4、MCS51单片机中断系统.ppt

1、4、MCS51单片机中断系统,4.1 中断的概念、优点及功能 4.2 中断源类型 4.3 MCS51中断系统 4.4 MCS51中断处理过程 4.5 MCS51中断系统的应用,计算机中的中断概念,中断请求: CPU处理事件A时，发生事件B请求迅速处理； 中断响应和服务: CPU暂时中断事件A，转去处理事件B（）； 中断返回: CPU将处理完事件B后，回到事件A被中断的地方继续处理 。,4.1 中断的概念,中断系统,中断源：能够产生中断请求的硬件或软件资源。 主程序：中断发生前正在执行的程序代码。 断点：中断发生时，主程序被断开的程序代码位置。,4.1 中断的概念,分时操作。CPU可以分时为多个

2、I/O设备服务，提高了计算机的利用率 快速主机与慢速I/O设备的数据传送；,实时响应。CPU能够及时处理应用系统的随机事件，系统的实时性大大增强； 外部信号实时处理（与查询方式比较）,可靠性高。CPU具有处理设备故障及掉电等突发性事件能力，从而使系统可靠性提高。 故障诊断,4.1 中断的优点,1、中断响应及返回 决定是否响应中断源请求 终止当前程序，保护断点，保护现场（手动压栈） 执行中断服务程序 恢复现场（手动出栈） 返回断点（RETI）,中断源请求,4.1 中断的功能,中断服务程序与调用子程序的区别,4.1 中断的概念,2、中断识别 支持多个中断（51：5个中断源；52：8个中断源） 每个

3、中断源对应各自的中断服务程序 51采样中断矢量法进行区分（中断程序入口地址） 中断发生，程序跳转至中断服务程序入口地址开始执行 unsigned char count=0； void timer0 (void) interrupt 1 using 0 if (+count 200) count = 0; ,4.1 中断的功能,3、中断优先级 若出现以下情况，系统如何处理？ 同一时刻，多个中断源提出请求； 在一个中断得到请求并进行处理的过程中，另外一种中断发生并需要得到处理。 中断优先级：每个中断源赋予不同的优先级，根据优先级的不同来执行中断请求。 优先级排队：优先级从高至低依次响应； （1）新

4、中断低于原中断，保持原中断，再响应新中断； （2）新中断高于原中断，产生中断嵌套；,4.1 中断的功能,4、中断嵌套 当CPU正在处理某个中断时，更高级的中断发出请求，则中断当前的服务程序，实现中断嵌套。 51系列单片机的中断系统支持两级中断优先级，可以实现两级中断嵌套。,中断嵌套流程图,4.1 中断的功能,外部中断类 有两个中断源：外部中断0和外部中断1，相应的中断请求信号输入端是INT0（P3.2）和INT1(P3.3)，有两种触发方式：电平触发方式和脉冲触发方式。 定时中断类 有两个中断源：定时/计数器0溢出中断和定时/计数器1溢出中断。 串行中断类 串行口中断请求标志：每当串行口接收或

5、发送一组串行数据完毕时，即产生一个串行口中断请求。,4.2 中断源类型,IE0,TCON,SCON,TF0,IE1,TF1,T0,T1,TI,RI,TXD,RXD,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,自然优先级,矢量地址,高级中断请求,自然优先级,矢量地址,低级中断请求,PX0,PT0,PX1,PT1,PS,IE,IP,MCS-51的中断系统结构图,中断标志位,中断源允许,总允许,中断优先级,4.3 MCS51中断系统,MCS-51的中断系统中断标志,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中断源,中断标志位,每一个中断源都有相应的中断标志

6、位； 某一个中断源申请中断，相应中断标志位置1。,4.3 MCS51中断系统,MCS-51的中断系统中断允许,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中断源,中断标志位,EA总中断允许位，EA=1开放所有中断，EA=0，禁止所有中断； 某一个中断源还有相应的中断允许位，1允许相应中断源的中断，0禁止相应中断源的中断。,中断允许,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,4.3 MCS51中断系统,MCS-51的中断系统中断优先级,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中断源,中断标志位,单片机中有两

