单片机中断系统知识课件

单片机与嵌入式系统第五章单片机：中断系统王浩副教授中南大学信息科学与工程学院1.中断的基本概念2.MCS-51的中断系统3.中断源和中断标志4.中断的允许和优先权5.中断的处理过程6.外部中断源的扩展7.中断的应用第章中断系统本章内容SingleChipMicrocomputer中断系统中断的基本概念日常生活中断的例子单片机中的中断概念中断技术的优点计算机中的中断概念中断是指由于某种随机事件的发生，计算机暂停现行程序的运行，转去执行另一程序，以处理发生的事件，处理完毕后又自动返回原来的程序继续运行。将能引起中断的事件称为中断源。CPU现行运行的程序称为主程序。处理随机事件的程序称为中断服务子程序。中断技术的优点分时操作——CPU可以同多个外设“同时”工作实时处理——CPU及时处理随机事件故障处理——存储出错、运算溢出MCS-51中断系统MCS-51中断系统结构中断源中断标志中断允许中断优先级中断寄存器MCS-51的中断系统结构图IE0TCONSCONINT0IT0=0IT0=1INT1IT1=0IT1=1TF0IE1TF1T0T1TIRITXDRXDESET0EX0EX1ET1EA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PX0PT0PX1PT1PSIEIP中断标志位中断源允许总允许中断优先级MCS-51的中断系统——中断源8051单片机有5个中断请求源：单片机INT0或外部输入中断源INT0(P3.2)INT1或外部输入中断源INT1(P3.3)T0片内定时器T0的溢出T1片内定时器T1的溢出串行口片内串行口发送或接收中断源MCS-51的中断系统——中断标志CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI中断源中断标志位每一个中断源都有相应的中断标志位；某一个中断源申请中断，相应中断标志位置1。MCS-51的中断系统结构图IE0TCONSCONINT0IT0=0IT0=1INT1IT1=0IT1=1TF0IE1TF1T0T1TIRITXDRXDESET0EX0EX1ET1EA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PX0PT0PX1PT1PSIEIP中断标志位中断源允许总允许中断优先级MCS-51的中断系统——中断允许CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI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ESET0EX0EX1ET1EAMCS-51的中断系统结构图IE0TCONSCONINT0IT0=0IT0=1INT1IT1=0IT1=1TF0IE1TF1T0T1TIRITXDRXDESET0EX0EX1ET1EA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PX0PT0PX1PT1PSIEIP中断标志位中断源允许总允许中断优先级MCS-51的中断系统——中断嵌套主程序继续执行主程序响应低级中断请求返回主程序RETI低级中断程序继续执行断点响应高级中断请求返回低级中断程序高级中断服务程序断点RETIMCS-51的中断系统——中断优先级CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TISI中断源中断标志位单片机中有两个中断优先级，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ESET0EX0EX1ET1EA自然优先级高低优先控制PSPT0PX0PX1PT1TCON寄存器——T0和T1控制寄存器TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCONT1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响应中断后，才由硬件自动清0。也可用软件查询该标志，并由软件清0。76543210TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON88H外部中断INT1中断标志位(TCON.3):IE1＝1，外部中断1向CPU申请中断外部中断INT1触发方式控制位(TCON.2)：IT1=0，电平触发方式IT1=1,下降沿触发方式76543210TCON寄存器——T0和T1控制寄存器注意：该寄存器可以位寻址。返回TI(SCON.1)——串行发送中断标志。RI(SCON.0)——串行接收中断标志。TIRISCON寄存器——串行口控制寄存器SCON98H76543210注意：该寄存器可以位寻址。