8051單片機(jī)的中斷響應(yīng)過程解析

8051的CPU在每個機(jī)器周期期間，順序采樣每個中斷源，CPU在下一個機(jī)器周期按優(yōu)先級順序查詢中斷標(biāo)志，如查詢到某個中斷標(biāo)志為1，將在下一個機(jī)器周期期間按優(yōu)先級來進(jìn)行中斷處理。在下列任一種情況存在時，中斷申請將被封鎖。

1、CPU正在執(zhí)一個同級或高級的中斷服務(wù)程序2、當(dāng)前機(jī)器周期不是當(dāng)前指令周期的最后一個機(jī)器周期，即要保證把當(dāng)前指令執(zhí)行完。

CPU響應(yīng)中斷， 由硬件自動將相應(yīng)的中斷矢量地址裝入程序程序計數(shù)器PC，轉(zhuǎn)入該中斷服務(wù)程序進(jìn)行處理。

對于有些中斷源，CPU在響應(yīng)中斷后會自動清除中斷標(biāo)志，如定時器溢出標(biāo)志TF0，TF1，以及部中斷標(biāo)志IE0，IE1。

而有些中斷標(biāo)志，不會自動清除，只能由用戶用戶軟件清除，如串行口接收發(fā)送中斷標(biāo)志RI，T1。CPU執(zhí)行中斷服務(wù)程序之前，自動將程序計數(shù)器PC內(nèi)容壓入堆棧保護(hù)，然后將對應(yīng)的中斷矢量裝入程序計數(shù)器PC，使程序轉(zhuǎn)向該中斷矢量地址單元中，以執(zhí)行中斷服務(wù)程序，中斷服務(wù)程序從矢量地址開始執(zhí)行，一直到返回指令“RETI”為止?！癛ETI”指令的操作，一方面告訴中斷系統(tǒng)中斷服務(wù)程序以執(zhí)行完畢，另一方面把原來壓入堆棧保護(hù)的斷電地址從棧頂彈出，裝入程序計數(shù)器PC，使程序返回被中斷的程序斷點處，以便繼續(xù)執(zhí)行。

外部中斷響應(yīng)時間外部中斷INT0和INT1的電平在每個機(jī)器周期，經(jīng)反向后鎖存到IE0和IE1的標(biāo)志位，CPU在下一個機(jī)器周期才會查詢到新置入的IE0和IE1，這時如果滿足響應(yīng)條件，CPU響應(yīng)中斷時，要用二個機(jī)器周期執(zhí)行一條硬件長調(diào)用指令“LCALL”。所以，從產(chǎn)生外部中斷到開始執(zhí)行中斷程序至少需要三個完整的機(jī)器周期。如果在中斷申請時，CPU正在長指令，如乘法和除法指令等四周期指令，則額外等待時間增加三個周期；若正在執(zhí)行“RETI”指令或訪問IE，IP的指令，則額外等待時間又增加兩個周期。綜上估計，在單一中斷系統(tǒng)里，外部中斷響應(yīng)時間約在3－8個機(jī)器周期之間。

下面我們?nèi)砸源蛴C(jī)為例來說明外中斷源的使用方法 。硬件連接和查詢方式基本一致，只是因為程序中對外中斷進(jìn)行了初始化，所以，8051的端口引腳P3.2在這個例子中不再是一個普通的端口而是外中斷的輸入，另一個，打印機(jī)多了一個選通信號STB。對打印機(jī)來說，這個信號是個輸入信號，其意義為：當(dāng)打印機(jī)檢測到該引腳上出現(xiàn)一個負(fù)跳變，即由高電平時，表示單片機(jī)以把打印數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，則打印機(jī)將BUSY引腳設(shè)置為1，告訴單片機(jī)打印機(jī)正在打印，然后，開始打印。

本例中，單片機(jī)并行接口P3的一位T0輸出作為該信號的輸入，打印緩沖區(qū)仍就在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的10H-11H單元，共三字節(jié)。下面我們來看看程序：

第一條指令ORG 0000H是一條偽指令，意義是：告訴編譯系統(tǒng)緊跟其后的那條指令從程序存儲器的0000H單元開始存放。

第二條指令LJMP MAIN的意義是：跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號為MAIN的地址去運行。

第三條指令ORG 0003H是一條偽指令，意義是：告訴編譯系統(tǒng)緊跟其后的那條指令從程序存儲器的0003H單元開始存放。

指令LJMP SUBO的意義是：跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號為SUBO的地址去運行。

