单片机中断系统结构,中断标志,中断选择,中断源允许,全局中断允许,中断优先级寄存器,4.1.2 MCS-51单片机中断源,1、中断源,你正在看书,回来接着看书,门铃响了,

4、接电话,生活中不止一个中断源,水开了,4.1.2 MCS-51单片机中断源,1、中断源 中断源是指在计算机系统中向CPU发出中断请求的来源，可以人为设定，也可以将突发性随机事件设置成中断源。,4.1.2 MCS-51单片机中断源,MCS-51单片机有5个中断源，2个中断优先级； 它的中断处理程序可实现两级嵌套，有较强的中断处理能力； 单片机对中断系统的管理是通过相关的专用寄存器来实现的。,4.1.2 MCS-51单片机中断源,16,51中断系统有4个SFR： TCON (88H) : SCON (98H) : IE (0A8H) : IP (0B8H) : 单片机中断系统就是由这4个SFR来控

5、制的。,4.1.2 MCS-51单片机中断源,17,你正在看书,回来接着看书,水开了,水壶是鸣叫几声提醒你，还是一直鸣叫？,(1)TCON的中断标志位,2.中断请求标志,18,2.中断请求标志,(1)TCON的中断标志位 TCON为T/C控制寄存器，也锁存T0和T1的溢出中断标志和INT0和INT1的中断标志等。 当中断源有中断时，由硬件自动对相应位置“1” 。 响应中断后由硬件自动清除相应的标志位。,TCON (88H),(LSB),(MSB),19,2.中断请求标志,(1)TCON的中断标志位,TCON (88H),IT0：外中断0(INT0)请求信号方式控制位(ICON.0) IT0=0

6、，低电平有效，即低电平引起中断； IT0=1，负跳变有效，即高电平跳变到低电平时引起中断。 IT1：外中断1(INT1)请求信号方式控制位(ICON.2) 作用同IT0,(LSB),(MSB),20,(2)SCON的中断标志位 SCON为串口控制寄存器, 锁存TI和RI的中断标志。 串口的发送和接收中断(逻辑或)共用一个中断源。 当发送或接收有中断时，由硬件对TI或RI置“1” 。 中断响应后需要由软件判断TI和RI位，并只能由软件清除TI或RI标志位。,SCON (98H),(LSB),(MSB),21,3.中断控制,(MSB),(LSB),IE (0A8H),中断申请后，CPU是否相应中断

7、，由IE相应位控制，可通过对IE编程来设置。 (1) 中断允许控制寄存器IE IE各位如下(1有效)： EX0：INT0中断允许位； ET0：T/C0中断允许位； EX1：INT1中断允许位； ET1：T/C1中断允许位； ES：串口中断允许位； ET2：T/C2中断允许位(仅52系列有)； EA：CPU中断总允许位。,22,51单片机复位后，IE被清“0” ，即所有中断被禁止。 要使某一个中断源被允许中断，除了IE相应的位的被置“1” ，还必须使EA位=1。 改变IE的内容，可由位操作指令来实现，即： SETB bit； CLR bit。 也可按自己来实现：MOV IE，#XXH,(MSB)

8、,(LSB),IE (0A8H),23,例1 若允许片内2个定时器/计数器中断，禁止其它中断源的中断请求。编写设置IE的相应程序段。 (1)用位操作指令来编写如下程序段： CLR ES ；禁止串行口中断 CLR EX1 ；禁止外部中断1中断 CLR EX0；禁止外部中断0中断 SETB ET0；允许定时器/计数器T0中断 SETB ET1；允许定时器/计数器T1中断 SETB EA；CPU开中断 (2)用字节操作指令来编写： MOV IE，#8AH,(2) 中断优先级控制寄存器IP,你正在看书,回来接着看书,门铃响了,接电话,几件事情同时发生，先处理哪一个呢？,水开了,25,(MSB),(LS

9、B),IP (0B8H),5个中断源可分2个优先级，由IP通过编程来设置。 (2) 中断优先级控制寄存器IP IP各位如下(“1”选为高级， “0”选为低级)： PX0：INT0优先级设定位； PT0：T/C0优先级设定位； PX1：INT1优先级设定位； PT1：T/C1优先级设定位； PS：串行口优先级设定位； PT2：T/C2优先级设定位(仅52系列有)。,26,由软件可改变各中断源的中断优先级。 51的中断系统有两个不可寻址的“优先级激活触发器”: 一个是指示某高优先级的中断正在执行，所有后来的中断均被阻止。 另一个是指示某低优先级的中断正在执行，所有同级中断都被阻止，但不阻断高优先级