IE寄存器——中断允许寄存器IEA8HEAESET1EX1ET0EX0例：允许定时器T0中断：SETBEASETBET0或MOVIE，#82H76543210注意：该寄存器可以位寻址。51单片机有两个中断优先级——高级和低级专用寄存器IP为中断优先级寄存器，用户可用软件设定相应位为1，对应的中断源被设置为高优先级，相应位为0，对应的中断源被设置为低优先级系统复位时，均为低优先级该寄存器可以位寻址PSPT1PX1PT0PX0IP寄存器——中断优先级寄存器IPB8H76543210中断处理过程中断处理过程分为三个阶段：中断响应、中断处理和中断返回。中断响应中断处理(又称中断服务)中断返回中断请求的撤除中断响应中断返回中断响应(以外部中断0为例)中断响应：在满足CPU的中断响应条件之后，CPU对中断源中断请求予以处理。中断响应过程：保护断点地址；中断响应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外部中断0入口地址0003ZD0AJMPORG0003HAJMPZD0ZD0中断响应中断服务子程序入口地址又称为中断矢量或中断向量。中断响应单片机中5个中断源的矢量地址是固定的，不能改动。断点地址中断服务子程序的入口地址程序存储器ROM0000H：复位后，程序的入口地址(PC=0000H)0023H：串行口中断入口0003H：外部中断0入口000BH：定时器0溢出中断入口0013H：外部中断1入口001BH：定时器1溢出中断入口002AH使用时，通常在这些入口地址处存放一条跳转指令，使程序跳转到用户安排的中断服务程序起始地址上去！包含T0中断服务子程序的程序结构：ORG0000HAJMPMAINORG000BHAJMPINTT0ORG0100HMAIN:...ORG0200HINTT0:..RETIEND程序存储器ROM0000H：复位后，程序的入口地址(PC=0000H)0023H：串行口中断入口0003H：外部中断0入口000BH：定时器0溢出中断入口0013H：外部中断1入口001BH：定时器1溢出中断入口002AHAJMPMAINAJMPINTT0中断处理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，二是处理中断源的请求。中断响应入口地址RETI中断处理INTT0:PUSHACCPUSHDPHPUSHDPLPUSHPSW中断源服务POPPSWPOPDPLPOPDPHPOPACCRETI保护现场恢复现场中断返回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。中断响应中断返回中断返回RETI指令功能：把断点地址取出，送回到程序计数器PC中去。另外，它还通知中断系统已完成中断处理，将清除优先级状态触发器。特别注意：不能用RET指令代替RETI指令！中断响应中断返回中断处理过程示意图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NYYN由硬件自动完成关中断保护现场中断服务开中断关中断恢复现场开中断中断返回断点地址由堆栈弹入PC保护现场和恢复现场的过程中不允许中断，以免现场遭到破坏。保护和恢复现场之后的开中断是为了允许有更高级中断打断此中断服务程序。中断服务程序硬件自动完成中断请求的撤除CPU响应某中断请求后，在中断返回前，应该撤除该中断请求，否则会引起另一次中断。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TI、RI，故这些中断不能自动撤除，而要靠软件来清除相应的标志。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，CPU响应中断时不会自动清除IE1或IE0标志，所以在响应中断后应立即撤除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，所以这个问题要通过硬件，再配合软件来解决。电平激活的外部中断源中断标志的撤除外部中断源的扩展单片机仅有两个外部中断输入端.可用两种方法扩展:1.定时器T0,T1。（工作在计数方式下）2.中断和查询结合。1．用定时器作外部中断源例5.5将定时器T0扩展为外部中断源。解：将定时器T1设定为方式2（自动恢复计数初值），TH1和TL1的初值均设置为FFH，允许T1中断，CPU开放中断，源程序如下：MOVTMOD，#06HMOVTH1，#0FFHMOVTL1，#0FFHSETBTR1SETBET1SETBEA…T0引脚每输入一个负跳变，TF0都会置1，向CPU请求中断T0脚相当于边沿触发的外部中断源输入线。2．中断和查询相结合MCS-51与P3.3P1.0P1.1P1.2P1.3EXINT0EXINT1EXINT2EXINT3图：一个外中断扩展成多个外中断的原理图