7、个中断优先级，即高优先级中断和低优先级中断，前者优先权高于后者（在程序中设置，相应位=1，为高优先级）； 同一优先级别的中断源按照自然优先级顺序确定优先级别（硬件形成，无法改变）。,中断允许,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,自然优先级,优先控制,PS,PT0,PX0,PX1,PT1,4.3 MCS51中断系统,中断请求标志TCON、SCON 中断允许控制寄存器IE 中断优先级控制寄存器IP,4.3 MCS51中断系统,TCON寄存器T0和T1控制寄存器,T1溢出中断标志(TCON.7): T1启动计数后，计满溢出由硬件置位TF1=1，向CPU请求中断，此标志一直保持到CPU响应中断

8、后，才由硬件自动清0。,TCON 88H,4.3 MCS51中断系统,TCON 88H,外部中断INT1中断标志位(TCON.3) : IE11，外部中断1向CPU申请中断，硬件置位、硬件清除,外部中断INT1触发方式控制位(TCON.2)： IT1=0，低电平触发方式 IT1=1, 下降沿触发方式,TCON寄存器T0和T1控制寄存器,注意：该寄存器可以位寻址。,4.3 MCS51中断系统,TI (SCON.1)串行发送中断标志。 RI (SCON.0)串行接收中断标志。 硬件置1，软件清0,SCON寄存器串行口控制寄存器,SCON 98H,注意：该寄存器可以位寻址。,4.3 MCS51中断系

9、统,IE寄存器中断允许寄存器,IE A8H,或 SETB EA SETB ET0 或 MOV IE，#82H,注意：该寄存器可以位寻址。,例：允许定时器T0中断： IE0 x82；,4.3 MCS51中断系统,51单片机有两个中断优先级高级1 和 低级0 系统复位时，均为低优先级 该寄存器可以位寻址,IP寄存器中断优先级寄存器,IP B8H,例：设定定时器T0为高优先级中断： IP0 x02；,4.3 MCS51中断系统,寄存器中断优先级的控制原则 （1）低优先级中断请求不能打断高优先级的中断服务，但高优先级可打断低优先级的中断服务，实现中断嵌套。 （2）一个中断一旦得到响应，与它同级的中断请

10、求不能中断它。 （3）同级的多个中断请求同时出现，则按CPU查询次序确定哪个中断请求先被响应。查询次序为： 外部中断0定时/计数器中断0外部中断1 定时/计数器中断1串行中断。,4.3 MCS51中断系统,中断源有中断请求； 此中断源的中断允许位为1； CPU开中断（即EA=1）。 同时满足时，CPU才有可能响应中断。 注意：若当前正在执行中断，则申请中断的优先级高于当前执行的中断时，才能响应中断。,5.4 MCS51中断处理过程-响应条件,遇以下任一条件，中断将受阻： （1）CPU正在处理同级或高优先级中断； （2）当前查询的机器周期不是所执行指令的最后一个机器周期。即在完成所执行指令前，不

11、会响应中断，从而保证指令在执行过程中不被打断； （3）正在执行的指令为RET、RETI或任何访问IE或IP寄存器的指令。即只有在这些指令后面至少再执行一条指令时才能接受中断请求。,若由于上述条件的阻碍中断未能得到响应，当条件消失时该中断标志却已不再有效，那么该中断将不被响应。就是说，中断标志曾经有效，但未获响应，查询过程在下个机器周期将重新进行。,5.4 MCS51中断处理过程-中断受阻,中断响应 中断处理 中断返回 中断请求的撤除 中断响应时间,4.4 MCS51中断处理过程,中断响应过程： 在满足中断响应条件之后，CPU对中断源中断请求予以处理，通过硬件生成LCALL指令 ： 保护断点地址

12、，压入堆栈；,把程序转向中断服务程序的入口地址(通常称矢量地址)。,特别注意：这些工作是硬件自动完成的！,断点地址,中断服务子程序的入口地址,ZD0 AJMP,ORG 0003H,AJMP ZD0,ZD0,外部中断0入口地址,void int0 (void) interrupt 0 using 1,4.4 MCS51中断处理过程-示例,中断响应时间：是从查询中断请求标志位（TCON或SCON）开始转向中断入口地址所需的机器周期数。 外中断响应时间：大于3个机器周期，小于8个机器周期。 查询标志位1机器周期 LCALL指令2机器周期 若响应受阻，则还需要5个机器周期,4.4 MCS51中断处理过