10、的中断请求。 当几个同一优先级的中断请求时，优先响应哪一个中断，取决于内部的查询顺序。 查询顺序如下：,27,2个优先级中，同级中断的优先次序如下：,28,例2 设置IP寄存器的初始值，使2个外部中断请求为高优先级，其它中断请求为低优先级。 (1)用位操作指令 SETB PX0；2个外中断为高优先级 SETB PX1 CLR PS；串口为低优先级中断 CLR PT0；2个定时器/计数器低优先级中断 CLR PT1 (2)用字节操作指令 MOV IP，#05H,29,4.1.3 MCS-51单片机中断响应与服务,一、中断响应条件 中断请求被响应需满足以下必要条件： (1)中断源有请求； (2)I

11、E的EA=1，且IE相应的中断允许位为1； (3)无同级或高级中断正在服务； (4)现行指令执行完最后一个机器周期。 若有下列任何一种情况存在，中断响应都会受到阻断。 (1)CPU正在执行一个同级或高优先级的中断服务程序。 (2)正在执行的指令尚未执行完。 (3)正在执行中断返回指令 RETI或者对专用寄存器IE、IP进行读/写的指令。,30,二、中断的响应 CPU响应中断后由硬件完成以下任务： (1) 被响应的中断优先级状态触发器置“1”; (2) 当前PC的内容压入堆栈，然后执行中断服务程序； (相当于隐含执行一条LCALL指令。) (3) 清相应的中断标志位； (串口中断标志 RI和TI

12、须由软件清除！) (4) 被响应的中断服务程序入口地址送入PC，转入相应的中断服务程序。 各中断源服务程序入口地址是固定的，如下所示：,31,中断源服务程序的入口地址,32,三、复位状态,33,四、外部中断的响应时间 外部中断的最短响应时间为3个机器周期: (1)查询中断请求标志位占1个机器周期。 (2)指令LCALL转到相应的中断入口需2个机器周期。 外部中断的最长响应时间为8个机器周期： (1)发生在CPU对中断标志查询时，刚好正要执行RETI或是访问IE或IP指令，则需把当前指令执行完再继续执行一条指令后才能响应中断，最长需2个机器周期。 (2)接着再执行一条指令, 按最长指令(MUL和

13、DIV)4个机器周期。 (3)硬件调用LCALL的执行需要2个机器周期。 对外部中断请求的响应时间在38个机器周期之间。,34,五、程序的初始化 复位后，PC指向0000H，一般在0000H处放置一条SJMP或AJMP指令跳转到0030H后，避开被占用区域; (由于中断服务的入口地址0003H、000BH、0013H、001BH、0023H、002BH被占用，故选在0030H以后。) 在中断服务程序各入口地址处放置一条LJMP指令，指向实际中断服务程序； 一般将SP指向30H后，避开内部RAM的工作寄存器组和位寻址区。 (复位后，SP指向内部RAM的07H单元，因内部RAM的00H1FH为R0

14、R7的4个区，而20H2FH为位寻址区。),35,51单片机程序的初始化： ORG 0000H AJMP MAIN;转主程序 ORG 0003H LJMP PINT0;转外部中断0 ORG 000BH LJMP TINT0;转定时器0 ORG 0013H LJMP PINT1;转外部中断1 ORG 001BH LJMP TINT1;转定时器1 ORG 0023H LJMP SINT;转串行通信,ORG 0030H MAIN:MOV SP,#30H . LJMP XXX PINT0:. RETI TINT0:. RETI PINT1:. RETI TINT1:. RETI SINT:. RETI

15、,36,对4个SFR的有关控制位进行赋值： (1)对IP选优先级; (2)对IE选各中断允许(总中断允许位EA暂不选); (3)若是外部中断，则对TCON确定触发方式； (4)最后开总中断EA=1。,37,例题：,如图所示是外部中断源为单片机控制的数据传输系统.P1口设置为数据输入口,外围设备每准备好一个数据时,发出一个选通信号,向CPU发出中断请求(int0),38,ORG 0000H START: LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT0 ORG 0030H MAIN : CLR IT0 SETB EA SETB EX0 MOV R0 , #30H ,；程序地址 ；转至主程序 ；中断服务程序入口 ；转至中断服务程序 ；设置外中断0为电平触发 ；CPU开总中断 ；开外中断0 ；设置数据区地址指针