指令ORG 0050H的意義是：告訴編譯系統(tǒng)緊跟其后的那條指令從程序存儲器的0050H單元開始存放。

MAIN是一個標(biāo)號。

指令SETB EA意義為：對位地址EA置1，EA是8051單片機(jī)中斷系統(tǒng)是總允許位，所以，該指令的物理意義是開放8051的中斷系統(tǒng)。

指令CLR EX0意義為：對EX0位置1，其物理意義為允許外中斷0中斷。

指令CLR IT0意義為：對IT0位清1，其物理意義是設(shè)置外中斷0的觸發(fā)方式為邊沿觸發(fā)。

指令MOV R0，#11H的意義是：將數(shù)據(jù)11H送入工作寄存器R0中，物理意義為設(shè)定在中斷服務(wù)程序中發(fā)送的一個數(shù)據(jù)的地址，即打印機(jī)緩沖區(qū)的第二字節(jié) 。因為必須在主程序上發(fā)送第一個字節(jié)之后，打印機(jī)才能發(fā)出第一次中斷請求，如果單片機(jī)將所有數(shù)據(jù)都放在中斷服務(wù)程序中發(fā)送，則會引起單片機(jī)和打印機(jī)相互等待，即打印機(jī)等待單片機(jī)將數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，并通過T0引腳發(fā)送一個負(fù)脈沖選通信號到打印機(jī)的STB引腳，打印機(jī)要在檢測到該引腳上的負(fù)脈沖前沿后，才開始打印 。另一方面，單片機(jī)卻在等待打印機(jī)打印完一個數(shù)據(jù)后，提出中斷申請，才能在中斷服務(wù)程序中發(fā)送第一個數(shù)據(jù)。

指令MOV P2，10H的意義是：將內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器10H單元送上并行接口P2，其物理意義是發(fā)送第一打印數(shù)據(jù)。

指令CLR P3.4的意義為：對端口P3.4，即T0引腳清0，其物理意義向打印機(jī)發(fā)送選通信號的前沿，打印機(jī)檢測到選通信號的前沿后，置引腳BUSY的狀態(tài)為高電平，然后開始打印。

指令SETB P3.4的意義為：對端口P3.4置1，其其物理意義向打印機(jī)發(fā)送選通信號的后沿。

指令LJMP §的意義是：跳轉(zhuǎn)到本條指令，即主程序到此就進(jìn)入死循環(huán)。請大家注意只要用戶不關(guān)機(jī)的話，CPU就會不停的運行下去，不會因為用戶程序到此結(jié)束，如果沒有這條死循環(huán)指令的話，CPU就會從程序存儲器的下一個單元取出一個數(shù)，把它當(dāng)下一個指令的操作碼處理，這樣，程序就會出錯，甚至死機(jī) 。所以，如果一個系統(tǒng)中本身沒有死循環(huán)的話，一定要在主程序的最后認(rèn)為加上一條死循環(huán)指令。

SUBO是一個標(biāo)號，表示外中斷0的真正起始地址。

指令MOV P2，@R0的意義是，把R0的內(nèi)容作為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的地址，再把該地址的數(shù)據(jù)去出來送到端口P2，起物理意義是發(fā)送第二個打印數(shù)據(jù)。

指令CLR P3.4的意義是，對端口P3.4清0，物理意義是發(fā)送STB選通信號的前沿，打印機(jī)檢測到該信號，置引腳BUSY為高電平，然后開始打印。

指令SETB P3.4的意義是 ，對端口P3.4置1，物理意義是發(fā)送STB選通信號的后沿。

指令I(lǐng)NC R0的意義是：對R0的內(nèi)容加1，物理意義是改變打印緩沖區(qū)中下一個待打數(shù)據(jù)的指針，這條指令運行后，R0中的內(nèi)容為12H，即下一個待打印數(shù)據(jù)在12H單元中。

指令CJNE RO，#13H LAB1的意義是：判斷R0的內(nèi)容是否為13H，如是則繼續(xù)往下運行，否則跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號為LAB1的地方，物理意義為如果待打印數(shù)據(jù)的指針向13H，即表示所有的數(shù)據(jù)都打印完畢，則運行關(guān)中斷指令，否則表示數(shù)據(jù)末打印完，則跳過關(guān)中斷指令。

LAB1是一個標(biāo)號。

指令RETI的意義是：中斷返回，物理意義是清除外中斷0的中斷請求標(biāo)志，并返回主程剛才被中斷的地方，這是本程序經(jīng)編譯后的機(jī)器碼指令，用仿真器把它固化到程序存儲器后，就可以運行了。