13、程-响应时间,中断服务程序从中断子程序入口地址开始执行，直到返回指令RETI为止，这个过程称为中断处理(或中断服务)。 中断服务子程序一般包括两部分内容，一是保护和恢复现场（硬件完成），二是处理中断源的请求（手工编程）。,入口地址,RETI,4.4 MCS51中断处理过程,编写中断服务程序需注意： 若要在执行当前中断程序时禁止更高优先级中断源中断，要先关闭CPU中断，或禁止更高中断源的中断，而在中断返回前再开中断。,4.4 MCS51中断处理过程,中断返回是指中断服务完后，计算机返回到原来暂停的位置(即断点)，继续执行原来的程序。 中断返回由专门的中断返回指令RETI来实现。,4.4 MCS5

14、1中断处理过程-中断返回,中断源发中断请求,中断响应条件 是否满足？,中断是否受阻？,把PC断点地址压入堆栈,相应中断源的中断入口地址送入PC，转向中断服务程序,N,Y,Y,N,由硬件 自动完成,4.4 MCS51中断处理过程-流程,4.4 MCS51中断处理过程,中断控制实质上是用软件对4个与中断有关的特殊功能寄存器TCON、SCON、IE和IP进行管理和控制。需要人为进行管理和控制的有以下几点： （1）CPU的开中断与关中断； （2）各中断源中断请求的允许和禁止； （3）各中断源优先级的设定； （4）外部中断请求的触发方式。,4.4 MCS51中断处理过程,CPU响应某中断请求后，在中断返

15、回前，应该撤除该中断请求，否则会引起另一次中断。有2种方式： 硬件自动处理 软件清除中断 定时器0或1溢出：CPU在响应中断后，硬件清除了有关的中断请求标志TFO或TF1，即中断请求是自动撤除的。 边沿激活的外部中断：CPU在响应中断后，也是用硬件自动清除有关的中断请求标志IE0或IE1。 串行口中断：CPU响应中断后，没有用硬件清除T1、R1，故这些中断不能自动撤除，而要靠软件来清除相应的标志。,4.4 MCS51中断处理过程-撤除,电平触发外部中断撤除方法较复杂。 因为在电平触发方式中，虽然CPU响应中断时会自动清除IE1或IE0标志，但如果引脚上的低电平信号保持较长的时间，在下一周期又会

16、重新申请中断，所以在响应电平触发的外部中断后应立即撤除INT0或INT1引脚上的低电平。在硬件上，CPU对INT0和INT1引脚的信号不能控制，所以要通过硬件，再配合软件来解决。,4.4 MCS51中断处理过程-撤除,1、中断和查询相结合,一个外中断扩展成多个外中断的原理图,4.5 MCS51中断应用-扩展,用上图的连接对E11E14中断查询，写出中断服务程序。,软件查询中断源流程图,解：查询次序为E11E14。在查到一个高级中断申请后，就转去为这个中断申请服务，服务结束后，就返回继续查询较低级的中断申请，直到查不到其他中断申请时返回，并再等待INT1上出现新的中断申请信号。,4.5 MCS5

17、1中断应用-示例,ORG 0013H LJMP ITROU ITROU：PUSH PSW PUSH ACC ANL P1，0FH JNB P1.0，N1 ACALL BR0 N1：JNB P1.1，N2 ACALL BR1 N2：JNB P1.2，N3 ACALL BR2,N3：JNB P1.3，N4 ACALL BR3 N4：POP ACC POP PSW RETI BR0： ； RET BR1： ； RET BR2： ； RET BR3： ； RET,4.5 MCS51中断应用-示例,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,中断返回前对P1.0送“0” 令Q端变为“1” 指令如下： ANL P1，#0FEH = 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”,4.5 MCS51中断应用-示例,若外部中断