中斷控制

1. 中斷允許控制

MCS 51 單片機(jī)有 5 個(gè)(8052 有 6 個(gè)) 中斷源，為了使每個(gè)中斷源都能獨(dú)立地被允許 或禁止 ，以便用戶能靈活使用，它在每個(gè)中斷信號(hào)的通道中設(shè)置了一個(gè)中斷屏蔽觸發(fā)器。只有該觸發(fā)器無效，它所對(duì)應(yīng)的中斷請(qǐng)求信號(hào)才能進(jìn)入 CPU ，即此類型中斷開放。否則，即使其對(duì)應(yīng)的中斷標(biāo)志位置 1 ，CPU 也不會(huì)響應(yīng)中斷 ，即此類型中斷被屏蔽了。同時(shí) CPU 內(nèi)還設(shè)置了一個(gè)中斷允許觸發(fā)器，它控制 CPU 能否響應(yīng)中斷。

中斷屏蔽觸發(fā)器和中斷允許觸發(fā)器由中斷允許寄存器 IE 控制，IE 的字節(jié)地址為 A8H ，位地址為 A8H~AFH ，其各位定義如圖 5.4 所示 ，它的各位的置位和復(fù)位均由用戶通過軟件編程實(shí)現(xiàn)。

圖 5.4 中各位的作用如下：

EA ：中斷總允許位。若 EA=0 ，禁止一切中斷;若 EA=1 ，則某一個(gè)中斷源是否允許中斷分別由各自的允許位確定。

ET2 ：內(nèi)部定時(shí)器 2 中斷允許位。ET2=0，禁止中斷;ET2=1 ，允許中斷。

ES ：串行口中斷允許位。ES=0 ，禁止串行口中斷;ES=1 ，允許中斷。

ET1 ：內(nèi)部定時(shí)器 1 中斷允許位。ET1=0 ，禁止 T1 中斷;ET1=1 ，允許 T1 中斷。

EX：外部中斷 1 允許位。EX1=0 ，禁止外部中斷 1 中斷;EX1=1 ，允許中斷。

ET0 ：內(nèi)部定時(shí)器 0 中斷允許位。ET0=0 ，禁止 T0 中斷;ET0=1 ，允許 T0 中斷。

EX0：外部中斷 0 允許位。EX0=0 ，禁止外部中斷 0 中斷;EX0=1 ，允許外部 中斷 0 中斷。

2. 中斷優(yōu)先級(jí)

MCS 51 單片機(jī)的中斷分為兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)都可以通過中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 中的相應(yīng)位來設(shè)定。特殊功能寄存器 IP 中各位由用戶通過軟件編程，其字節(jié)地址為 0B8H ，位地址為 0B8H~0BCH ，它的定義如圖 5.5 所示。

圖 5.5 中各位的作用如下：

PT2 ：內(nèi)部定時(shí)器 2 中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。PT2=1，設(shè)定 T2 為高優(yōu)先級(jí);PT2=0，設(shè)定 T2 為低優(yōu)先級(jí)。

PS ：串行口中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。PS=1，設(shè)定串行口為高優(yōu)先級(jí);PS=0，設(shè)定串行口為低優(yōu)先級(jí)。

PT1 ：內(nèi)部定時(shí)器 1 中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。PT1=1，設(shè)定 T1 中斷為高優(yōu)先級(jí);PT1=0，設(shè)定 T1 中斷為低優(yōu)先級(jí)。

PX1 ：外部中斷 1 優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。PX1=1，設(shè)定外部中斷 1 為高優(yōu)先級(jí);PX1=0，設(shè)定外部中斷為低優(yōu)先級(jí)。

PT0 ：內(nèi)部定時(shí)器 0 中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。PT0=1，設(shè)定 T0 中斷為高優(yōu)先級(jí);PT0=0， 設(shè)定 T2 中斷為低優(yōu)先級(jí)。

PX0：外部中斷 0 優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。PX0=1，設(shè)定外部中斷 0 為高優(yōu)先級(jí);PX0=0 ，設(shè)定外部中斷 0 為低優(yōu)先級(jí)。

靠中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 把各中斷源的優(yōu)先級(jí)分為高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)，但中斷源有 5 個(gè)(8052 有 6 個(gè))， 當(dāng)有兩個(gè)以上中斷源同時(shí)提出申請(qǐng)時(shí)，CPU 到底響應(yīng)哪一個(gè)中斷源發(fā)出的中斷申請(qǐng)呢? 它們遵循以下兩條基本規(guī)則：

(1) 低優(yōu)先級(jí)中斷可被高優(yōu)先級(jí)中斷所中斷，反之不能;

(2) 一種中斷(不管是什么優(yōu)先級(jí)) 一旦得到響應(yīng)，與它同級(jí)的中斷不能再中斷它。

為了實(shí)現(xiàn)這兩條規(guī)則，中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置了兩個(gè)不可尋址的“優(yōu)先級(jí)激活”觸發(fā)器。其中一個(gè)指示某高優(yōu)先級(jí)的中斷正在得到服務(wù)，所有后來的中斷都被阻斷。另一個(gè)觸發(fā)器指 示某低優(yōu)先級(jí)的中斷正得到服務(wù)，所有同級(jí)的中斷都被阻斷，但不阻斷高優(yōu)先級(jí)的中斷。

當(dāng)同時(shí)收到幾個(gè)同一優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求時(shí)，哪一個(gè)請(qǐng)求得到服務(wù)，取決于“內(nèi)部查詢次序”，相當(dāng)于在每個(gè)優(yōu)先級(jí)中，還有按次序決定的第二優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu) ，其順序見表 5.2 所示。

例如，某軟件中對(duì)寄存器 IE 、IP 設(shè)置如下：

MOV IE ，# 8FH

MOV IP ，#06H

則此時(shí)該系統(tǒng)中：

· CPU 中斷允許;

· 允許外部中斷 0、外部中斷 1 、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 、定 時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 提出的中斷申請(qǐng);

· 允許中斷源的中斷優(yōu)先次序?yàn)椋?

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0>外部中斷 1>外部中斷 0>定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 。

中斷響應(yīng)

1. 中斷響應(yīng)的條件

MCS 51 單片機(jī)系列，在 CPU 允許中斷(EA=1)， 中斷源允許中斷的標(biāo)志位被軟件置 1 的前提下，CPU 將在每一個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 期間順序檢測(cè)所有的中斷源。這樣到任一周期的 S6 狀態(tài)時(shí)，找到了所有已激活的中斷請(qǐng)求，并排好了優(yōu)先權(quán)。在下一個(gè)機(jī)器周期 的 S1 狀態(tài)，只要不受阻斷就開始響應(yīng)其中最高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求。若發(fā)生下列情況，中斷響應(yīng)會(huì)受到阻斷：

(1) 同級(jí)或高優(yōu)先級(jí)的中斷已在進(jìn)行中;

(2) 當(dāng)前的機(jī)器周期還不是正在執(zhí)行指令的最后一個(gè)機(jī)器周期(換言之 ，正在執(zhí)行的指令完成前，任何中斷請(qǐng)求都得不到響應(yīng));

(3) 正在執(zhí)行的是一條 RETI 或者訪問特殊功能寄存器 IE 或 IP 的指令(換言之，在 RETI 或讀寫 IE 或 IP 之后，不會(huì)馬上響應(yīng)中斷請(qǐng)求，而至少執(zhí)行一條其它指令之后才會(huì)響應(yīng))。

若下一周期上述條件不滿足，中斷標(biāo)志有可能已經(jīng)消失，因此會(huì)拖延了的中斷請(qǐng)求可能不會(huì)再得到響應(yīng)。

2. 中斷響應(yīng)過程

單片機(jī)一旦響應(yīng)中斷請(qǐng)求，就由硬件完成以下功能：

(1) 根據(jù)響應(yīng)的中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)，使相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器置 1 ;

(2) 執(zhí)行硬件中斷服務(wù)子程序調(diào)用，并把當(dāng)前程序計(jì)數(shù)器 PC 的內(nèi)容壓入堆棧;

(3) 清除相應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位(串行口中斷請(qǐng)求標(biāo)志 RI 和 TI 除外);

(4) 把被響應(yīng)的中斷源所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址(中 斷矢量) 送入 PC ，從而轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。

MCS 51 系統(tǒng)的中斷響應(yīng)入口地址即中斷矢量是由硬件自動(dòng)生成的。各中斷源與它所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址見表 5.3 所示。

中斷響應(yīng)的過程，相當(dāng)于執(zhí)行了一條調(diào)用指令，或稱隱指令。如當(dāng) TF0 出現(xiàn)高電平且響應(yīng)中斷時(shí)，CPU 就自動(dòng)執(zhí)行一條隱指令“LCALL000BH”。應(yīng)當(dāng)注意，在中斷服務(wù)子程序的調(diào)用過程中，只保存了 PC 的信息，其余的信息都要編程者通過軟件來保護(hù)。

編程中應(yīng)注意：

(1) 在 0000H 放一條跳轉(zhuǎn)到主程序的跳轉(zhuǎn)指令，這是因?yàn)?MCS 51 單片機(jī)復(fù)位后，PC 的內(nèi)容變?yōu)?0000H ，程序從 0000H 開始執(zhí)行，緊接著 0003H 是中斷程序入口地址，故在此中間只能插入一條轉(zhuǎn)移指令;

(2) 響應(yīng)中斷時(shí)，先自動(dòng)執(zhí)行一條隱指令“LCALL0013H”，而 0013H 至 001BH(定時(shí)器 1 溢出中斷入口地址)之間可利用的存儲(chǔ)單元不夠，故放一條無條件轉(zhuǎn)移指令。

(3) 在中斷服務(wù)程序的末尾，必須安排一條中斷返回指令 RETI，使程序自動(dòng)返回主程序。